摘要: 大豆是世界上重要的经济作物之一，在非生物胁迫中，干旱、高盐及低温是影响大豆品质和产量的重要因素。植物在长期进化过程中形成了一系列复杂的防卫机制来抵抗非生物胁迫的危害。随着现代分子生物学和基因工程技术的不断发展，应用植物基因工程技术... 展开 大豆是世界上重要的经济作物之一，在非生物胁迫中，干旱、高盐及低温是影响大豆品质和产量的重要因素。植物在长期进化过程中形成了一系列复杂的防卫机制来抵抗非生物胁迫的危害。随着现代分子生物学和基因工程技术的不断发展，应用植物基因工程技术培育出耐逆的新作物品种已成为现代农业生产的一个重要途径。挖掘和利用大豆逆境应答基因资源具有重要意义。本研究运用分子生物学方法，从大豆品种齐黄22号中克隆得到了GmP5CS1和GmP5CS2基因，对其进行了序列比对分析、组织表达分析和非生物胁迫分析，同时，构建了这两个基因的植物表达载体，成功转入拟南芬，初步分析了这两个基因在耐逆反应中的功能，旨在为改善大豆耐逆性提供基因资源和理论依据。 主要研究结果如下: 1.氨基酸序列分析发现，GmP5CS1包含一个长度为2163 bp的ORF，编码720个氨基酸，等电点PI为6.70，蛋白呈弱酸性，分子量大小为78.38KD;GmP5CS2包含一个长度为2271 bp的ORF，编码756个氨基酸，等电点PI为6.10，蛋白呈酸性，分子量大小为82.18KD。 2.通过氨基酸序列比对发现，这两个基因的蛋白序列都含有谷氨酸激酶保守位点和谷酰磷酸还原酶保守位点。系统进化分析表明，GmP5CS1与紫花苜蓿的亲缘关系最高，GmP5CS2与豇豆的亲缘关系最高。这两个蛋白都具有3个潜在的跨膜螺旋区域。亚细胞定位预测，GmP5CS1编码蛋白可能位于叶绿体中，GmP5CS2编码蛋白可能位于线粒体中。 3.组织表达分析发现，GmP5CS1与GmP5CS2基因在大豆的各个组织中均有表达，其中叶和根中的表达量相对较高，茎中表达量次之，花和籽粒中的表达量相对较小。 4.非生物胁迫分析表明，两个GmP5CS基因受高盐胁迫诱导反应最剧烈，冷胁迫和干旱胁迫相对较弱。大豆幼苗体内脯氨酸含量的变化则是受盐和干旱胁迫反应最剧烈，冷胁迫则相对较弱。 5.通过农杆菌介导法转化拟南芥，得到转基因植株。在盐胁迫条件下，转GmP5CS1基因和转GmP5CS2基因拟南芥与野生型拟南芥相比，具有较强的耐逆性，其根长更长，体内脯氨酸积累量更高。这些结果表明GmP5CS1基因和GmP5CS2基因可以有效提高转基因拟南芥对高盐胁迫的抗性，有利于植物体在不利环境下的生长。 收起