参与盐胁迫响应的胡杨PeCBL4基因的功能及其作用机制研究

There is a large area of salinity land that needs improvement and utilization in China, and it’s important to breed salt-tolerance tree varieties. Therefore, the research of molecular mechanism of resistance and cloning salt tolerance key genes have been the focus in research field of forestry molecular biology. CBL-CIPK signal network plays an important role in response to environmental stresses. Populus euphratica is a poplar species noted for its high salinity tolerance. It has been identified that PeCBL1 gene regulation mechanism in Populus euphratica is different from in Arabidopsis thaliana. In order to clarify CBL-CIPK molecular mechanism of Populus euphratica in this project, Populus euphratica was selected for studying PeCBL4 function under abiotic stress, through tissue-specific expression, transgenic technology and the approaches of protein-protein interactions. The regulation mechanism of PeCBL4 and target genes response to salt stress will be revealed following the completion the project. The theoretical basis and new salt tolerance relation gene may be used for new high salt tolerance varieties breeding.

我国有大面积的盐碱化土地，急需培育高耐盐树种对其进行改良和利用，因而林木抗逆的分子机理研究和发掘耐盐关键基因成为树木分子生物学研究的热点。研究表明CBL-CIPK信号网络在植物逆境反应中发挥重要作用。胡杨（Populus euphratica Oliv）是一种耐盐性极强的木本植物，具有丰富的CBL-CIPK信号网络系统，项目申请者已鉴定出胡杨PeCBL1基因的调控机制与拟南芥不同，为弄清胡杨CBL-CIPK抗逆的分子学机制，本项目拟以胡杨为材料，以前期研究分离出的耐盐相关基因PeCBL4为研究对象，通过组织特异性表达分析、蛋白互作分析、转基因表型分析、基因敲除、钠钾含量与离子流分析来研究PeCBL4在胡杨逆境胁迫应答中的调控机制。从而深入揭示胡杨高耐盐的分子机制，同时为林木耐盐新品种培育提供理论依据和技术途径。

胡杨是一种耐盐性极强的木本植物，为培育高耐盐树种提供了宝贵的自然遗传资源。研究表明CBL-CIPK信号网络在植物逆境反应中发挥重要作用。本项目主要研究胡杨钙结合蛋白PeCBL4基因的功能。我们通过克隆PeCBL4基因并对其进行序列分析、亚细胞定位分析，通过酵母双杂技术和双分子荧光互补实验鉴定与PeCBL4相互作用的PeCIPK。然后将PeCBL4转至相应的拟南芥突变体，在高盐胁迫和低钾胁迫下进行表型分析，并测定植株体内钠钾含量及其根部钠钾离子流变化情况。与所有拟南芥、杨树的CBL成员进行进化树的分析表明PeCBL4与PtCBL4分布在一起，与AtCBL4同属于一个亚枝。亚细胞定位分析结果表明PeCBL4定位在质膜上。通过酵母双杂交技术和BiFC手段，判断PeCBL4可与PeCIPK24、26相互作用。我们发现在盐胁迫处理后，PeCBL4转基因拟南芥较sos3突变体有更强的Na+外排能力。然而PeCBL4却对钾离子的吸收起着负调控的作用。综上，我们可以初步判断PeCBL4-PeCIPK24和PeCBL4-PeCIPK26信号通路在胡杨当中起着调节Na+/K+平衡的作用。