武汉植物园在黑麦草耐盐机理研究方面取得新进展

武汉植物园, 2012-03-16

多年生黑麦草是一种广泛应用于温带地区的草坪草兼牧草，不同来源的黑麦草种质资源对盐分的耐受性差异较大。

中科院武汉植物园草坪种质资源学科组以筛选获得的耐盐黑麦草为研究对象，分别从生理、生化和分子角度深入探讨了黑麦草耐盐性的生理和分子基础。研究结果发现，盐胁迫能降低草坪质量、相对蒸腾速率和叶绿素含量，提高脂质过氧化水平。盐胁迫可使黑麦草地上和地下部分积累更多的Na+，而降低K+/Na+比，以及Mg2+和P的含量。在耐盐黑麦草中，CAT酶活性在盐处理4天后显著高于对照；而在盐敏感基因型黑麦草中，CAT酶活性在整个盐处理期间一直低于对照，且其MDA含量、EL、H2O2 受盐胁迫上升幅度更大。此外，在盐处理的黑麦草叶片中，抗氧化酶基因的表达与同工酶及总的酶活性存在显著正相关的关系，但在耐盐黑麦草中，基因表达水平相对较高。这表明黑麦草的耐盐性可能与抗氧化酶基因的组成型/诱导型表达有关。研究还发现，外源施加甜菜碱可有效缓解盐胁迫对黑麦草产生的毒害效应。

基于上述研究，研究人员以耐盐性较强的黑麦草品种Overdrive为材料，利用SSH技术，构建了黑麦草NaCl胁迫差减杂交cDNA文库，以发掘可能与黑麦草耐盐有关的特异基因。经两轮点杂交筛选，获得384个可能与黑麦草耐盐相关的候选基因cDNA克隆，并对这些克隆进行测序，发现其中268个克隆与已知功能基因具有同源性，另外112个克隆找不到与之同源的基因，或仅与未知功能蛋白基因同源，这些EST序列均已提交至GenBank。根据生物信息学分析，所获得的基因根据所编码的蛋白功能可分为11个类别。初步的基因表达研究表明，其中一些基因可能与黑麦草耐盐性具有较强的联系，目前正在进行进一步的基因功能研究。

以上部分研究结果发表在Journal of the American Society for Horticultural Science（2012, 137(1):38-46），该期杂志采用武汉植物园草坪种质资源学科组集体照为封面。其余研究结果分别发表在Ecotoxicology and Environmental Safety（2011（74）: 2050-2056；2012(79): 153-162）和Journal of Plant Physiology（2012, 169(2): 146-156）等期刊上。