甜瓜钾离子通道基因MIRK的拟南芥转化及转基因植株的耐盐性研究

摘要

土壤盐碱化是一个世界性的问题，培育新型的耐盐作物品系是改善这一状况的最有效途径。甜瓜（Cucumis melo L.）是我国重要的一种设施栽培作物，具有较强的耐盐性，这种特性使其有可能成为新型耐盐作物品系的培育的植物资源。 渗透凋节是植物耐盐的最基本特征之一，它具有两种方式：一是在细胞中选择性吸收和积累无机盐；二是在细胞中合成有机溶质。吸钾排钠降低植物地上部分盐分浓度是植物耐盐的重要机理之一。作为植物吸收转运大量钾的主要方式，K+通道可能与植物的耐盐性有关。 成功从甜瓜“春丽”中克隆KAT1类亚家族钾离子通道基因MIRK（Melon Inward Rectifying K+channel，Gene Bank accession number: DQ116940），全长2506 bp，编码701个氨基酸残基的多肽。将MIRK转入爪蟾卵母细胞中表达，通过电生理分析发现Na+对MIRK有抑制作用（未发表），此现象暗示在甜瓜中MIRK在盐胁迫下可能扮演着重要的生理角色。 本研究构建了MIRK基因植物双元表达载体，利用农杆菌浸花法将其转入拟南芥（Arabidopsis thaliana L. Columbia ecotype）中。转化植株的Kan抗性筛选、转化植株叶片DNA的PCR检测和Southern-blotting结果显示MIRK已经整合到拟南芥基因组中，并且获得了可遗传的拟南芥转基因后代。 为了研究MIRK基因的功能及其与耐盐性的关系，以不同浓度的NaCl溶液（0、50、100、150、200 mmol/L）处理转基因拟南芥(T3)，在0、4、8、12、16d后分别对其相对电导率、相对含水量、叶绿素含量、叶绿素荧光和钾钠含量比值K+/Na+进行测定。研究结果表明，随着NaCl浓度或处理时间的增加，转基因植株和阴性对照植株的生长状况均逐渐恶化，但转基因植株受影响较小；200 mmol/L NaC1胁迫16d后，转基因植株的相对电导率仅为对照植株的57.7％，相对含水量和Fv／Fm值高于对照植株，叶绿素含量为对照植株的1.2倍，钾钠含量比值K+/Na+约为对照植株的2.3倍；差异达显著水平。初步证明MIRK基因的转入在一定程度上提高了拟南芥的耐盐能力。