二色補血草耐鹽機理及耐鹽基因功能分析（簡體書）

在響應鹽脅迫條件下部分的定位于細胞質中。Hanson等（1991）發現，與甘氨酸甜菜堿不同，β—丙氨酸甜菜堿的合成不需要氧氣，也不會通過競爭膽堿干擾與膽堿硫酸鹽化的結合。β—丙氨酸甜菜堿這些特征可能在富含硫酸鹽鹽沼環境下是有利的。Raman等（2003）從寬葉獨行菜中克隆了一個N—甲基轉移酶基因，并證實該基因參與了β—丙氨酸甜菜堿的合成。本研究中，通過對EST的分析顯示，二色補血草中有一個N—甲基轉移酶基因的表達（EH795147），表明二色補血草中可能有β—丙氨酸甜菜堿的合成，其可能參與了二色補血草對鹽堿脅迫的耐受性。由于β—丙氨酸甜菜堿在植物耐鹽性方面的潛在功能，其合成途徑成為代謝工程的一個有意義的目標。因此，二色補血草的N—甲基轉移酶基因可能是代謝工程中一個很好的候選基因。
植物遭受生物或非生物脅迫往往導致活性氧（ROS）的產生，因此，高效的活性氧清除機制對于植物來說非常重要。本研究的EST庫中大約有7％的EST參與活性氧清除，表明其在二色補血草NaHCO3脅迫耐受性中起重要的作用。利用實時定量PCR分析了4種活性氧清除基因在二色補血草根和葉中的相對表達（圖2—10E～H）。其中3種在NaHCO3處理下表達有明顯差異。過氧化氫酶可以清除超氧陰離子和過氧化氫。過氧化氫酶基因（EH794804）在二色補血草（圖2—10H）的根和葉中均被強烈下調表達，表明NaHCO3處理48 h后二色補血草中過氧化氫酶的活性可能受到抑制。金屬硫蛋白（metallothionein，MT）和類金屬硫蛋白（metallothione—like protein，MTLP）能夠清除非生物脅迫所產生的自由基，以往的報道也表明，一些MT和MTLP基因的表達參與各種非生物脅迫響應。MT和MTLP基因在二色補血草葉片中豐度非常高，占總EST的2.54％，表明它們可能在生理和活性氧清除途徑中扮演著重要的角色。在本研究中發現，兩個MT基因（EH794553、EH793849）在二色補血草的根和咔中被上調表達，表明他們可能在NaHCO3脅迫耐受性中起作用。
以往的研究推測植物使用共同的信號途徑和元件響應多種非生物脅迫。本研究結果表明，在二色補血草中信號元件占所有已知基因的4.74％（圖2—5），其中一些可能參與耐鹽性的元件被進一步的證實（表2—4）。一些信號轉導基因被進一步分析。實時定量PCR分析表明，NaHC0。脅迫后二色補血草根和葉中鈣調蛋白（calmodulin.CAM；EH795149）的基因表達被下調（圖2—2A）。CAM的降解可以充當氧化脅迫的傳感器，導致總體代謝率的下調和細胞存活能力的增強（Squier，2006）。因此，CAM基因的下調表達也可能有助于二色補血草在應對NaHCO3誘導的氧化脅迫過程中的代謝率的下調。蛋白激酶在各種不同的信號轉導途徑中參與了細胞分裂、代謝和環境信號應答。