旱生植物霸王体内Na+长距离运输机制及其分子基础研究

多浆旱生植物适应干旱环境的最有效策略是吸收并大量积累Na+至叶片、将其区域化于液泡中作为一种有益的渗透调节剂来抵御干旱胁迫，但Na+从其根部向叶片的运输机制尚未见报道。已有研究表明质膜Na+/H+逆向转运蛋白在植物体内Na+的长距离运输过程中起重要的作用，但所用材料均为叶片中Na+区域化能力很弱的拒盐型植物，并不是研究植物体内Na+长距离上运的理想材料。本项目拟以在50 mmol/L左右的NaCl介质中生长达到最佳的叶片肉质化的多浆旱生植物霸王为材料，克隆其质膜Na+/H+逆向转运蛋白(ZxSOS1)基因；利用real-time RT-PCR技术对ZxSOS1基因在盐处理及干旱胁迫下的转录丰度进行定量分析；采用RNA干扰技术沉默ZxSOS1基因的表达，分析转基因植株不同组织Na+含量的变化。以解析质膜Na+/H+逆向转运蛋白介导的Na+长距离运输在多浆旱生植物适应干旱环境中的作用。

本项目取得了以下主要进展和成果：(1) 从霸王中克隆并鉴定了质膜Na+/H+转运蛋白编码基因ZxSOS1，发现其主要表达于霸王根部并受NaCl和渗透胁迫的诱导和调节；(2)构建了ZxSOS1的RNA干扰载体并成功转入霸王，获得ZxSOS1-RNAi转基因株系；(3) 发现与野生型植株相比，正常条件、盐处理(50mM NaCl)及渗透胁迫(-0.5 MPa)下ZxSOS1-RNAi株系的长势较差；盐处理及渗透胁迫下Na+在ZxSOS1-RNAi株系叶和茎中的浓度及分配比例均显著下降，根中则增加；与野生型相比，虽然渗透胁迫下ZxSOS1-RNAi株系体内K+的分配比例无显著变化，但盐处理下K+在其叶和根中的浓度及分配比例均显著下降，茎中则增加；(4) 发现盐处理及渗透胁迫下，ZxSOS1-RNAi株系各组织中Na+、K+转运蛋白/通道编码基因的表达丰度显著低于野生型植株。以上结果表明，ZxSOS1不仅参与霸王体内Na+、K+的长距离运输和空间分配，还在调控霸王体内正常的Na+、K+转运系统及维持植株Na+、K+稳态平衡过程中也发挥着重要作用，进而参与调节植株的正常生长。