过表达IbNHX2基因显著提高甘薯的耐盐抗旱性

【作者】 翟红； 王冰； 何绍贞； 赵宁； 刘庆昌；

【机构】 中国农业大学农学与生物技术学院；

【摘要】 土壤盐渍化和干旱严重威胁农作物的生产。增加甘薯生产将主要利用盐渍化和干旱土地。用基因工程改良甘薯的耐盐、抗旱性将是一种行之有效的方法。本研究根据我们已获得的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（IbNHX2）EST序列设计引物,通过RACE方法克隆得到IbNHX2全长cDNA。由IbNHX2基因推导的氨基酸序列与拟南芥、大豆和牵牛花的NHX蛋白质氨基酸序列的同源性为73.72%⁹6.13%。该基因的基因组DNA含有14个外显子和13个内含子。qRT-PCR分析结果表明,在NaCl、PEG及ABA胁迫下,IbNHX2基因的表达均显著上调。用根癌农杆菌介导法,将IbNHX2基因导入甘薯耐盐品系ND98中,获得转基因植株。离体、水培及盆栽系统鉴定结果表明,过表达该基因的甘薯植株能够显著提高对盐和干旱胁迫的抗性。转基因植株的脯氨酸含量、SOD活性和光合活性显著提高,而MDA和H₂O₂含量显著降低。qRTPCR分析表明,在盐和干旱胁迫下,IbNHX2基因的过表达显著上调了P5CS基因,光合作用相关基因,ROS清除系统相关基因及ABA信号转导途径相关基因的表达。这些结果表明,IbNHX2基因的过表达通过依赖于ABA信号转导途径,增加转基因植株脯氨酸含量,以维持细胞渗透平衡,保护膜完整性和光合活性,激活ROS清除系统,从而显著提高了转基因甘薯植株的耐盐性和抗旱性。更多还原