过表达胡杨PePKS5提高拟南芥耐盐性OA北大核心CSTPCD

【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分,在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上,探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作用。【方法】克隆胡杨PePKS5基因,并在拟南芥中过表达,获得T3代转基因拟南芥纯合体。观察盐胁迫下转基因拟南芥株系的耐盐表型,测定其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶活性及盐胁迫响应基因的表达量。利用非损伤微测技术测定转基因拟南芥株系根尖Na^(+)、K^(+)动态离子流,利用激光共聚焦显微镜观测转基因拟南芥株系根尖Na^(+)和H_(2)O_(2)含量。测定盐处理后转基因拟南芥土培幼苗的叶绿素荧光参数、光合参数等生理指标,揭示PePKS5基因在盐胁迫下对拟南芥的生理调节作用。构建亚细胞定位载体,通过瞬时转化烟草,对PePKS5蛋白进行亚细胞定位观测。【结果】(1)PePKS5基因的CDS序列编码417个氨基酸,PePKS5氨基酸序列与毛白杨PtPKS5相似度最高,并且亲缘关系最近。(2)PePKS5定位于细胞质和细胞核中。(3)NaCl处理6 h后,胡杨叶片PePKS5基因表达量上调,72 h后逐渐恢复至正常水平。(4)盐胁迫下过表达PePKS5基因的拟南芥株系(PePKS5-OE10和PePKS5-OE15)的生存率和根长均明显高于野生型(WT)和转空载体(VC)株系。(5)与WT和VC株系相比,PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的POD和CAT活性增强,APX1和CAT2基因的表达量均升高。(6)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的Na^(+)外排和K^(+)的内流明显高于WT和VC株系,并且在根尖中积累的Na^(+)浓度和H_(2)O_(2)浓度明显低于WT和VC株系。(7)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的叶绿素相对含量、PSⅡ最大光量子效率、实际光合量子产量和相对电子传递速率均高于WT和VC株系。(8)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15的净光合速率高于WT和VC株系,而胞间CO_(2)浓度、气孔导度和蒸腾速率均低于WT和VC株系。【结论】过表达胡杨PePKS5基因能够增强拟南芥对Na^(+)的外排能力,维持植物活性氧的平衡状态,以及保持相对稳定的光合作用能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。