耐盐关键基因的生物学整合效应研究

我国大面积盐碱化土地亟待于改良和利用，沿海防护林建设急需培育高耐盐优质树种，但传统育种进展缓慢。近年来植物耐盐基因工程取得了重要进展，目前已分离了大量耐盐基因，也获得了一些耐盐转基因品种，但对多个耐盐基因的选择及其生物学整合效应尚不清楚。本项目构建了以Rd29A引导AtNHX1基因、2x35S引导AVP1-D基因和Rd29A引导IPT基因为核心分别与其他3个不同功能类型耐盐相关基因（包括Rd29A引导DREB2A、Rd29A引导CodA以及Rd29A引导SOD基因等）组合的多基因载体8个，通过农杆菌介导法获得不同耐盐基因整合的转基因杨树或拟南芥；通过人工盐碱胁迫分析不同耐盐基因组合的转基因植株中外源基因表达情况及其对转基因植株耐盐性的影响；阐明不同耐盐基因组合的生物学整合效应，查明不同功能类型耐盐基因的最佳生物学整合模式，为植物耐盐转基因育种提供理论指导。

植物耐盐性是一个数量性状，如何选择耐盐基因的类型和数量进行组合对植物耐盐转基因具有重要意义。本研究基于上述设想，选择了AVP1-D、AtNHX1、IPT、SOD、CodA、DREB2A等6个不同类型的耐盐基因构建了8种不同组合用于杨树和拟南芥转基因。.在NaCl胁迫下，拟南芥转基因植株的相对发芽率保持在23-92.8%（ANISD为86.4-92.8%），而WT为6.0-14.7%；转基因植株平均根长超过2.31cm以上（WT平均根长2.06cm），其中ANID和ANICS根平均生长2.67和2.64cm。转基因植株MDA含量为胁迫前的1.5-2.6倍，其中，ANI、ANID和ANISD的变化倍数较低，分别为1.6、1.5和1.8倍（其中WT的MDA含量升高到胁迫前的3倍以上），转基因植株相对电导率为胁迫前1.5-2.1倍，WT相对电导率为胁迫前2.6倍；SOD活性胁迫前变化不大。POD明显含量升高，转基因植株POD含量为胁迫前1.7-3.1倍（WT的POD含量为胁迫前1.4倍），其中ANID，ANICS和ANISD三个组合的POD含量分别增加了2.7、2.7和3.1倍。ANISD转基因植株叶绿素含量受胁迫影响不大，其它组合转基因植株叶绿素含量下降10-20%，而WT总叶绿素含量下降了30%左右；在胁迫结束后的复水过程中，WT植株存活率仅为15%，而转基因植株存活率仍保持在55%以上，尤其是ANID和ANISD组合的转基因植株存活率在90%以上。.综上，ANISD组合即AVP1-D、AtNHX1、ipt、SOD、DREB2A等5个不同类型耐盐基因组合对转基因拟南芥的耐盐性提高明显。