《Zn/Cd超积累植物东南景天SaREFl耐镉功能的探索研究》

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课题组在前期工作中将东南景天cDNA文库转化镉敏感酵母,筛选获得了一个转录本,与橡胶延伸因子具有很高的同源性,在生物信息学分析的基础上,将其命名为SaREFl基因。借助实时定量技术研究SaREFl对其他重金属的响应模式,结果发现东南景天SaREFl基因对铅锌铜的应答水平不及镉且在根中响应比茎和叶中敏感。

构建酵母表达载体,将该基因在镉敏感型酵母菌株(ycf1)中进行异源表达,结果显示该基因的表达可以在一定程度上恢复镉敏感型酵母在含镉培养基上的生长,转化空载体的酵母在含镉培养基中的生长则受到抑制。将该基因在拟南芥中进行异源表达,幼苗胁迫实验表明SaREFl转基因拟南芥在镉胁迫后其根长和生物量显著高于野生型;将拟南芥成苗进行镉胁迫处理,生理指标显示转基因拟南芥的耐镉能力优于野生型,并累积更多的镉离子。

酵母双杂的结果显示SaREFl基因可能与细胞中负责囊泡运输的PRA1蛋白存在互作的可能性,而亚细胞定位显示SaREFl主要在胞质中表达,因此推测SaREFl基因可能通过减轻镉离子的胞质毒性发挥耐镉功能。REF基因在前期研究中证实其与橡胶粒子周围的脂膜相关,是橡胶分子延伸的关键组分,该基因或者类似基因与胁迫相关的功能鲜有报道。通过对东南景天SaREFl的研究丰富了REF基因及其类似物的功能解读,并为该基因在耐抗镉植物中的应用提供理论支持和指导。

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