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作物学报 ›› 2008, Vol. 34 ›› Issue (04): 557-564.doi: 10.3724/SP.J.1006.2008.00557

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紫花苜蓿Na+/H+ 逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性

安宝燕1,2,**;罗琰1,**;李加瑞2;乔卫华3;张宪省1,*;高新起1,*   

  1. 1山东农业大学生命科学学院 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安271018; 2美国堪萨斯州立大学植物病理系, 美国曼哈顿66506; 3北京大学生命科学学院, 北京100871
  • 收稿日期:2007-07-29 修回日期:1900-01-01 出版日期:2008-04-12 网络出版日期:2008-04-12
  • 通讯作者: 张宪省

Expression of a Vacuolar Na+/H+ Antiporter Gene of Alfalfa Enhances Salinity Tolerance in Transgenic Arabidopsis

AN Bao-Yan12**,LUO Yan1**,LI Jia-Rui2,QIAO Wei-Hua3,ZHANG Xian-Sheng1*,GAO Xin-Qi1*   

  1. 1 State Key Laboratory of Crop Biology, College of Life Sciences, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China; 2 Department of Plant Pathology, Kansas State University, Manhattan 66506 KS, USA; 3 College of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
  • Received:2007-07-29 Revised:1900-01-01 Published:2008-04-12 Published online:2008-04-12
  • Contact: ZHANG Xian-Sheng

摘要: 以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 利用反转录PCR方法分离了NHX1全长cDNA(命名为MsNHX1)。Southern杂交结果表明, 在紫花苜蓿中存在一个小的液泡型Na+/H+逆向转运蛋白基因家族。序列分析表明, 该基因所编码的蛋白与拟南芥、水稻和棉花中液泡型Na+/H+逆向转运蛋白具有较高的同源性。在洋葱表皮细胞中瞬时表达MsNHX1-GFP融合基因的结果表明, MsNHX1定位在液泡膜上。Northern杂交发现该基因的表达受高浓度NaCl诱导。MsNHX1在盐敏感酵母突变体中表达可以提高转化子对NaCl的耐受性, 说明MsNHX1具有转运Na+的功能。在拟南芥中表达MsNHX1能显著提高植株耐受盐胁迫的能力; 而且在受到盐胁迫时, 转基因植株比野生型的渗透调节能力更强, 生物膜受破坏程度降低, 光合能力增强。以上研究结果表明MsNHX1是一个液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白, 在植物耐受盐胁迫过程中起重要作用。

关键词: 紫花苜蓿, Na+/H+逆向转运蛋白基因, 拟南芥, 耐盐性

Abstract: Plant Na+/H+ antiporters play an important role in salt tolerance. An alfalfa (Medicago sativa) full length cDNA (named as MsNHX1) was isolated by RT-PCR according to the homologous region of plant Na+/H+ antiporter genes. Southern blot analysis revealed that there was a small antiporter gene family in alfalfa genome. Sequence analysis indicated that MsNHX1 shared high homology with other vacuolar Na+/H+ antiporters. Transient transfection of MsNHX1-GFP fusion gene revealed that MsNHX1 targeted to vacuolar membrane. The transcription of MsNHX1 was up-regulated after high salinity treatment. Furthermore, the expression of MsNHX1 in yeast partly suppressed the salt-sensitive phenotype of yeast Na+/H+ antiporter mutant, indicating that MsNHX1 was a functional Na+/H+ antiporter of alfalfa. The physiological analysis revealed that the expression of MsNHX1 in Arabidopsis enhanced the resistance of transgenic plants to salt stress. These results suggest that MsNHX1 is a vacuolar Na+/H+ antiporter and functions in salt tolerance of plants.

Key words: Alfalfa, Na+/H+ antiporter gene, Arabidopsis, Salt tolerance

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