植物抗盐相关基因研究进展1.PDF

植物抗盐相关基因研究进展1 李学宝*，李刚，龚思颖 遗传调控与整合生物学湖北省重点实验室，华中师范大学生命科学学院，武汉（430079） E-mail: xbli@ 摘 要：土壤盐碱化对农作物造成严重伤害，导致作物减产减收，是世界农业生产最主要的 环境限制因子之一。植物抗盐的分子机制研究可能为作物抗盐育种提供了一条有效的途径， 具有重要的农业经济意义和生态保护意义。研究表明，与盐胁迫应答有关的基因包括 Na+/H+ 转运蛋白基因、SOS 基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因以及细胞抗氧化相关基 因等，涉及到生理代谢、细胞防御、能量产生和运输、离子转运和平衡、细胞生长和分裂等 诸多方面。本文综述近年来国内外在植物抗（耐）盐分子生物学方面的研究成果与最新进展， 着重介绍植物抗（耐）盐基因的功能表达与调控作用，以期能够在分子水平上了解植物的抗 （耐）盐机制。 关键词：植物；盐胁迫；耐盐基因 土壤盐碱化对农作物造成严重伤害，导致作物减产减收，甚至大量的土地因此而荒废， 这已经成为世界农业生产最主要的环境限制因子之一。植物抗盐性研究可能为作物抗盐育种 提供了一条有效的途径，不仅具有重要的农业经济意义，而且具有重要的生态保护意义。近 年来，许多盐逆境胁迫相关基因已被分离鉴定。研究发现, 与盐胁迫应答有关的基因涉及到 生理代谢、细胞防御、能量产生和运输、离子转运和平衡、细胞生长和分裂等诸多方面。这 些基因以某种协调的机制发挥作用, 维持盐胁迫下植物正常的生长发育。以下分别介绍几类 植物抗盐基因。 1. Na+/H+转运蛋白基因 植物对Na+的外排和区隔化是消除Na+毒害的策略之一。它是一个间接的主动运输过程， 主要由Na+/H+转运蛋白来调节。有两种途径：一种是将Na+ 排出细胞；另一种是将Na+区隔 化入液泡。Na+/H+转运蛋白基因包括编码细胞膜Na+/H+逆向转运蛋白的SOS1基因，编码液 泡膜Na+/H+逆向转运蛋白的NHX基因以及编码细胞膜K+、Na+/H+共转运蛋白的HKT1基因等 (Ershov 等 2005；Rana Munns 等 2005)。研究表明：编码液泡Na+/H+反转运蛋白的AtNHX1 基因在拟南芥（Apse 等 1999）、西红柿(Zhang等 2001a)、油菜(Zhang 等 2001b)和荞麦 （Cheng 等 2007）中过量表达可以使植物耐NaCl的能力得到较大的增强；水稻(Oryza sativa L.)转运蛋白基因OsHKT1、OsHKT2和OsVHA在盐胁迫下诱导表达，通过调节Na+/K+比例和 维持细胞内较低Na+浓度增强其耐盐能力（Kader等 2006）。Byrt 等 (2007) 从小麦中发现的 两个HKT1;5家族基因Nax2和Kna1是小麦中Na+外排的主要基因，其过量表达使小麦耐盐性 增强。Ren等（2005）绘制了一个水稻的QTL——SKC1基因的图谱，并发现SKC1基因编码 一种HKT型K+/Na+泵蛋白，在植物盐胁迫下调节K+/Na+离子平衡，维持细胞内外的渗透压， 从而提高植物耐盐能力。王子宁等（2002）从小麦盐胁迫的cDNA文库中筛选和克隆了2个 + + Na /H 反转运蛋白基因TaNHX1和TaNHX2。这2个基因与已知的水稻、拟南芥和滨藜中同类 NHX基因的相似性约为70％，可使植物的耐盐性得到显著增强。Montiel 等（2007）在一种 耐盐酵母Debaryomyces hansenii中克隆了一个编码Na+、K+/H+反向转运蛋白基因DhNHX1， 其表达不受低pH和细胞外NaCl 的诱导，DhNhHX1蛋白通过将Na+、K+转入液泡而维持植物 的离子平衡从而提高耐盐能力。目前，大家一致认为Na+/H+反转运蛋白基因对离子的区域化 1本课题得到教育部高等学校博士学科点专项科研基金(2007051