盐胁迫下植物的根系能最早感受到逆境胁迫信号,并随之产生相应的生理反应,因此盐 胁迫常会导致植物根系的生长受到抑制作用,而一些植物体内的某
盐胁迫下植物的根系能最早感受到逆境胁迫信号,并随之产生相应的生理反应,因此盐 胁迫常会导致植物根系的生长受到抑制作用,而一些植物体内的某些基因能参与植物根系对 盐胁迫的响应机制。 李大红[4]等人为研究转拟南芥 P5CS1 基因羽衣甘蓝的耐盐性,在 150mmol/L NaCl 胁迫处理下,通过与野生型植株比较发现,转基因羽衣甘蓝的平均相对 根长是野生型的 1.2 倍,侧根数目多出 40%。从而得出转 AtP5CS1 基因植株的耐盐表型较 优,即 AtP5CS1 的表达提高了植物的耐盐性。而盐分对根系生长的抑制最终会影响地上部 分的生长,例如显著降低植物的光合作用。Wang 等人[5]研究发现,在 200mmol/L NaCl 胁迫下,野生型拟南芥植株叶绿素含量明显下降,而在转 MfARL1 基因的拟南芥中没有这 一下降趋势,因而在转基因拟南芥中叶绿素 a 含量比 WT 植株高出 0.13mg/g FW,叶绿素 b 高出 0.03 mg/g FW。侧面说明了 MfARL1 基因提高了植株在盐胁迫下的光合作用能力。
植物耐盐机制是一个多基因参与、多途径诱导的过程,其内在抗性机制是一个非常复杂 的问题。目前植物的耐盐研究已经取得了一些成果,在植物体内已经找到了许多耐盐基因, 例如棉花 GaSus3 基因[6]、桑树 MAPK5 基因[7]、拟南芥 AtAHA10 基因[8]等等。这些耐盐 基因使得盐胁迫下植物受抑制的一些形态、生理指标都得到了一定程度的改善。利用转基因 技术培育新的转基因植株,通过对模式植物抗逆性的测试来寻找对逆境发生响应的抗盐基 因,从而能将该种基因广泛转入各种植物体内,培育各种植物的抗盐品种,使得各种植物得 以在盐渍化的土地上种植。
在前期的耐盐性研究中,已经在水稻体内找到了一个对 NaCl 响应的基因 STS2(Sensitive To Salt 2),并将其命名为 OsSTSL2(Oryza sativa L. Sensitive To Salt Like2)。为了验证该基因 的功能,构建得到了转基因拟南芥的 3 个过表达株系:OV-52-3、OV-77-5、OV-80-14。本 实验通过对这三个株系进行耐盐性状测试,考察 OsSTSL2 基因过表达植株的抗盐性。
2 材料与方法
2.1 植物材料
所用植物材料为拟南芥,包括野生型(Col-0)和经转化、筛选获得的转 OsSTSL2 基 因拟南芥的 3 个过表达株系:OV-52-3、OV-77-5、OV-80-14。过表达株系的种子均在实 验室根据哥伦比亚野生型种子经转化筛选而来。
2.2 拟南芥种植
该过程的全部操作均需在超净工作台上进行。选择足量且饱满的拟南芥种子,先用无菌 水浸泡 20 分钟后倒掉无菌水并弃去悬浮的干瘪种子。再用足量 50% bleach 消毒液(商业用立白漂白水与无菌水 1:1 混合)充分浸没种子,浸泡期间需不断摇动,使种子表面充分消
毒。3-5 min 后,将消毒液全部倒掉(注意不要倒掉种子),然后用无菌水反复漂洗 4-5 次, 每次漂洗时间为 2-3 分钟。种子消毒完毕后,将消毒后的种子用无菌吸头点播种于 MS 固 体培养基上,播种时注意的种子在培养基上要均匀分散,接种完成的培养皿需及时用塑料膜 封口。将播种、封口后的所有培养皿转移到冰箱内进行春化,春化温度为 4℃,春化时间为 48h。春化完成后,将种子放入培养室内,培养室的环境条件始终保持为:温度 22-25℃, 光周期为 16h 光照 8h 黑暗,光照强度为 100-150umol/m2s。最后进行移栽管理操作,将 培养皿内生长 10-12 天后的小苗移栽至培养土(蛭石:泥炭土= 1:1)中,培养土用 Hogland 营养液浸透,移栽完成后把花盆置于培养室内培养,每周浇营养液 1-2 次,50-60 天后即可 收获得到拟南芥种子。
2.3 拟南芥形态指标的测定
2.3.1 萌发率和转绿率的统计
首先,配制添加有不同浓度 NaCl 的 MS 固体培养基,设置的 NaCl 浓度梯度为:0mM, 50mM,100mM,150mM,200mM,每组浓度均设置 4 个独立重复实验组。播种时将每 个 MS 培养基平均分为 4 块,在每一个块上分别播种 Col-0 和 3 个过表达株系 OV-52-3、 OV-77-5、OV-80-14,每个株系 40 粒种子,每组重复的种子应在同一天的相同时段播种 完成。播种结束后,将培养皿置于 4℃冰箱中春化 48h,并在春化结束后准时取出放在培养 室内培养,培养室的环境条件始终保持为:温度 22-25℃,光周期为 16h 光照 8h 黑暗,光 照强度为 100-150umol/m2s,同时计时开始。从第 12 个小时开始观察、统计培养基中种 子萌发和转绿的数量(以胚根完全伸出为萌发标准,,以子叶完全打开并为转绿标准),往后每隔 12 小时统计一次,统计到第七天为止。最后整理收集到的实验数据,并对数据进行生 物统计学分析。