钾离子通道MIRK及其人工改造基因转拟南芥的耐盐性研究

摘要

土壤盐渍化是一个世界性问题，已经严重制约作物的生长和发育。培育优良的耐盐作物品系是改善这一现象的有效途径。甜瓜（Cucumis melo L.）是世界上经济价值很高的园艺作物，具有相对较强的耐盐性，可以成为培育新型耐盐作物的研究资源。
　　植物对于盐胁迫响应和抵抗是极其复杂的过程。土壤中高浓度的盐分会导致植物根部产生渗透胁迫，影响植物对于钾离子的吸收，致使K+/Na+的下降，导致植物体内的正常代谢受到破坏。钾离子通道是调节钾元素吸收和转运的最主要的方式，推测其应该参与了植物的耐盐性调控。
　　MIRK（Melon Inward Rectifying K+Channel，Gene Bank accession number:DQ116940）是本课题组前期从网纹甜瓜“春丽”中克隆的一个K+通道基因，并且将其表达到非洲爪蟾卵母（Xenopus oocytes）细胞后发现介导钾离子流时受到了外源Na+的抑制作用，并且Na+对 MIRK的抑制作用可能是由于MIRK氨基酸序列中的第232-234位的丝氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺残基等共同调节。
　　为了验证MIRK受Na+抑制位点，本研究将拟南芥中不受Na+抑制的同源K+通道基因KAT2孔道区替换到MIRK序列上，生成人工改造甜瓜K+通道基因△KAT2/MIRK。电生理实验结果显示△KAT2/MIRK仍保持了MIRK介导K+的属性，但其内向电流则不受外源Na+的抑制。将MIRK和△KAT2/MIRK分别转化到拟南芥K+通道KAT1突变体kat1中，抗性筛选和PCR检测结果表明成功获得p35S::MIRK-kat1和p35S::△KAT2/MIRK-kat1转基因植株。
　　实验对转基因拟南芥和ka t1拟南芥突变体进行不同浓度的NaC l溶液（0、50、100mmol/L）处理。并分别对根和植株生长状况进行观测，在14天时对其叶绿素含量、生物量、钠钾离子含量进行测定。结果显示MIRK在kat1缺失型拟南芥中的过表达可以介导K+内流,并参与植株对盐胁迫的响应机制。△KAT2/MIRK（即S5-P-S6）的过表达对植株的衰老机制可能有重要作用。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1我国土壤盐渍化现状

1. 2植物耐盐机理的研究进展

1. 3钾离子通道基因的研究现状

1. 4钾离子通道耐盐性的研究以及植物基因转化技术

1.5甜瓜与耐盐性及甜瓜MIRK基因的研究进展

1. 6本研究的目的意义

1. 7研究内容、研究方法和技术路线

第二章 甜瓜钾离子通道基因MIRK人工改造基因的构建及电生理检测

2. 1材料与试剂

2. 2仪器设备

2. 3实验方法

2. 4结果与分析

2. 5讨论

第三章 甜瓜钾离子通道基因MIRK和△KAT2/MIRK的转化

3. 1实验材料与试剂

3. 2实验方法

3. 3结果与分析

3. 4讨论

第四章 转甜瓜基因的耐盐性研究

4. 1材料与试剂

4. 2试验方法

4. 3结果与分析

4. 4讨论

第五章 总结与展望

5. 1总结

5. 2本研究的创新点

5. 3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文