两品系杨树对盐胁迫的生理响应及Pt-HKT1的克隆

【摘要】杨树是我国最重要的栽培树种之一,具有速生、适应性强、分布广、种类和品种多、容易杂交、容易改良遗传性、容易无性繁殖等特点,广泛用于集约栽培。随着人们的环保及可持续发展意识的增强,对杨树抗逆、材质等方面的要求不断提高。大多数杨树为非耐盐品种,但杨树因易于离体培养和容易受土壤农杆菌的侵染而成为转基因林木,可以利用基因工程技术获得抗旱、耐盐等杨树转基因新材料。本论文以“南杨1号”(Nanyang1)和“南杨2号”(Nanyang2)两个杨树品系为材料,在温室沙培条件下,主要研究了两个杨树品系在不同盐处理下的生长和生理表现；考察了不同盐分胁迫下“南杨1号”和“南杨2号”的生理响应,叶绿素荧光参数以及叶片细胞形态和叶绿体超微结构的影响以及离子在不同器官组织细胞上的分布；并对杨树钾离子转运蛋白基因的DNA序列进行了分析。研究结果如下：1.低盐(75mmol·L-1NaCl)胁迫对“南杨1号”干重的抑制作用显著要高于“南杨2号”,“南杨1号”水势的下降幅度高于“南杨2号”,“南杨1号”的根冠比出现明显的下降趋势。“南杨1号”叶片细胞结构破坏程度明显高于“南杨2号”,叶绿素的含量下降,导致植株光合速率下降。低盐胁迫下,“南杨1号”和“南杨2号”植物干重分别下降了61.3%和21.4%,在高盐(150mmol·L-1NaCl)胁迫条件下,两者的生长均受到明显的抑制。2.低盐胁迫对“南杨1号’’qP、Yield和ETR的抑制作用显著要高于“南杨2号’但Fm/Fv和Fm’/Fv’变化不明显。盐处理条件下,“南杨2号”光化学反应的部分(Pc)平均值比“南杨1号”高,天线热耗散的能量(Hd)所占比例低于“南杨1号”,“南杨1号”和“南杨2号”反应中心由非光化学反应耗散的能量(Ex)平均值比较接近。可见,盐胁迫下,“南杨2号”光系统Ⅱ维持较高的活性是其耐盐性高于“南杨1号”的重要原因。3.低盐处理下,根、新生枝条和叶中的Na+和Cl-含量有所增加,其中在根中增幅最大,且“南杨1号”增加程度高于“南杨2号”；K+、Ca2+和Mg2+含量出现下降趋势,但”南杨2号”比“南杨1号”的下降幅度小。“南杨2号”在根、新生枝条以及叶中的Na+/K+Na+/Ca2+明显低于“南杨1号”。“南杨2号”的RSK,Na和RSca,Na值高于“南杨1号”,表明“南杨2号’,对K+和Ca2+运输的选择性高于“南杨1号”,但对Na+运输的选择性则比“南杨1号”低。然而,高盐胁迫下对两品系上述指标的抑制差异不明显。低盐胁迫下,“南杨2号’根所有细胞、新生枝条表皮、皮层、木质部细胞、叶片上表皮、栅栏和海绵组织细胞维持较低的Na+含量,且叶片栅栏和海绵组织细胞维持较高的Mg2+含量,表现为向枝条和叶片的Na+显著偏低。4.利用公共数据库中已有的基因序列进行比对拼接,通过设计多个特异性引物,分段克隆之后通过软件的拼接之后获得了一条基因组的DNA序列,命名为Pt-HKT1,该基因的CDS全长为1521bp,编码519个氨基酸,预测蛋白大小为56.5kDa,等电点为9.37。通过对该基因的序列分析表明,Pt-HKT1可能是一个钾离子转运蛋白。
【作者】武传兰；
【导师】王长海；
【作者基本信息】南京农业大学，海洋生物学，2013，硕士
【关键词】杨树；NaCl胁迫；耐盐性；光合特性；离子吸收与分配；

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