互花米草富集盐腺细胞转录组测序分析及耐盐相关基因的克隆与鉴定

摘要

泌盐盐生植物利用盐腺能将体内过多的盐分排出体外，有效降低体内盐浓度，从而适应盐渍环境产生的盐胁迫，盐腺是泌盐盐生植物适应盐渍环境特化的结构。对盐腺泌盐生理过程研究表明，高盐胁迫条件下，盐腺能以高速率将进入体内的Na+排出体外；盐腺结构及高效的离子运输功能可能与盐腺内特殊基因的表达和调控机制相关，因此，对植物盐腺的研究有助于发掘与盐腺发育及离子高效运输相关的基因，阐明其分子调控机制。
　　 盐腺内包含大量与泌盐相关的信息，转录组分析可在整体水平上研究细胞中基因转录表达的时空信息及转录调控规律，是研究生物（组织）的生命过程中基因表达调控分子机理的有效手段。在盐胁迫条件下，构建的互花米草盐诱导cDNA文库中，许多耐盐相关的EST序列丰度和种类都存在明显差异；对文库中许多序列进行分析表明，其表达模式同该植物的盐腺泌盐活动存在某些联系。但是，要更加精确而全面地研究盐腺细胞泌盐相关遗传机理，特别是要了解调控盐腺细胞离子高效转运的基因的表达调控机制，有必要对盐腺细胞的基因表达调控进行研究分析,获得与盐腺细胞基因组成及表达调控相关的遗传学信息。
　　 近年来，激光捕获显微切割(LCM)技术的应用促进了特定细胞类型基因表达谱的研究，在植物细胞基因表达谱研究中也取得了成功。
　　 本课题利用激光捕获显微切割(LCM)技术，以泌盐盐生植物互花米草为材料，通过富集盐腺细胞对盐诱导条件下盐腺细胞进行特异的转录组分析，进一步研究盐腺细胞中参与离子转运、囊泡运输相关基因的表达特点，探索它们在盐腺泌盐过程中的作用。过表达囊泡运输相关基因VAMP，对转基因植株的初步分析表明，该基因可能通过调节与葡萄糖转运的相关过程参与盐胁迫应答：实验得到纯合的转基因株系，在盐胁迫和葡萄糖胁迫的情况下表现出一定敏感性和耐受性，说明SaVAMP基因在胁迫条件下，调控植物的抗逆境反应。
　　 创新点：
　　 1、本课题首次尝试利用LCM技术精确捕获分离互花米草盐腺细胞，通过转录组测序与基因表达谱分析，研究其泌盐及耐盐相关基因表达和分子机制。
　　 2、对富集盐腺细胞技术条件进行优化，如石蜡切片技术、扫描电镜技术、激光显微切割技术实验条件的优化，用于观察细胞形态和分布特点。
　　 3、对盐腺细胞富集和RNA提取方法和流程进行优化与探索，包括高质量RNA提取方法、材料的予处理过程的优化设计。
　　 4、本课题首次尝试对泌盐植物盐腺类细胞进行转录组测序与基因表达谱分析，并在分子水平上研究盐腺泌盐相关基因的表达、调控的分子遗传机理，探索与盐腺泌盐相关的离子高效运输机制。
　　 5、首次克隆了互花米草囊泡运输相关的SaVAMP基因，并通过在拟南芥中进行异源过量表达对其功能进行初步分析。

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