异源表达莲脱水素基因NnRab18增强拟南芥胁迫耐受能力

作者：刘涛; 盛江源; 陈海荣; 章毅颖^*; 张荻^*

来源：植物生理学报, 2023, 59(10): 1909-1922.

DOI：10.13592/j.cnki.ppj.100159

• 莲
• 脱水素
• 逆境胁迫
• 抗逆生理
• 蛋白功能

莲(Nelumbo nucifera)的种胚具有寿命长、抗逆性强的生理特征。本研究用莲种胚脱水过程中特异性富集的脱水素基因Nn Rab18遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),探究其响应逆境胁迫的抗氧化功能。NnRab18基因全长972 bp, cDNA全长835 bp,包含444 bp编码序列,编码147个氨基酸残基; NnRab18蛋白属于LEA家族YSK2型脱水素。干旱、低温、渗透或高盐等单一逆境胁迫下, NnRab18转基因拟南芥的生长状态明显优于野生型,其根长提高27%～48%,莲座面积提升8%～33%,鲜重增加27%～92%。与野生型相比,胁迫下4种NnRab18转基因拟南芥的电解质渗漏率显著降低11%～38%;低温与渗透胁迫下膜脂过氧化程度显著下降19%～42%;干旱与低温胁迫下过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性均显著提高,在干旱胁迫下提升可达2.9～6倍;渗透胁迫下抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别显著提高9%与35%;在渗透与高盐胁迫下过氧化氢(H2O2)含量分别降低32%与79%,羟自由基(·OH)抑制能力分别提高21%与49%。相关性分析显示转基因拟南芥体内POD、GSH等抗氧化物质在降低膜脂过氧化程度、清除H2O2等方面可能具有重要作用。上述结果表明,胁迫下脱水素NnRab18可有效维持质膜完整性,提高清除活性氧组分的能力,从而提升拟南芥的胁迫耐受能力。

• 单位
  上海交通大学; 上海市农业科学院