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成果名称Na+提高甜菜抗旱性的作用机制研究
应用行业农林牧渔
登记号9622019J0105中图分类S332
评价报告73005001-1147
推荐部门
完成单位兰州理工大学
通讯地址兰州市七里河区兰工坪路287号联系人董斌
电话邮编730050
完成人:伍国强,李善家,鲍婧婷,孙文斌,冯瑞军,梁娜,水清照
成果介绍
① 课题来源与背景:我国是世界上干旱最为严重的国家之一,北方干旱半干旱地区约占我国国土总面积的1/2,频繁的季节性干旱对当地生态环境和农牧业生产构成了极大威胁。生长于干旱半干旱地区的植物在长期适应干旱环境过程中,逐渐形成了独特的抗旱机制,蕴含着丰富的抗逆基因资源。现有证据显示,液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白在离子稳态平衡及植物耐盐性方面起着至关重要的作用,这已被学术界广泛认可。然而,有关其在糖料作物甜菜响应干旱胁迫中的作用机理尚无人系统研究。
② 本项目以甜菜为材料,克隆甜菜液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因并测试其在Na+区域化和抗旱性中的功能,最终从生理和分子水平上揭示Na+在甜菜干旱适应中的作用机理。该机理的阐明将有助于进一步揭示Na+在甜菜体内的生理功能,对我国北方干旱半干旱地区农作物的抗逆性遗传改良和生态环境建设具有十分重要的理论意义和实践价值。
③ 主要论点和论据:发现了干旱胁迫下甜菜叶片中Na+浓度随着胁迫强度的加剧而呈增加趋势;而K+浓度则维持在恒定的水平。鉴定了甜菜液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因BvNHX1,该基因在甜菜根和叶中均有所表达,但叶中的表达量明显高于根;随着NaCl浓度的增加,叶中的BvNHX1转录丰度逐渐呈增加趋势。构建了BvNHX1基因RNAi表达载体并将其转入甜菜幼苗获得BvNHX1-RNAi转化株系,发现该干扰载体能特异性地导致转化植株BvNHX1基因表达的沉默。构建了BvNHX1过量表达载体并采用实生苗侵染法将其导入红豆草,发现在100和200 mmol/L NaCl处理下转基因红豆草植株地上部叶鲜重和K+含量显著高于野生型植株,过量表达BvNHX1转基因红豆草的耐盐性与野生型相比耐盐性更强。发现盐胁迫下四倍体甜菜品种体内积累较少的Na+和更多的可溶性糖以及维持较低的Na+/K+和较强的K+、Na+选择性吸收能力,其生物量和耐盐性明显高于二倍体。
④ 创见和创新:揭示了液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白BvNHX1在甜菜适应逆境及离子稳态平衡中的作用机制;阐明了四倍体甜菜品种的耐盐机理。
⑤社会、经济和生态效益:本项成果对促进我省乃至北方地区甜菜产业的可持续发展以及对生态环境的建设具有一定的推动作用 。
本项目是在国家自然科学基金项目的支持下完成的,在项目执行期间,发表SCI论文7篇、CSCD论文7篇,克隆耐盐抗旱相关功能基因1个,培养硕士研究生5名。

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