蓖麻液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX克隆与功能分析

Castor is an important oil-bearing crops and its products are widely used in many fields. Previously, castor breeding has been focused on increasing output of castor and improving quality of breeding. And most castor varieties are lack of saline alkali tolerance. No research has been done before on salt tolerant gene function and molecular breeding. So it is innovative to use salt tolerant gene in molecular breeding to cultivate new salt-tolerant castor breeds to help develop and utilize saline land and improve castor planting..Studies have shown that the vacuolar membrane Na+/H+antiporter protein (NHX) plays an important role in saline-tolerance of plants. In our study, RACE technology will be used to obtain NHX gene from castor which is intended to be transformed to castor receptor system. Gene over-expression and interference expression will be used to analyze the function of NHX gene. In addition, the stability of homozygous transgenic lines will be selected. This study is of great significance in cultivating new castor salt-tolerant varieties and laying theoretical foundation for molecular breeding of castor salt tolerance.

蓖麻（Ricinus communis L.）是一种重要的油料作物，其产品被广泛应用于众多领域。.蓖麻育种主要集中在产量和品质育种方面，且品种普遍存在耐盐碱性较弱的现象。针对蓖麻耐盐基因功能和分子育种的研究尚属空白。因此，利用耐盐基因，通过分子育种手段培育蓖麻耐盐新品种，对于开发利用盐碱地和促进蓖麻种植业发展有重要意义。.研究表明，液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白（vacuolar Na+/H+ antiporter,NHX）在植物耐盐方面起重要作用。本研究拟采用RACE（rapid-amplification of cDNA ends）等技术，获取蓖麻NHX基因，转化蓖麻受体系统。通过基因超表达和干涉表达，来分析NHX基因功能，同时筛选稳定纯合的转基因株系。为培育蓖麻耐盐新品种提供种质资源，为蓖麻耐盐分子育种的研究奠定基础。

液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白 (vacuolar Na+/H+ antiporter, NHX) 在植物耐盐方面起着重要作用。本课题组采用RACE (Rapid amplification of cDNA ends) 成功克隆了蓖麻Na+/H+逆向转运蛋白RcNHX1 (accession number: KM527835.1)。RcNHX1全长包括一个完整的开放阅读框，推测编码544个氨基酸。生物信息学分析表明RcNHX1属于液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因。亚细胞定位表明，RcNHX1 融合蛋白主要定位于细胞膜与液泡膜。 将RcNHX1转化拟南芥进行功能验证，结果表明RcNHX1能提高转基因拟南芥的抗盐性。以蓖麻子叶节为受体进行遗传转化，实验获得了稳定遗传的RcNHX1过表达和干扰转基因植株。为了提高蓖麻遗传转化效率，实验建立了以蓖麻下胚轴和毛状根为外植体的高效再生体系。过表达RcNHX1能够提高转基因植株的抗盐性，其主要体现于：株高和干重的升高；脯氨酸含量的上升、丙二醛以及电解质渗透率的降低。此外，相比于野生型，盐胁迫后转基因植株叶片和根中Na+与K+离子含量的升高为RcNHX1提高转基因植株的抗盐性提供了可能的分子机制。综上所述，本研究创制了蓖麻耐盐新种质。项目资助发表论文20篇，其中，SCI收录1篇，核心收录7篇，专著1部。培养硕士生3名，其中1名已毕业，2名已完成毕业论文实验部分。项目投入经费50万元，支出47.4458万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费2.5542万元，将用于后续研究。