《回響鹽脅迫的珠美海棠水通道蛋白的功能解析》是依託中國農業大學，由孔瑾擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：回響鹽脅迫的珠美海棠水通道蛋白的功能解析
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：孔瑾
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鹽害直接影響蘋果的生產，其耐鹽分子機理的闡明，依賴於耐鹽基因功能的解析，水通道蛋白是回響鹽脅迫的關鍵基因。相對於模式植物，它在木本植物中，對鹽脅迫的回響更加多樣和複雜，值得探索。申請人已從耐鹽蘋果砧木珠眉海棠中克隆了6個回響鹽脅迫的水通道蛋白 ,超表達水通道蛋白提高了擬南芥耐鹽性。本研究將在珠眉海棠中超表達和RNA干涉這6個水通道蛋白，揭示鹽脅迫下，轉基因珠眉海棠中水通道蛋白在水分跨膜轉運中的作用。拒Na+吸K+是耐鹽的核心問題，轉基因珠眉海棠中Na+的區隔化、SYP協調的質膜水通道蛋白與K+通道蛋白轉運的研究，將從新的角度揭示水通道蛋白在鹽脅迫回響中的角色。深入的體外二聚化、體內磷酸化分析將揭示水通道蛋白的特性。並通過超表達CDPK珠眉海棠中水通道蛋白的表達及啟動子的刪除研究，為闡明水通道蛋白回響鹽脅迫的途徑打下基礎。
結題摘要
我國蘋果主產區的鹽和乾旱脅迫嚴重危害蘋果的生長，影響蘋果果實的品質與大小。因此，提高水分的吸收及轉運效率成為推進蘋果產業的主要目標之一。培育高效吸收水分、運輸、利用水分的蘋果砧木類型和接穗品種，不僅能提高蘋果砧木的耐鹽和耐旱性，還能維持品種在輕度脅迫下蘋果果實的大小，保證其經濟價值。 水通道蛋白，通過改變自身的數量及活性，控制水分的跨膜轉運，調控水分運輸。深入挖掘水通道蛋白調控水分效率的分子機制，將為通過分子育種培育耐旱蘋果提供新思路。 本項目從耐鹽蘋果砧木珠眉海棠中克隆得到8個蘋果屬水通道蛋白基因（MzPIP1;1、MzPIP1;2、MzPIP1;3、MzPIP2;1、MzPIP2; 2、MzTIP1、MzTIP2 、MzTIP3），通過生物信息學分析及亞細胞定位，確認其屬於水通道蛋白家族。並且發現，它們在鹽脅迫及蘋果果實發育過程中不同程度地表達，表明其可能參與非生物脅迫回響及果實發育。進一步的功能研究發現，MzPIP2;1受鹽誘導，並且在根、莖和葉片的維管組織及其周圍細胞中表達，表明MzPIP2;1可能參與植物根系的水分吸收及水分的橫向運輸。同時，觀察到在低鹽及乾旱脅迫下，異源表達MzPIP2;1的轉基因擬南芥幼苗較野生型對照，有更高的鮮重、根長和側根數，生長優於野生型。因此，異源表達MzPIP2;1通過增加有效的水分吸收及水分橫向運輸，提高了轉基因擬南芥幼苗耐低鹽脅迫及乾旱脅迫的能力。同樣地，異源表達MzPIP1;3的轉基因番茄植株也表現出明顯的抗旱表型。通過體外葉片失水率及氣孔的觀察試驗，我們初步確認，異源表達MzPIP1;3通過使轉基因植株的氣孔在乾旱脅迫下迅速關閉，減少水分的喪失，從而提高了轉基因番茄的抗旱性。此外，異源表達MzPIP2;1、MzPIP1;3和MzTIP2，通過增加進入轉基因番茄果實細胞的水分，使細胞充盈膨大，從而使轉基因果實變得更大且更重，證明水通道蛋白參與果實發育。這些研究將為培育大果實、高抗逆性的蘋果進一步提供理論依據，推進蘋果育種。
