土壤盐渍化是世界范围内限制农作物产量和品质的重大问题。棉花是改良盐碱地的先锋作物。培育棉花耐盐品种,开发利用大面积盐碱地是棉花种植的必然趋势,通过分子生物学手段挖掘棉花耐盐相关基因,创新棉花种质资源,对棉花耐盐性研究尤为重要。
系统进化分析表明 GhVP 与盐生植物盐爪爪、灰绿藜的亲缘关系最近,进一步说明GhVP 基因在陆地棉适应盐胁迫机制中发挥了积极作用。关于 GhVP 的报道已经有很多,都证明这个基因与植物耐盐性有密切的关系,它在盐胁迫代谢网络中发挥重要作用。但对此基因在棉花上的定位和表达分析却未见报道。在真核细胞和高等植物中,采用绿色荧光蛋白 GFP 结合使用激光共聚焦显微镜,来研究细胞内蛋白质的表达,从而实现对目标基因进行亚细胞定位是 1 种常用的手段。
中国农业科学院棉花研究所立题《棉花耐盐相关基因 GhVP 的表达及功能分析》,针对棉花 GhVP 基因的洋葱表皮亚细胞定位和棉花花粉瞬时表达进行了研究,在进一步探索该基因的分子机制以及耐盐新材料创制提供了理论依据。此次研究中,课题组创新性采用棉花花粉进行瞬时表达研究,缩短了实验周期,更快速获得转化植株,为基因功能的研究开辟了新思路。
GhVP 基因的亚细胞定位
棉花花粉的瞬时表达
GhVP 基因在棉花中的组织特异性表达
结论
V-PPase 是 1 类离子转运酶。自从在 1975 年从甜菜中提取到 VPP 以来,已经相继从多种不同植物中克隆得到了 VPP 基因。目前对 VPP 基因的功能及转基因分析都做了许多研究,然而 VPP 基因在棉花中的具体功能还需进一步深入研究。将外源基因转入受体植物体内,是遗传学上研究基因功能和获得遗传修饰新功能的重要手段。农杆菌介导法是目前最常用的方法之一,但是此方法的转化效率不高,且费时费力。本研究采用棉花花粉进行瞬时表达研究,可以缩短周期,更快速获得转化植株,为基因功能的研究开辟了新思路。本研究基于棉花焦磷酸酶基因 GhVP 的亚细胞定位和瞬时表达研究,结合该基因在不同组织中的表达差异分析,表明 GhVP 基因主要在叶片的细胞质膜上发挥作用,可能与棉花抗逆胁迫有重要关系。同时也为棉花花粉的瞬时表达研究提供了依据,为进一步进行基因功能的研究开辟了新思路。
参考资料
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