蒺藜苜蓿膜联蛋白MtANN2 基因的表达模式及盐胁迫下的功能分析
2022-07-08刘亚男于人杰高燕丽康俊梅杨青川武志海王珍
刘亚男 ,于人杰 ,高燕丽 ,康俊梅 ,杨青川 ,武志海 *,王珍 *
(1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京 100193;2. 吉林农业大学农学院,吉林 长春 130118;3. 浙江农林大学林业与生物技术学院,浙江 杭州 311300)
植物膜联蛋白(annexins)是一类进化保守的多基因家族蛋白,通过Ca2+与膜磷脂的结合参与多种生物学过程[1-2]。据报道,水稻(Oryza sativa)有 9个,玉米(Zea mays)有 12个,大豆(Glycine max)有 22个膜联蛋白编码基因[3]。研究发现植物能够通过调节体内膜联蛋白的表达水平增强自身对逆境的忍受力。例如,芜菁亚种(Brassica rapa)中分离鉴定出4个膜联蛋白基因(BrANN1~4),它们均受干旱、盐和极端温度的诱导[4]。异源过表达芥菜(Brassica juncea)BjANN2的转基因烟草(Nicotiana tabacum)对盐胁迫的耐受性显著增强[5]。干旱及盐处理后,小麦(Triticum aestivum)TaANN10和TaANN12的表达量显著上升[6]。水稻中过表达OsANN3导致植株内的ABA 积累量显著高于野生型,这意味着OsANN3可能通过ABA 信号提高植物对干旱以及渗透胁迫的耐受性[7]。因此,过表达同源或异源膜联蛋白基因能增强转基因植物对高盐、干旱等逆境的耐受性。相反的,膜联蛋白基因功能缺失导致植物对逆境胁迫更敏感。如,拟南芥(Arabidopsis thaliana)atann4缺失突变体在盐胁迫条件下胞质内Ca2+浓度变化显著低于野生型,同时突变体出现明显的盐敏感表型,具体表现为发芽率低及苗期叶绿素含量下降[8]。
在我国,豆科饲草紫花苜蓿(Medicago sativa)种植区域主要集中在北方。为了提高土地利用率,黄淮海地区的盐碱地广泛用于种植苜蓿。通常,盐胁迫会导致植物受到离子胁迫、渗透胁迫、次生胁迫以及氧化胁迫的危害[9]。在盐渍土壤条件下生长的植物会经历高渗透胁迫、离子毒性和营养失调,直接造成植物生产力的下降,从而降低作物产量以及牧草品质[10]。……
