摘要
细叶百合（Lilium pumilum）是一种具有较强非生物胁迫抵抗能力的野生花卉，是百合抗性育种的重要资源，也可应用于园林景观中。本研究以细叶百合为试验材料，通过 NaCl 模拟盐胁迫，探索细叶百合的耐盐阈值，测定盐胁迫下各个部位的离子动态；对盐胁迫下细叶百合的叶和根进行转录组分析，鉴定细叶百合响应盐胁迫的主要途径和关键基因；从转录组中筛选到 LpNAC14 基因并进行生物信息学分析，利用农杆菌介导法转化烟草获得转基因植株；通过亚细胞定位确定 LpNAC14 编码蛋白在细胞内的存在部位，最后对转基因烟草的表型和生理指标测定进一步验证 LpNAC14 的抗盐功能。从而为细叶百合耐盐机制和NAC转录因子的进一步研究奠定基础。主要研究结果如下： 1. 细叶百合耐盐阈值、离子转运及转录组分析。细叶百合耐盐阈值浓度为 150 mM。盐胁迫下，细叶百合鳞茎中各种离子含量变化较小，叶和根在离子转运中起着主要作用。盐胁迫2 h时，叶中DEGs数量高于根，12 h根中DEGs数量更多。细叶百合对盐胁迫的响应主要是通过植物激素信号转导、MAPK 信号通路-植物、淀粉和蔗糖代谢、离子调节等途径实现的。盐胁迫引起了细叶百合大量转录因子的参与，根中鉴定的LpNAC14基因在盐处理2 h时上调了1.35倍，12 h时上调了2.59倍，因此对该基因进行了进一步研究。 2. LpNAC14 基因的克隆、生物信息学分析和遗传转化。从细叶百合根中克隆到LpNAC14 基因的完整 ORF（全长 555bp，编码 184 个氨基酸），其编码蛋白存在一个高度保守的NAM结构域，属于NAC家族；有1个糖基化位点和23个磷酸化位点；为亲水蛋白，不具备跨膜性质；不含有信号肽，为非分泌蛋白；LpNAC14与椰树的同源性最高为 88%，与薯蓣和参薯的进化关系最近；预测结果显示，该基因可能参与程序性细胞死亡调控、茎系统和木质部发育、转录调控、DNA 模板、系统开发等生物过程；具有DNA结合转录因子活性的功能。构建LpNAC14的过表达载体GV1300-LpNAC14-GFP，通过对烟草遗传转化获得 10 个过表达 LpNAC14 的阳性株系 OE1-10，不同株系的相对表达量存在差异，LpNAC14在OE-6中表达量最高，是烟草Ntactin表达量的40.84倍。 3. LpNAC14 抗盐性功能验证。亚细胞定位显示 LpNAC14 位于细胞核中，过表达LpNAC14提高了转基因烟草对盐胁迫的耐受性。盐胁迫下，转基因烟草幼苗的鲜重和根长均高于CK，成苗的SOD、POD、CAT活性和叶绿素含量高于CK，MDA含量和相对电导率低于 CK，LpNAC14 的过表达提高了转基因烟草的抗氧化酶活性和叶绿素含量，降低了 MDA 合成并保护了膜系统。此外，通过盐胁迫下转基因烟草表型观察发现， LpNAC14 对转基因烟草表型产生了显著影响。3 个转基因株系的株高、节间长度显著低于CK，且花色加深，LpNAC14可能通过调控木质部发育和花青素合成影响耐盐性。
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