胡杨木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PeXTH与组织肉质化发生及离子平衡调控机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31170570
项目类别：
面上项目
资助金额：
10.0万
负责人：
陈少良
依托单位：
北京林业大学
学科分类：
C1605.树木生物学
结题年份：
2012
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
郑小江；沈昕；张驰；周晓阳；周大寨；李金克；孙健；丁明全；韩彦莎；
关键词：
PeXTH 离子转运组织肉质化 H2O2 离子区隔化

项目摘要

将从胡杨中克隆到的木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因（PeXTH）转入模式植物烟草中，研究PeXTH在植物组织肉质化发生中的作用，探讨盐诱导组织肉质化的发生机制。利用非损伤离子微测技术和X-射线微区分析技术研究肉质化组织细胞对盐分和营养元素的吸收与分布，探讨肉质化发生过程中质外体H2O2对离子跨膜转运的影响，揭示肉质化组织细胞在盐胁迫下的离子平衡调控机制，研究结果有助于阐明胡杨对长期盐胁迫环境的适应机理。

结项摘要

土壤盐渍化是抑制植物生长和发育的一个重要因素。土壤中过高的盐浓度会破坏植物体内的水分平衡、离子平衡和活性氧平衡。胡杨是我国西北干旱盐碱的荒漠地带唯一能够形成森林的高大乔木树种。研究发现，在长期盐胁迫下，胡杨叶片明显变厚，叶肉细胞层数增加，同时出现体积较大的细胞。这种肉质化组织能够起到稀释盐分的作用，是胡杨适应盐渍环境的一个重要的结构特征。我们前期微阵列研究结果显示，在盐胁迫下，胡杨根叶组织中PeXTH（木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶）基因表达上调，XTHs主要催化细胞壁木葡聚糖-纤维素微纤丝复合结构中木葡聚糖的断裂和重连。据此，我们预测该基因可能和胡杨叶片在长期盐胁迫后发生组织肉质化相关。我们从胡杨叶片中克隆得到一个木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PeXTH，并把该基因转入烟草植株。亚细胞定位结果显示PeXTH蛋白分布在内质网和细胞壁上。转PeXTH基因烟草的抗盐性明显高于野生型，这种变化主要源自PeXTH的过表达所引起的叶片解剖结构和生理功能的改变。转PeXTH基因的烟草叶肉组织发生肉质化，单位叶面积含水量和叶片鲜重/干重比这两个肉质化指标都明显提高。转基因烟草叶片含水量的增加主要源于栅栏细胞的高度密集化，而非叶片厚度增加所致。在盐胁迫下，高度密集化的栅栏细胞导致单位面积（或单位干重）的水分含量增加，从而稀释了组织和细胞中盐离子（Na+和Cl-）的浓度；同时，叶肉细胞数目的增加和胞间隙的减小有助于提高碳同化和光合效率。因此，我们推断PeXTH的过表达使烟草叶肉组织发生肉质化，从而增加了抗盐性。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Extracellular ATP signaling and homeostasis in plant cells

植物细胞中的细胞外 ATP 信号传导和稳态

DOI：
10.4161/psb.19857
发表时间：
2012-04
期刊：
Plant Signaling and Behavior
影响因子：
2.9
作者：
Jian Sun;Chunlan Zhang;Xuan Zhang;Shurong Deng;Rui Zhao;Xin Shen;Shaoliang Chen
通讯作者：
Shaoliang Chen

Exogenous hydrogen peroxide, nitric oxide and calcium mediate root ion fluxes in two non-secretor mangrove species subjected to NaCl stress

外源过氧化氢、一氧化氮和钙介导两种非分泌者红树林物种在 NaCl 胁迫下的根离子通量。