盐胁迫下西伯利亚白刺膜相关蛋白及外源Ca2+的调控效应研究

Soil salinization has become a serious worldwide problem, serious threat to agricultural production and ecological safety, selection and cultivation of salt tolerant plants is an effective way to adapt and improve the soil salinization. Salt tolerance of Nitraria is extremely strong, understand the salt tolerance of thorn probe mechanism, mechanism analysis associated membrane protein, the improvement and utilization of saline alkali soil has theoretical and practical significance. This project is based on the Na+ segmentation mechanism as a strating point, study of membrane ion transport related protein resistance and role in the mechanism of plant salt., at the same time, Ca2+ will be introduced to the study, thtough the study of Nitraria in the whole plant and cell level and in gene expression, translation and the level of activity of the research on plant growth under different concentrations of NaCl and exogenous Ca2+ treatment, the segment of the tonoplast and Na+ area related protein, plasma membrane and Na+ row associated protein to investigate the Nitraria sibirica Pall.. Effects of the ion compartment mechanism and exogenous Ca2+ under salt stress.

土壤盐渍化已经成为严峻的世界性问题，严重威胁着农业生产和生态安全，筛选培育耐盐植物是适应和改良土壤盐渍化的有效途径。白刺具有极强的耐盐特性，探明白刺盐胁迫耐盐机制，解析相关膜蛋白的作用机制，对改良和利用盐渍化土地具有理论和实践意义。本项目以Na+区隔化机制为切入点，探究膜离子转运相关蛋白在植物耐盐机制中的作用及作用方式，同时将Ca2+引入到该研究中，通过研究白刺在整株和细胞水平上及基因表达、翻译和活性水平上研究不同浓度NaCl及外源Ca2+处理下对植物生长、液泡膜上与Na+区隔化相关蛋白的作用、质膜上与Na+外排相关蛋白的作用，探讨西伯利亚白刺在盐胁迫下的离子区域化机制及外源Ca2+的调控效应。

本研究表明，盐胁迫下的西伯利亚白刺通过将多余的Na+区隔化到液泡中来缓解盐胁迫；施加Ca2+、GABA等外源物质能有效提高西伯利亚白刺的耐盐性。 .本课题以西伯利亚白刺的愈伤组织和实生幼苗为试验材料，研究西伯利亚白刺实生苗施加外源物质时离子区隔化和外排有关的基因的表达量、活性氧和光合作用以及其愈伤组织在盐胁迫下离子含量的变化规律，来综合探讨西伯利亚白刺的耐盐性。首先对盐胁迫下的西伯利亚白刺施加外源Ca2+，发现与离子区隔化和外排有关的基因在盐胁迫下显著上升，而施加外源Ca2+后其基因的表达量基本与对照相同，清除活性氧的抗氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性在施加外源Ca2+后都显著上升，抗坏血酸和谷胱甘肽的含量也明显增加，O2·-和H2O2的含量则显著的降低。对盐胁迫下西伯利亚白刺的愈伤组织施加Ca2+后发现，外源Ca2+有效降低了愈伤组织对Na+的吸收，提高了对 K+和 Ca2+的吸收能力，从而提高 K+/Na+，Ca2+/Na+，维持水分平衡。愈伤组织质膜离子泵H+-ATPase活性的增强可提高转运质子的能力提高Na+的转运，Ca2+-ATPase活性的增强可将胞内过多的 Ca2+排至胞外，维持胞质中Ca2+的稳态平衡，确保细胞正常的生理代谢活动。.研究还发现，对盐胁迫下的西伯利亚施加外源GABA可使其叶片中的叶绿素含量、气孔导度、蒸腾速率、净光合速率得到显著提升，外源GABA可提高受到盐胁迫的西伯利亚白刺的光合作用，使其盐胁迫得到一定程度的缓解。另外施加外源 GABA也可以提高 Mg2+-ATPase 的活性，从而形成Ca2+跨膜梯度，把胞质中过多的 Ca2+泵出胞外，促进白刺的光合磷酸化进程，提高白刺的光合作用。除此之外，施加外源水杨酸和ALA同样分别提高了白刺叶片活性氧的清除能力和光合作用。