敦煌盐生植物盐节木甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因克隆及盐胁迫下BADH基因表达规律研究

敦煌古称沙州，位于甘、青、新三省交汇点，常与飞天、绘画、宗教有关。近年来月牙泉水位剧降，水面缩小，周边湿地消失，常与罗布泊、古楼兰并论，缘于严重的盐碱化和沙化，温总理先后三次就敦煌生态环境和文物保护作过重要批示。盐节木是敦煌月牙泉周边荒漠生境中耐盐能力最强的盐生植物，在含盐量38%的盐土中尚可生长；甘氨酸甜菜碱(GB)是植物在逆境胁迫下积累最多的细胞溶质之一, 作为渗透保护剂保护植物度过逆境胁迫；由甘氨酸甜菜碱醛→GB,是由甜菜碱醛脱氢酶(BADH)所催化。BADH 基因已从菠菜、山菠菜、猪苋菜、甜菜、大麦、盐爪爪等植物中得到分离鉴定。有关盐节木GB生物合成及相关基因未见报道。本研究拟从敦煌盐节木中克隆BADH 基因, 进行序列分析和盐胁迫下表达规律性研究，并从生理和分子角度对其耐盐性和生态适应性进行探讨，为荒漠盐生植物遗传改良莫定基础，对保护敦煌荒漠生态和世界物质文化遗产，具有重要意义。

盐节木（Halocnermum strobilaceum (Pall.) Bieb）是敦煌月牙泉周边荒漠生境中耐盐能力最强的盐生植物，本研究对敦煌地区的盐生植物做了初步调查的基础上，采集了该地区盐生植物优势种盐节木并进行了如下研究：1、开展了单盐（NaCl）和复盐（Na+、K+、Si2+、Ca2+）在9个盐分梯度（0.3%～3.5%）、3个温度（5-15℃，15-25℃，25-35℃）处理下盐节木种子萌发研究，结果表明：15-25℃是盐节木种子萌发的最适温度，单盐浓度低于0.9%，复盐浓度低于1.2%时，相对萌发率高于对照，高于此浓度萌发率呈下降趋势，且发芽呈延缓。因此，低浓度的盐溶液对种子萌发有明显的促进作用，单盐对种子的抑制作用远远高于复盐。在任何温度下，随着盐浓度升高种子萌发均有明显的延迟现象；2、开展了不同盐分梯度下盐节木幼苗抗氧化酶系统、渗透调节物质的研究，生境中提取的复盐和单盐处理结果表明：复盐处理增加了甜菜碱和脯氨酸的含量，增强了抗氧化酶的活性，降低了丙二醛的含量，提高了盐节木的耐盐能力。3、开展了盐节木甜菜碱醛脱氢酶（HsBADH）基因和三个内参基因（Actin、PP2A、EF1a）的克隆，获得了这四个目的基因HsBADH、Actin、PP2A和EF1a全长的cDNA序列1849bp（GenBank No.：JN969894）、650bp (JN969895)、943bp（JN969896）和690bp（JN969897）。序列分析发现HsBADH基因核苷酸序列与藜科几种藜科植物的同源性为86%，与甜土植物水稻的同源性为66%。蛋白氨基酸序列与以上两类植物的同源性比对分别为89%和70%，说明BADH基因在藜科盐生植物中是一种较高保守的基因；4、开展了HsBADH基因表达规律性研究。分别在0mM、200 mM、400 mM、600 mM NaCl处理下，研究了HsBADH 基因表达规律性，结果表明：盐节木HsBADH基因表达受盐诱导，随着NaCl浓度的升高而增强，研究在600 mmol/L NaCl处理时，表达量达到最高值。上述研究从生理水平和分子水平对盐节木耐盐性和生态适应性进行探讨，为荒漠盐生植物遗传改良，敦煌荒漠生态和世界物质文化遗产保护提供理论依据。