泌盐盐生植物二色补血草叶片盐腺泌盐相关基因克隆及功能研究

盐腺和盐囊泡是泌盐盐生植物最显著的形态结构，可将体内过多的盐分排出体外来减少毒害。目前，与植物盐腺泌盐相关的功能基因及其功能尚不清楚。本项目利用具有典型盐腺的泌盐盐生植物二色补血草为材料，采用激光捕获显微切割技术结合转录组测序技术来捕获与其盐腺泌盐相关的Na+/K+-ATPase，SOS1及NKCC等基因的序列信息，通过基因克隆与遗传转化体系获得上述基因的过表达/基因沉默的二色补血草植株，并利用电镜观察，获得上述基因的表达与下调与盐腺表型之间的关系；用Confocal检测Na+/K-ATPase，SOS1及NKCC共转运体等在盐腺质膜上的存在及其分布，以确定这些蛋白是否参与泌盐过程；利用非损伤微测技术研究野生型与Na+/K+-ATPase，SOS1及NKCC等基因的过表达/基因沉默的二色补血草植株的盐腺泌盐水平，以确定其是参与盐腺泌盐过程。这些结果对于揭示植物盐腺泌盐分子机理具有重要意义。

本项目深入研究了二色补血草盐腺泌盐机制并验证了盐腺泌盐的囊泡运输假说。主要结果如下：(1)建立了根癌农杆菌介导的二色补血草遗传转化体系，为盐腺泌盐及发育相关基因功能研究奠定了基础；(2)利用gamma射线诱变技术，获得了盐腺泌盐能力显著增加和减少的突变体，可以用于后期验证泌盐基因的调控通路；(3)利用免疫杂交技术和病毒诱导的基因沉默技术，初步确认H+-ATPase和NKCC基因在盐腺分泌中起到了关键性作用；(4)利用高压冷冻超薄切片技术观察二色补血草盐腺的超微结构，并利用非损伤微测技术和能谱实验证实Na+通过盐腺表面的4个分泌孔排出；(5)利用囊泡化专一性抑制剂BFA，结合超微结构特点，证实盐腺的分泌作用与囊泡运输密切相关；(6)基于Illumina mRNA测序技术，获得了盐腺泌盐速率最大和对照叶片的转录组, 筛选到55个盐腺泌盐相关基因，其中涉及囊泡运输、离子转运和ROS清除系统等。本项目在深入研究二色补血草盐腺泌盐机制中又向前迈了重要的一步，我们将针对盐腺泌盐相关基因，继续进行转基因、突变体互补等功能验证，筛选出控制盐腺泌盐的关键基因, 为利用转基因技术培育耐盐植物奠定基础。