囊泡运输在阿拉善荒漠区特有植物长叶红砂盐腺泌盐中的作用机制研究

Reaumuria trigyna is an endangered small shrub native to the Alxa desert, which has superior ability to tolerate the stress imposed by saline soil environment. Since the transctiptome sequencing of R. trigyna was done, it could be considered as a reference species of recrehalophytes with detailed genomic information. According to our previous studies, vesicle trafficking plays key roles in ion exctetion of R. trigyna via the multicellular salt glands, but little is known about the mechanisms underlying the unique adaption strategy. Based on the transcriptome sequencing data, this project will (1) investigate the relationship between vesicle trafficking and salt secretion of R. trigyna by measuring the ion secretion rate and the morphology of salt glands with or without the treatment of an inhibitor of vacuolar transport; (2) select 2-3 vesicle-associated membrane protein (VAMP) unigenes closely related to salt secretion and transform them into other recrehalophyte species Limonium bicolor to analyze their functions. The research conducted above will lay a foundation for further improvement and clarification of the salt-secreted mechanisms and will proviede theoretical proof for exploration of the excellent stress resistant genes of R. trigyna.

长叶红砂为阿拉善荒漠区特有的珍稀泌盐植物，对盐渍环境具有极强的适应性，目前已完成耐盐转录组的深度测序，可作为泌盐盐生植物研究的代表物种。前期研究表明，囊泡运输可能在该植物盐腺泌盐过程中发挥至关重要的作用，但具体机制尚不明确。本项目计划以长叶红砂为研究对象，利用囊泡化抑制剂处理样品，通过盐腺结构的透射电镜观察及实时泌盐速率、酸性磷酸酶活性等指标的测定，探讨囊泡运输与长叶红砂盐腺泌盐的关系；同时，基于其耐盐转录组数据，筛选2-3条差异最为显著、片段较长的VAMP基因，将其转入另一种泌盐盐生植物二色补血草中进行功能鉴定。项目的实施为完善和阐明囊泡运输在长叶红砂盐腺泌盐中的作用机制，以其为代表深入了解泌盐盐生植物的逆境适应性，后续利用该植物优质抗逆基因资源提供了理论和实践依据。

长叶红砂为阿拉善荒漠区特有的珍稀泌盐植物，对盐渍环境具有极强的适应性。前期研究表明，囊泡运输可能在该植物盐腺泌盐过程中发挥至关重要的作用，但具体机制尚不明确。本项目以长叶红砂为研究对象，利用囊泡化抑制剂处理样品，通过泌盐速率、酸性磷酸酶活性等指标的测定，确定囊泡运输参与长叶红砂盐腺泌盐过程；同时，基于其耐盐转录组和定制基因芯片数据，筛选囊泡运输相关基因，将其转入拟南芥中进行功能鉴定。主要结果如下：1.利用囊泡化抑制剂BFA处理长叶红砂幼苗，对盐腺实时泌盐速率和酸性磷酸酶活性进行测定，发现BFA显著降低ACP的活性，进而抑制盐腺的分泌，说明囊泡运输在盐腺分泌过程中可能发挥重要作用。2.确定并克隆参与囊泡运输的3条重要基因（RtSYP121、RtVAMP1-3、RtVAMP2-2），并将其转入拟南芥和二色补血草中进行功能分析，发现RtSYP121和RtVAMP1-3通过调控囊泡运输、维持离子稳态和氧化平衡，增加了植物的抗逆性；而RtVAMP2-2转基因拟南芥则呈现盐敏感的表型，可能在植物耐盐性中起负调控作用。项目的实施为完善和阐明囊泡运输在长叶红砂盐腺泌盐中的作用机制，以其为代表深入了解泌盐盐生植物的逆境适应性，后续利用该植物优质抗逆基因资源进行牧草和作物改良提供理论和实践依据。