摘要
干旱和盐胁迫导致农作物生长受阻、产量下降，大多数优良牧草和作物属于甜土植物，其耐盐性十分有限。盐生植物长期在干旱和盐渍化的自然生境中生存，进化出了特殊的耐盐机制，具有重要的研究价值。原产于北美的四翅滨藜（Atriplex canescens）是藜科滨藜属的一种抗旱耐盐的典型泌盐植物，其盐囊泡可以储存大量盐分，成熟破裂后分泌盐分，而盐囊泡收集盐分过程中伴随水分向盐囊泡中积累，但其具体的作用机理及分子基础至今尚不清楚。TIP是一类主要定位于植物细胞的液泡膜的水通道蛋白，介导水分和其他小溶质的运输，并在植物抵御多种生物和非生物胁迫中发挥重要作用。课题组前期通过四翅滨藜转录组测序发现，盐处理下有2个TIP基因在叶中被强烈诱导表达，经过序列比对，它们分别与其他植物TIP1;3和TIP4;1高度同源，因此命名为AcTIP1;3和AcTIP4;1，推测它们可能与四翅滨藜盐囊泡水分积累相关。 基于此，我们克隆了上述2个四翅滨藜TIP类水通道蛋白基因全长cDNA，并分别验证其蛋白的亚细胞定位，通过酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和非洲爪蟾（Xenopus laevis）卵母细胞异源表达鉴定其水转运功能，之后将其中一个TIP基因转入模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，初步验证其在植物抗旱性中的作用。取得以下主要结果： 1. 克隆到四翅滨藜液泡膜内源性蛋白TIP家族基因AcTIP1;3和AcTIP4;1的全长 cDNA，它们的开放阅读框长度均为 747 bp，均编码 248 个氨基酸，预测AcTIP1;3的蛋白有7个跨膜结构域，AcTIP4;1蛋白有6个跨膜结构域，且它们均具有主要内源性蛋白家族的NPA基序。 2. 酵母异源表达分析结果显示，AcTIP1;3和AcTIP4;1均能增强酵母转化子耐渗透胁迫的能力；非洲爪蟾卵母细胞异源表达发现AcTIP1;3和AcTIP4;1均能使转化的爪蟾卵母细胞迅速吸水膨大并最终导致其破裂。说明 AcTIP1;3 和AcTIP4;1均具有良好的水转运活性。 3. 烟草叶表皮细胞瞬时表达结果表明，AcTIP1;3和AcTIP4;1主要定位于液泡膜。 4. 得到了过表达AcTIP1;3的转基因拟南芥，AcTIP1;3的过表达增加了拟南芥地上部生物量，降低了相对质膜透性和MDA含量，提高了SOD、POD和CAT的酶活性，AcTIP1;3的过表达增加了拟南芥抗旱性。 综上所述，四翅滨藜液泡膜内源性蛋白基因AcTIP1;3和AcTIP4;1均参与水分转运过程，这为揭示四翅滨藜盐囊泡的水分积累机制以及改良其他植物耐盐抗旱能力奠定了理论基础。
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