耿 新，樓 靜，鄂一嵐，鐵 英，馬穎聰，林曉飛*

(1 內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，牧草與特色作物生物技術(shù)教育部重點實驗室，呼和浩特010021；2 內(nèi)蒙古和盛生態(tài)研究院有限公司，呼和浩特011517；3 呼和浩特市園林科學(xué)研究所，呼和浩特010030)

土壤鹽漬化是影響植物生長發(fā)育的主要因素，它嚴重限制了農(nóng)林作物的產(chǎn)量和種植范圍。鹽堿地中含有高濃度的Na+，會造成植物的生理干旱，阻斷K+和其他礦物元素的吸收，導(dǎo)致滲透脅迫和離子毒害，損害細胞的新陳代謝和光合作用，影響植物的生長發(fā)育[1]。鹽生植物能夠在高鹽堿環(huán)境中生存，涉及復(fù)雜的細胞代謝和生理生化過程，其中離子轉(zhuǎn)運蛋白發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。液泡膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白(NHX1)將細胞質(zhì)中的Na+逆濃度梯度運輸?shù)揭号葜袇^(qū)隔化集中；細胞質(zhì)膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白(SOS1)能夠?qū)⒓毎|(zhì)中的Na+逆向運送到細胞外的高Na+環(huán)境中。此外，控制將Na+吸收到根木質(zhì)部導(dǎo)管和調(diào)節(jié)Na+運輸?shù)窖康霓D(zhuǎn)運系統(tǒng)，也是耐鹽性的決定因素[2]。

自1976年在大麥(Hordeumvulgare)[3]中首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白活性以來，人們對SOS1進行了深入的研究，先后分離鑒定了擬南芥、藍藻、鹽芥[4-6]等多種甜土植物和鹽生植物的SOS1基因，并對其基因結(jié)構(gòu)、表達特性、功能和作用機制進行了深入研究。研究證實，SOS1蛋白利用由質(zhì)膜H+-ATP酶或H+-PPiase生成的質(zhì)子電化學(xué)梯度驅(qū)動Na+轉(zhuǎn)運出細胞，參與植物根部Na+外排[7]，從而提高植物的耐鹽性。大多數(shù)植物SOS1基因的開放閱讀框含有3 410～3 500個核苷酸，編碼一個含有1 129～1 169個氨基酸、分子量約為127 kD的多肽[8]。SOS1蛋白C末端包含一個占整個編碼區(qū)序列60%的親水性長尾巴(約700個氨基酸)，是調(diào)控SOS1基因活性的區(qū)域，包含多個蛋白激酶結(jié)合位點和自抑制結(jié)構(gòu)域，這個自抑制結(jié)構(gòu)域是SOS2磷酸化的靶位點[9-12]；N端具有高度保守的疏水性區(qū)域，并且具有10～12個跨膜結(jié)構(gòu)域，可調(diào)控Na+轉(zhuǎn)運速率[13]。單子葉與雙子葉植物的SOS1蛋白具有較大的差異，可能是由于它們在進化歷程中存在某種分異性[14]。

在鹽脅迫條件下，擬南芥SOS1基因的突變體(sos1-1、sos1-2、sos1-3和sos1-4)均表現(xiàn)出更強的鹽敏感性，并且體內(nèi)積累更多的Na+[4]。在擬南芥sos1-1突變體中超表達大豆GmsSOS1，轉(zhuǎn)基因植株的種子萌發(fā)率和幼苗生長狀況均優(yōu)于野生型和突變體植株，表明SOS1基因表達能夠提高轉(zhuǎn)基因植物的耐鹽性[15]。在100 mmol/L NaCl條件下，超表達馬齒莧(Sesuviumportulacastrum)SpSOS1的轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型相比，具有更多的生物量、根長和側(cè)根數(shù)，說明SOS1在植物抵御鹽害的過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[16]。

白刺是蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺屬的一種落葉小灌木，為鹽生植物，主要分布在中國北部至西北部的內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、青海和新疆等地，是干旱鹽堿地帶的建群種之一。內(nèi)蒙古地區(qū)主要有4個種，即西伯利亞白刺(N.sibiricaPall)、唐古特白刺(N.tangutorumBobr)、泡泡刺(N.sphaerocarpaMaxim.)和齒葉白刺(N.roborowskiiKom)，其中西伯利亞白刺表現(xiàn)出更強的耐鹽能力[17]。西伯利亞白刺在自然生境中受到鹽、堿、旱的三重脅迫，導(dǎo)致其具有較強的耐鹽堿和耐干旱能力，蘊含著豐富的抗逆基因資源。因此，研究其耐鹽機理，鑒定耐鹽相關(guān)基因并應(yīng)用于牧草、農(nóng)林作物的耐鹽性遺傳改良，具有十分重要的意義。本研究采用同源克隆技術(shù)克隆了西伯利亞白刺質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因NsSOS1，并對其編碼的蛋白結(jié)構(gòu)和表達特性進行了分析，以期為今后深入解析白刺的耐鹽分子機理奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 植物材料與試劑

植物材料為西伯利亞白刺無菌組培苗，培養(yǎng)基：1/2 MS + 0.5 mg/L IBA + 26 g/L Sucrose + 50 mmol/L NaCl + 0.7% Agar，培養(yǎng)條件：溫度為(25±2)℃，光照強度為36～40 μmol·m-2·s-1，光照時間為14 h·d-1[18]。截取2～3 cm西伯利亞白刺頂芽，扦插到培養(yǎng)基中，生長40 d后用于提取總RNA。

1.2 實驗方法

1.2.1NsSOS1基因cDNA的克隆根據(jù)GenBank上登錄的唐古特白刺SOS1 cDNA序列(KC292267)，在其開放閱讀框的上下游設(shè)計引物NtSOS1-F(5′-AGTGTGTCCAAGTCAACTGTAA-3′)和NtSOS1-R(5′-CAGATTGTCACCGACTGTTT-3′)。使用TaKaRa MiniBEST Plant RNA Extraction Kit[寶生物工程(大連)有限公司]提取西伯利亞白刺莖葉部分的總RNA，并采用TransScript?First-Strand cDNA Synthesis Super Mix Kit(北京全式金生物技術(shù)有限公司)進行cDNA第一鏈的合成。以所合成的cDNA為模板，利用NtSOS1-F和NtSOS1-R引物擴增NsSOS1 cDNA序列。PCR反應(yīng)體系為：1 μL(50 ng)cDNA、2.5 μL 10×TransStart TopTaqBuffer、2 μL 2.5 mmol/L dNTPs、1 μL NtSOS1-F(10 μmol/L)、1 μL NtSOS1-R(10 μmol/L)、0.5 μLTransStartTopTaqDNA聚合酶(5 U·L-1)、17 μL ddH2O。反應(yīng)條件為：94 ℃ 3 min；94 ℃ 30 s，52 ℃ 30 s，72 ℃ 3 min，35 cycles；72 ℃ 10 min。目的產(chǎn)物與pEasy-T1(北京全式金生物技術(shù)有限公司)連接并轉(zhuǎn)化大腸桿菌T1感受態(tài)細胞(北京全式金生物技術(shù)有限公司)，在含氨芐青霉素(100 mg·L-1)的LB固體培養(yǎng)基上篩選陽性重組菌，經(jīng)菌落PCR鑒定后送至北京六合華大基因科技有限公司進行測序。

1.2.2生物信息學(xué)分析利用ProtParam(https://web.expasy.org/protparam/)在線軟件預(yù)測NsSOS1蛋白質(zhì)的理論分子量和等電點；使用ProtScale(http://web.expasy.org/protscale/)在線軟件分析NsSOS1蛋白的親疏水性；通過TMHMM(http://www.cbs.dtu.dk/services/ TMHMM/)分析NsSOS1蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域；使用Conserved Domain Search Service在線軟件分析NsSOS1的功能結(jié)構(gòu)域；使用SignalP 4.1 Server(http://www.cbs.dtu. dk/services/ SignalP/)分析NsSOS1 蛋白的信號肽；使用DNAMAN進行同源性分析；利用CLUSTALW進行多重序列比對，并通過鄰接法(Neighbor joining，N-J法)使用MEGA7軟件繪制系統(tǒng)進化樹。

1.2.3NsSOS1的表達特性分析將扦插后培養(yǎng)40 d的組培苗移入含有1/2 MS液體培養(yǎng)基的玻璃試管中，每隔2 d更換1次培養(yǎng)液，預(yù)培養(yǎng)7 d后進行脅迫處理：(1)移入含0、50、100、200、300、400 mmol/L NaCl 1/2 MS培養(yǎng)液中進行鹽脅迫處理6 h；(2)移入含15% PEG(模擬干旱脅迫)、160 μmol/L赤霉素(GA)和100 μmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)1/2 MS培養(yǎng)液中處理6 h；(3)移入4 ℃培養(yǎng)箱中低溫培養(yǎng)24 h。脅迫處理后提取根部和地上部的RNA，利用Real-time PCR技術(shù)調(diào)查不同脅迫因子對NsSOS1表達量的影響。

利用西伯利亞白刺actin基因(AB617805)為內(nèi)參，引物actin-F(5′-GAAGAAGTATGGAGGCAGG-GTTT-3′)和actin-R(5′-GATGACACACAAGGCAA-GGAAG-3′)，擴增產(chǎn)物大小為160 bp，Tm為62 ℃。根據(jù)NsSOS1序列設(shè)計引物NsSOS1(Q)-F(5′-TTTAGCAAGTCGGCTGGGCAA-3′)，NsSOS1(Q)-R(5′-CCTGGCGAAATGAGAGCGTGC-3′)，擴增產(chǎn)物大小為157 bp，Tm為62 ℃。按照TaKaRa公司的SYBR?Premix Ex Taq Ⅱ說明書，在Cycle Light 4800儀器上進行實時熒光定量PCR。反應(yīng)體系：1 μL cDNA，10 μL SYBR?Premix Ex Taq Ⅱ，正、反向引物各0.4 μL(10 μmol/L)，加水補至20 μL，40個循環(huán)。采用2-ΔΔCT方法計算NsSOS1的相對表達量。實驗設(shè)置3次重復(fù)，實驗數(shù)據(jù)使用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析并由Excel 2017軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NsSOS1基因的克隆

利用唐古特白刺NtSOS1的特異性引物NtSOS1-F和NtSOS1-R，以西伯利亞白刺的cDNA為模板，通過PCR擴增得到3 817 bp的基因片段(圖1)。Blast X分析發(fā)現(xiàn)，得到的序列與其他植物的質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因具有較高的相似性，其與唐古特白刺NtSOS1基因序列一致性高達98%?？沙醪酱_定其為西伯利亞白刺的SOS1基因。

2.2 NsSOS1基因的序列分析

NsSOS1基因的開放閱讀框為3 516 bp，編碼1 171個氨基酸，蛋白質(zhì)的理論分子量為128.34 kD，等電點為6.25。利用ProtScale在線分析軟件對NsSOS1基因所編碼蛋白質(zhì)的親疏水性進行分析結(jié)果顯示，NsSOS1的N端具有高度保守的疏水性區(qū)域，C末端有一個親水性的“尾巴”(圖2，A)。利用TMHMM軟件進行跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測結(jié)果顯示，NsSOS1蛋白具有12個跨膜結(jié)構(gòu)域(圖2，B)。Conserved Domain Search Service在線分析結(jié)果顯示，NsSOS1蛋白具有NhaP(NhaP-type Na+/H+or K+/H+antiporter)、Na H Exchanger(Sodium/hydrogen exchanger family)、cNMP_binding(Cyclic nucleotide-binding domain)、Crp(cAMP-binding domain of CRP or a regulatory subunit of cAMP-dependent protein kinases)和PRK05326(Potassium/proton antiporter)等保守結(jié)構(gòu)性區(qū)域(圖2，C)，說明其屬于Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白家族，是陽離子逆向轉(zhuǎn)運蛋白(cation/proton antiporter 1，CPA1)家族中的一個亞類。根據(jù)SignalP 4.1 Server在線軟件預(yù)測的結(jié)果推測，NsSOS1蛋白中不存在信號肽，說明該蛋白在細胞質(zhì)合成后不能被轉(zhuǎn)運出細胞，為非分泌型蛋白。

M. 200 bp DNA ladder；1. PCR產(chǎn)物圖1 NsSOS1基因的擴增M. 200 bp DNA ladder; 1. PCR productFig.1 Amplification of NsSOS1

同源分析結(jié)果顯示，NsSOS1的氨基酸序列與唐古特白刺、木欖(B.gymnorhiza)、胡楊(P.euphratica)、海濱錦葵(K.virginica)和擬南芥(A.thaliana)的SOS1氨基酸序列一致性分別為98%、69%、70%、70%和60%(圖3)，說明NsSOS1蛋白具有較高的保守性。

基于20個物種的21個Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白序列，使用MEGA7軟件繪制系統(tǒng)進化樹。結(jié)果顯示，植物Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白在進化上主要分為兩大分支，即質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白SOS1和液泡型Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白NHX1。西伯利亞白刺NsSOS1和唐古特白刺NtSOS1與質(zhì)膜型Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白處于同一次級分化群；它們與錦葵科海濱錦葵KvSOS1親緣關(guān)系最接近(圖4)。

2.3 NsSOS1的表達特性分析

分別提取西伯利亞白刺組培苗根、莖、葉的RNA，利用Real-time PCR分析NsSOS1表達模式。結(jié)果如圖5，A所示，在正常生長條件下，NsSOS1在西伯利亞白刺的根、莖、葉中均表達，在葉和根中的表達量較高，而在莖中表達量最低；表明NsSOS1的表達可能具有組織特異性。

為研究非生物脅迫和激素對NsSOS1基因表達量的影響，將西伯利亞白刺組培苗經(jīng)NaCl、低溫、干旱、外源MeJA和GA處理后，提取根和地上部分莖葉組織的RNA，利用Real-time PCR分析NsSOS1表達量的變化。結(jié)果如圖5，B所示，經(jīng)NaCl、低溫和MeJA處理后，根部組織中NsSOS1的表達量顯著提高(P<0.05)，分別上升了34.9%、92.8%和35.6%；而經(jīng)干旱和GA處理后，根部組織中NsSOS1的表達量顯著下降(P<0.05)，分別降低了35.2%和39.8%。經(jīng)NaCl、低溫、干旱、MeJA和GA處理后，地上部莖葉組織中NsSOS1的表達量均顯著提高(P<0.05)，分別上升了100.3%、114.3%、102.8%、77.1%和98.8%(圖5，B)。以上結(jié)果表明，NsSOS1的表達受到非生物脅迫(NaCl、低溫、干旱)和外源激素(MeJA和GA)的調(diào)控。

A.親水性/疏水性分析；B.蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測；C.NsSOS1蛋白的保守性區(qū)域預(yù)測圖2 NsSOS1的生物信息學(xué)分析A. Hydrophilic/hydrophobicity; B. The transmembrane domain; C. Conserved domainsFig.2 Bio-informatics analysis of NsSOS1

NsSOS1：西伯利亞白刺；NtSOS1：唐古特白刺；BgSOS1：木欖；PeSOS1：胡楊；KvSOS1：海濱錦葵；AtSOS1：擬南芥；劃線區(qū)域表示NsSOS1的跨膜結(jié)構(gòu)M1～M12，自抑制結(jié)構(gòu)域和磷酸化結(jié)構(gòu)域圖3 西伯利亞白刺NsSOS1與其他植物SOS1氨基酸序列的多重比對NsSOS1: N. sibirica; NtSOS1: N. tangutorum; BgSOS1: B. gymnorhiza; PeSOS1: P. euphratica; KvSOS1: K. virginica; AtSOS1: A. thaliana; The lineation regions indicate the transmembrane domains M1-M12, auto-inhibitory motifs and phosphorylation domain of NsSOS1Fig.3 Alignment of SOS1 amino acid sequences from N. sibirica (NsSOS1) and other plants

為深入分析鹽脅迫對白刺NsSOS1表達的影響，將西伯利亞白刺組培苗分別在含不同濃度NaCl(50、100、200、300、400 mmol/L)的1/2 MS液體培養(yǎng)基中處理6 h，利用Real-time PCR分析根和地上組織中NsSOS1表達量的變化。如圖5，C所示，在50、100、200、300及400 mmol/L NaCl脅迫下，根中NsSOS1表達量分別是對照組的1.14、1.28、1.35、1.19和1.25倍：根中NsSOS1表達量隨著NaCl濃度的增加而升高，在200 mmol/L處理條件下達到峰值，且顯著高于對照組(P<0.05)；而后隨NaCl濃度的增加NsSOS1表達量開始下降，在400 mmol/L條件下出現(xiàn)小幅上升。在50、100、200、300及400 mmol/L NaCl脅迫下，地上部NsSOS1表達量分別是對照組的2.56、2.20、2.00、1.55和1.76倍：地上組織中NsSOS1表達量在鹽脅迫條件下顯著高于對照(P<0.05)，在50 mmol/L條件下達到峰值，然后隨NaCl濃度的不斷增加NsSOS1的表達量開始下降，同樣在400 mmol/L條件下出現(xiàn)小幅上升。在0、50、100、200、300及400 mmol/L NaCl脅迫下，地上部NsSOS1的表達量分別是根中的1.06、2.38、1.82、1.60、1.37和1.50倍，均高于根中NsSOS1的表達量(圖5，C)。

標(biāo)尺代表遺傳距離圖4 由鄰位相接法繪制的20種植物21個Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白系統(tǒng)進化樹The scale represents the genetic distanceFig.4 Phylogenetic tree generated from 21 Na+/H+ antiporters of 20 plants using neighbor-joining method

圖中標(biāo)記的不同小寫字母分別代表顯著性差異A.根、莖、葉中NsSOS1的表達量；B.不同脅迫處理下根和地上部NsSOS1的表達量；C.不同濃度NaCl處理下根和地上部NsSOS1的表達量圖5 NsSOS1基因的表達分析Different letters indicate significant differencesA. Expression levels of NsSOS1 in root, stem and leaf of N. sibirica; B. Expression of NsSOS1 gene in root and shoot of N. sibirica under different stress conditions; C. Expression of NsSOS1 gene in root and shoot of N. sibirica under different concentrations of NaClFig.5 Expression analysis of NsSOS1 gene

3 討 論

植物根部是直接接觸土壤中Na+的器官，因此根部的Na+外排和地上部分細胞對Na+的區(qū)隔化集中是決定植物耐鹽性的重要機制。此外，一些鹽生植物進化出了獨特的形態(tài)和生理代謝機制來適應(yīng)高鹽環(huán)境，如鹽腺、氣胞、肉質(zhì)化和鹽誘導(dǎo)的兼性代謝[19]。白刺屬植物的莖葉具有厚的角質(zhì)層，葉片被蠟質(zhì)表皮毛、氣孔內(nèi)陷、柵欄組織和維管束發(fā)達、細胞內(nèi)含物填充蠟質(zhì)晶體，這些典型的旱生植物結(jié)構(gòu)特征使其在抵御鹽害中發(fā)揮作用[20]。鹽脅迫條件下較強的膜保護能力和膜修復(fù)能力，以及高效的胞內(nèi)離子區(qū)隔化和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累能力賦予白刺屬植物較強的耐鹽性[20-21]。張建秋等[22]發(fā)現(xiàn)，白刺的鹽堿脅迫相關(guān)基因與目前已知的植物耐鹽基因存在較大差異，預(yù)示著白刺可能存在較為特殊的耐鹽堿機理。

本研究克隆得到的西伯利亞白刺NsSOS1基因開放閱讀框，比唐古特白刺NtSOS1[21]多24個核苷酸(3 251～3 274 bp)，另有63個不同的核苷酸；氨基酸序列比較分析發(fā)現(xiàn)，NsSOS1比NtSOS1多8個氨基酸(1 084～1 091 aa)，另有22個不同的氨基酸?？缒そY(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示NsSOS1的N端包含12個跨膜結(jié)構(gòu)域，與已知的SOS1蛋白具有10～13個跨膜區(qū)域相吻合[23]。SOS1蛋白N端高度保守的疏水性區(qū)域，特別是其含有的10～12個跨膜結(jié)構(gòu)域，可調(diào)控Na+轉(zhuǎn)運速率[13]。唐古特白刺NtSOS1雖與NsSOS1具有較高的序列相似性，但其N端僅有10個跨膜結(jié)構(gòu)域(無57～76 aa和96～115 aa，其余跨膜結(jié)構(gòu)域與NsSOS1蛋白相同)。NsSOS1和NtSOS1蛋白N端結(jié)構(gòu)的差異及跨膜結(jié)構(gòu)域數(shù)量的不同可能會導(dǎo)致它們轉(zhuǎn)運Na+速率的存在差異。已有研究顯示，西伯利亞白刺比唐古特白刺具有更強的耐鹽性[17]，這或許是得益于NsSOS1更高效的Na+轉(zhuǎn)運活性。NsSOS1蛋白具有親水性C末端，符合shi等預(yù)測的SOS1的分子結(jié)構(gòu)[24]，而且NsSOS1的C端具有與擬南芥AtSOS1類似的自抑制結(jié)構(gòu)域和磷酸化位點[25]，說明西伯利亞白刺與擬南芥的SOS信號通路具有相似的調(diào)控機制。周峰等研究48種植物的61個SOS1蛋白的系統(tǒng)進化關(guān)系發(fā)現(xiàn)，SOS1在進化上被分為三個分支，即雙子葉植物分支(主要包括十字花科、豆科、茄科和藜科等植物)、單子葉植物分支(主要包括禾本科植物)和苔蘚植物分支[26]。系統(tǒng)進化分析顯示NsSOS1屬于陽離子逆向轉(zhuǎn)運蛋白家族的中的SOS1雙子葉植物分支。

SOS1基因的表達模式因植物物種的不同而表現(xiàn)出較大的差別?；ㄉ鶤hSOS1在花生的根、莖、葉和花中均有表達，但是在生殖器官(花)中表達量最高[27]；星星草PtSOS1受鹽脅迫誘導(dǎo)而上調(diào)[28]；唐古特白刺NtSOS1基因的表達受鹽、干旱、低溫及高溫的誘導(dǎo)[21]。NsSOS1基因的表達特性分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)低溫、干旱、MeJA、GA及NaCl處理后，NsSOS1基因在植株根部和地上部的表達均有不同程度的上升，但經(jīng)干旱和GA脅迫處理后NsSOS1基因在根中的相對表達量發(fā)生明顯下降，表明干旱和GA脅迫抑制了NsSOS1在根中的表達。以上研究結(jié)果說明，NsSOS1基因不僅在白刺的耐鹽機制中發(fā)揮重要作用，而且參與多種抗性機制和代謝途徑的調(diào)控。不同濃度的NaCl處理條件下NsSOS1在葉中的表達量顯著大于根，顯示地上部NsSOS1對于鹽脅迫更為敏感，其能夠感知環(huán)境中微弱的變化并迅速做出反應(yīng)。該結(jié)果亦說明，高鹽脅迫條件下西伯利亞白刺葉片中NsSOS1介導(dǎo)的Na+外排對于減輕細胞的離子毒害，維持細胞的正常代謝發(fā)揮關(guān)鍵作用。黃坤勇等[29]研究發(fā)現(xiàn)，黃花草木樨MoSOS1基因的表達受不同濃度鹽脅迫的誘導(dǎo)，而且根中表達量大于地上部，該結(jié)果與本研究中NsSOS1基因表達量的分析結(jié)果不同。

截止目前，所開發(fā)及應(yīng)用的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因大多來自于擬南芥[4]、番茄[30]、大豆[15]等甜土植物，而開發(fā)鹽生植物、特別是對鹽生木本植物Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因的研究較為匱乏。已有研究發(fā)現(xiàn)，甜土植物水稻和鹽生植物鹽芥具有相似的SOS信號通路[31]，表明高等植物可能共用一套耐鹽調(diào)控機制。鹽芥ThSOS1的表達量約為擬南芥AtSOS1的8～10倍，而且超表達ThSOS1的酵母比超表達AtSOS1酵母表現(xiàn)出更好的長勢，說明鹽生植物的SOS1可能具有更強的轉(zhuǎn)運活性[31]。木本植物在生態(tài)系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是草本植物無法替代的，研究鹽生木本植物的耐鹽機理有利于利用其改造內(nèi)陸荒漠和沿海灘涂鹽堿地。因此，開發(fā)利用鹽生植物、特別是鹽生木本植物的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因具有十分重要的意義。在本實驗室的前期研究中，通過同源克隆技術(shù)獲得西伯利亞白刺液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因(NsNHX1)，并且通過遺傳轉(zhuǎn)化研究證實，超表達NsNHX1轉(zhuǎn)基因擬南芥比野生型具有更強的耐鹽性[32]。近期有研究表明，在NaCl含量大于200 mmol/L培養(yǎng)基中超表達AtSOS1或AtNHX1的擬南芥無法生長，但同時超表達AtSOS1和AtNHX1的擬南芥可在250 mmol/L NaCl培養(yǎng)基中生長[33]，可能是由于質(zhì)膜和液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因之間協(xié)同作用減輕了細胞的離子毒害，并且激活了其他與耐鹽相關(guān)功能基因，從而顯著地提高了雙重轉(zhuǎn)化植株的耐鹽性。因此將NsSOS1和NsNHX1同時在植物中超表達，獲得具有更強耐鹽性的轉(zhuǎn)基因植株十分值得期待。本研究結(jié)果為將NsSOS1基因應(yīng)用于牧草、農(nóng)林作物的耐鹽性遺傳改良提供了理論和實驗依據(jù)。