羅玢曄 陳勝艷 楊宇佳 薄杉 孫穎

(東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱,150040)

由于全球氣候暖化和人類(lèi)活動(dòng)加劇,全球土壤鹽漬化問(wèn)題日益嚴(yán)重,據(jù)統(tǒng)計(jì),全球受鹽堿化威脅的土壤面積約占7%[1],且這一數(shù)字還在持續(xù)攀升。鹽堿化嚴(yán)重的土質(zhì)會(huì)導(dǎo)致植物體發(fā)生滲透脅迫,造成離子毒害,從而影響植物生長(zhǎng),甚至枯萎死亡[2],嚴(yán)重影響園林綠化效果,不利于社會(huì)發(fā)展[3]。但植物中的高抗鹽類(lèi)群對(duì)鹽堿化土壤有良好的適應(yīng)性,在鹽堿土上依然有著較好的觀賞效果[4]。所以研究植物類(lèi)群抗鹽機(jī)理,有利于改善植物的抗鹽性,促進(jìn)土壤鹽堿化嚴(yán)重地區(qū)的園林事業(yè)發(fā)展。

野菊(Chrysanthemumindicum),屬于菊科(Compositae)菊屬(DendraothemasGaertn.)植物,在我國(guó)大部分地區(qū)廣為分布[5]。菊花是我國(guó)傳統(tǒng)名花,花色豐富、形態(tài)各異,在園林綠化中被廣泛運(yùn)用,具有較高的文化價(jià)值、觀賞價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值[6]。野菊與其他菊花品種有較近的親緣關(guān)系,但野菊生于野外,與其他菊花品種相比,具有適應(yīng)性強(qiáng)、育種潛力高等優(yōu)點(diǎn)[7]。但目前對(duì)野菊的研究集中在栽培育種、化學(xué)成分分析、遺傳特性和藥用價(jià)值等方面,對(duì)其抗鹽性等方面的研究較少。所以研究野菊的抗鹽性,對(duì)于改善菊花抗鹽性,選育菊花耐鹽品種具有重大意義[8-9]。

植物為適應(yīng)高鹽環(huán)境,自身會(huì)啟動(dòng)一定的調(diào)節(jié)機(jī)制,主要通過(guò)離子區(qū)域化、選擇性吸收和分配等方式來(lái)抵御不利影響,維持離子穩(wěn)態(tài)[10]。非鹽生植物通過(guò)控制鹽離子的吸收或者把鹽離子轉(zhuǎn)移到較老的組織器官或根部,以有效地隔離鹽離子,保護(hù)那些代謝較強(qiáng)的組織免受影響[11-12];鹽生植物通過(guò)增加根冠比更大限度地保留鹽離子,控制它們向地上部分轉(zhuǎn)移[13]?？果}性強(qiáng)的植物能夠通過(guò)減少體內(nèi)K+、Ca2+等營(yíng)養(yǎng)離子的流失,并控制Na+的含量,以維持K+、Ca2+的吸收與代謝過(guò)程能夠正常進(jìn)行[14-15]。Yang et al.[16]的研究表明維持細(xì)胞w(K+)∶w(Na+)值穩(wěn)定是耐鹽植物對(duì)過(guò)量離子反應(yīng)的重要適應(yīng)特征。同時(shí),在這一過(guò)程中,許多基因的表達(dá)都扮演著不容忽視的角色。Na+和H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(NHX)和高親和性鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(HKT)是在植物體內(nèi)參與離子轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)的重要蛋白基因,在植物抗逆性方面的作用一直為人們廣泛關(guān)注。NHX基因家族介導(dǎo)Na+和H+的跨膜運(yùn)輸,促進(jìn)Na+在液泡中的區(qū)隔作用,調(diào)節(jié)植物體內(nèi)Na+的平衡,維持植物的離子平衡與正常的生理代謝活動(dòng)[17-18]。HKT蛋白是高親和性鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體,是一種在質(zhì)膜上具有Na+和K+雙重轉(zhuǎn)運(yùn)功能的離子運(yùn)輸體,介導(dǎo)植物體內(nèi)Na+長(zhǎng)距離運(yùn)輸以及維持K+和Mg2+動(dòng)態(tài)平衡,在逆境脅迫中起著重要作用[19-20]。

課題組前期引進(jìn)了207個(gè)野菊株系,完成了野菊抗鹽株系的篩選,并分析其中6個(gè)株系在鹽脅迫下的表型、光合生理及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化情況,初步探明野菊的抗鹽機(jī)理[21]。因此,本研究重點(diǎn)關(guān)注鹽脅迫下,6個(gè)抗鹽性不同的野菊株系各部位離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)、比例、運(yùn)輸情況的變化;并在鑒別出野菊NHX基因家族成員的基礎(chǔ)上,利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),分析不同時(shí)間點(diǎn)CiNHX1-6基因、CiHKT1基因在鹽脅迫下的表達(dá)水平。以明確鹽脅迫下植物體內(nèi)的離子分布運(yùn)輸情況及相關(guān)基因表達(dá)的變化規(guī)律,旨在從更深層次上認(rèn)識(shí)植物的抗鹽機(jī)理,對(duì)研發(fā)和培育新的抗鹽品種,提高育種效益意義重大。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)材料選取前期篩選的2個(gè)高抗株系[21]3-25-2(H1)、4-4-6(H2);2個(gè)中抗株系3-18-3(M1)、2-13-2(M2);2個(gè)低抗株系5-11-2(L1)、4-7-2(L2)。

選取頂端生長(zhǎng)良好的野菊取其莖段,以珍珠巖為基質(zhì),進(jìn)行扦插繁殖,置于溫室中生長(zhǎng)。直至扦插苗根長(zhǎng)1～2 cm時(shí),取長(zhǎng)勢(shì)一致的野菊扦插苗,根部用蒸餾水洗凈,并適當(dāng)修剪使每個(gè)單株保留4～6片真葉。將處理好的野菊扦插苗置于霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中水培,2 d更換1次營(yíng)養(yǎng)液,水培7 d后,將處理組野菊株系置于含有NaCl(濃度為150 mmol/L)的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行鹽脅迫處理,對(duì)照組仍采用霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)。每組設(shè)置3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)為15株。

在鹽處理后0、12、24、72 h,對(duì)野菊各株系的根、莖、葉分別取樣。樣品放于冰箱中-80 ℃保存,用于后續(xù)試驗(yàn)。每個(gè)取樣時(shí)間設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.2 Na+、K+離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

鹽脅迫72 h后,野菊用蒸餾水清凈,用信封分別包好根、莖、葉,置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青15 min,75 ℃烘干至恒質(zhì)量,用研缽研磨烘干后的樣品至粉末狀,100目過(guò)篩,稱(chēng)取0.1 g烘干過(guò)目后的樣品,參考劉松[22]的方法進(jìn)行消解。用安捷倫特微波等立子體MP-4200測(cè)定Na+、K+離子質(zhì)量分?jǐn)?shù),并計(jì)算各株系中根、莖、葉鉀鈉離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值(w(K+)∶w(Na+))。

參考烏鳳章等[23]的方法對(duì)野菊不同部位離子選擇性運(yùn)輸能力S(K+,Na+)進(jìn)行計(jì)算：

S(K+,Na+)=庫(kù)器官{w(K+)∶w(Na+)}/
源器官{w(K+)∶w(Na+)}。

式中：Na+、K+,分別表示Na+、K+離子質(zhì)量分?jǐn)?shù),單位為mg/g。

1.3 野菊NHX家族成員鑒定

由于野菊未有基因組數(shù)據(jù)公布,因此利用菊花腦與甘野菊(Chrysanthemumseticuspe)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)[24]。從TAIR數(shù)據(jù)庫(kù)(https：//www.arabidopsis.org/)獲得8個(gè)擬南芥AtNHXs基因的序列,對(duì)菊花腦與甘野菊基因組進(jìn)行蛋白序列比對(duì)(BLASTP),搜索出候選的CiNHXs[25]。然后利HMMER3.0軟件進(jìn)行比對(duì)分析,比對(duì)結(jié)果經(jīng)Pfam(http：//pfam.xfam.org)、CDD(https：//www-ncbi-nlm-nih-gov.webvpn.nefu.edu.cn/cdd)和SMART(http：//smart.embl)進(jìn)行驗(yàn)證,去除不含Na+和H+交換保守結(jié)構(gòu)域的蛋白序列,獲得6個(gè)野菊的NHX基因家族成員,按照其在染色體上的位置依次命名。

結(jié)合自然的交際語(yǔ)境設(shè)計(jì)詞匯的教學(xué)、段落文章的教學(xué)，并且根據(jù)不同的語(yǔ)境設(shè)置學(xué)生練習(xí)的內(nèi)容。在語(yǔ)境中教學(xué)不僅可以使學(xué)生在語(yǔ)境中學(xué)習(xí)語(yǔ)言知識(shí)的運(yùn)用，還可以培養(yǎng)學(xué)生判斷理解的能力，在語(yǔ)境中更進(jìn)一步地理解語(yǔ)用理論，消化潛在的理論知識(shí)并潛移默化地將其付諸實(shí)踐[4]。

1.4 總RNA提取與熒光定量PCR

采用E.Z.N.A Plant RNA Kit (OMEGA)試劑盒提取野菊的總RNA,隨后用ReverTra Ace qPCR RT Master Mix (TOYOBO)試劑盒將總RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。通過(guò)熒光定量PCR技術(shù),測(cè)量樣品Na+和H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(NHX)：CiNHX1-6、高親和性鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(HKT)：CiHKT1的表達(dá)量。以CmEF1α為內(nèi)參基因。每組3個(gè)重復(fù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算采用Excel 2013,數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0,系統(tǒng)聚類(lèi)分析采用TBtools。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)野菊離子分布與運(yùn)輸?shù)挠绊?/h3>

2.1.1 鹽脅迫對(duì)野菊各部位離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致大量的Na+和Cl-進(jìn)入植物體內(nèi),導(dǎo)致有害離子過(guò)度積累,并影響植物對(duì)其他有益離子的吸收和離子平衡,造成離子毒害。據(jù)表1數(shù)據(jù)顯示,各株系在正常生長(zhǎng)時(shí),Na+和K+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差不大。然而鹽脅迫后,與對(duì)照組相比,處理組的各株系的根、莖和葉的Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著增加(P<0.05),同時(shí)與對(duì)照組相比,K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著降低(P<0.05)。其中根系Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于莖和葉,且根系Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著株系鹽能力的降低而不斷增加。H1、H2、M1、M2株系的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為葉高于根高于莖,而L1株系的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為根高于葉高于莖,L2株系的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為根高于葉高于莖。不同株系中同一部位的Na+和K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)也存在顯著差異(P<0.05)。隨著株系抗鹽能力的降低,根、莖和葉中的Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈持續(xù)上升趨勢(shì),而K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)則呈持續(xù)下降趨勢(shì)。

表1 鹽脅迫下野菊各器官Na+、K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

2.1.2鹽脅迫對(duì)野菊各器官w(K+)∶w(Na+)值的影響

維持植物內(nèi)部離子平衡對(duì)于其正常生理代謝至關(guān)重要,而鉀鈉離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值(w(K+)∶w(Na+))是反映離子平衡的重要指標(biāo)。據(jù)表2數(shù)據(jù)顯示,在受到鹽脅迫后,與對(duì)照組相比,處理組各株系根、莖、葉的w(K+)∶w(Na+)值均顯著降低(P<0.05);隨著株系抗鹽能力的降低,根中w(K+)∶w(Na+)值較對(duì)照組分別降低了76.42%、82.95%、89.63%、92.81%、95.72%、96.02%,莖中w(K+)∶w(Na+)值較對(duì)照組分別降低了70.67%、83.14%、87.07%、93.62%、95.91%、96.59%,葉片中w(K+)∶w(Na+)值較對(duì)照組分別降低了59.28%、72.53%、83.73%、91.48%、95.99%、98.29%。在處理組中,除L2株系外,其他株系的葉片中w(K+)∶w(Na+)值均高于莖和根。同株系中同一部位的w(K+)∶w(Na+)值也存在顯著性差異(P<0.05)。由此可見(jiàn),隨著株系抗鹽能力的降低,根、莖、葉的w(K+)∶w(Na+)值均呈持續(xù)下降趨勢(shì)。

表2 鹽脅迫下野菊各器官鉀鈉離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的變化

2.1.3鹽脅迫對(duì)野菊各部位間離子選擇性運(yùn)輸能力的影響

表3 鹽脅迫下野菊各部位間離子選擇性運(yùn)輸能力的變化

2.2 鹽脅迫對(duì)野菊NHX、HKT基因相對(duì)表達(dá)的影響

2.2.1 鹽脅迫對(duì)野菊CiNHX基因相對(duì)表達(dá)的影響

Na+和H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NHX)基因,具有保守的Na+和H+交換結(jié)構(gòu)域。可以將細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的Na+區(qū)域化或排出體外,維持細(xì)胞內(nèi)的正常Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)。試驗(yàn)測(cè)定了6個(gè)抗鹽性不同的野菊株系根、莖、葉中CiNHX1-6基因在鹽脅迫下不同時(shí)間點(diǎn)的表達(dá)水平,結(jié)果如表4所示。

鹽脅迫后,野菊CiNHX2基因在株系H1的根中,株系M1的葉中均出現(xiàn)較高的相對(duì)表達(dá)量,鹽脅迫處理24 h時(shí)分別達(dá)到了9.96、12.03,是未脅迫的7.84、11.04倍。該基因在株系H1、H2根中的表達(dá)豐度遠(yuǎn)高于抵抗株系,且上調(diào)幅度大于莖和葉,說(shuō)明該基因在根中發(fā)揮的作用大于莖和葉。鹽脅迫后,野菊CiNHX4基因的相對(duì)表達(dá)量在株系H1、H2的根、葉中出現(xiàn)了大幅上調(diào),明顯高于其他株系,鹽脅迫處理24 h時(shí)分別達(dá)到了11.43、12.27、10.60、17.72,是未脅迫的8.66、14.44、9.72、10.55倍。與未脅迫相比,鹽脅迫處理12、24 h時(shí),6個(gè)株系根、莖、葉中CiNHX1、CiNHX3、CiNHX5、CiNHX6基因相對(duì)表達(dá)量均未出現(xiàn)明顯變化,表達(dá)水平介于0.81～3.68,均處在較低的表達(dá)水平。其中CiNHX3在根部的相對(duì)表達(dá)量略高,CiNHX1、CiNHX6在葉部的相對(duì)表達(dá)量略高。

以上結(jié)果表明野菊CiNHX2、CiNHX4基因受鹽脅迫的影響明顯,在鹽脅迫下被激活,提高了鹽脅迫下野菊的抗鹽能力;CiNHX1、CiNHX3、CiNHX5、CiNHX6基因在野菊體內(nèi)表達(dá)水平整體較低,與野菊株系抗鹽性強(qiáng)弱關(guān)系不大,在野菊株系抗鹽的過(guò)程中未發(fā)揮重要作用。

2.2.2 鹽脅迫對(duì)野菊CiHKT1基因相對(duì)表達(dá)的影響

HKT類(lèi)蛋白是高親和性K+載體,編碼Na+、K+轉(zhuǎn)運(yùn)或K+-Na+共轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)膜通道蛋白[26],在維持Na+、K+平衡等方面發(fā)揮著重要作用。

鹽脅迫下野菊CiHKT1基因相對(duì)表達(dá)量的變化如表5所示,CiHKT1在根、葉中的表達(dá)受鹽脅迫的影響較為明顯,高抗株系的表達(dá)量出現(xiàn)一定程度的上調(diào)。其中,株系H1、H2的葉片在鹽脅迫處理24 h后的相對(duì)表達(dá)量大幅上調(diào),達(dá)到了10.38和6.26,是未脅迫的7.75和7.63倍,說(shuō)明該基因在野菊響應(yīng)鹽脅迫的過(guò)程中發(fā)揮了一定的作用。鹽脅迫處理12 h時(shí),CiHKT1在株系H1、H2根中的表達(dá)量高于鹽脅迫處理24 h時(shí)的表達(dá)量,說(shuō)明該基因可在根中短時(shí)間內(nèi)被激活并大量表達(dá)。

野菊CiHKT1基因在根、葉中的表達(dá)受鹽脅迫的影響較為明顯,高抗株系的相對(duì)表達(dá)量大幅上調(diào),說(shuō)明CiHKT1基因與野菊株系的抗鹽性強(qiáng)弱密切相關(guān),是野菊抵御鹽脅迫的關(guān)鍵基因。

3 討論與結(jié)論

鹽脅迫導(dǎo)致的離子毒害、水分缺失和激素失調(diào)會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響[27]。為了對(duì)抗高鹽脅迫的影響,植物會(huì)啟動(dòng)多種抗逆反應(yīng),例如限制Na+進(jìn)入根,將Na+從根細(xì)胞中排除,以及將Na+區(qū)隔化于液泡中等方式,以降低鹽脅迫對(duì)細(xì)胞內(nèi)其他生理活動(dòng)的有害影響[28-29]。本研究結(jié)果顯示,處理組中各株系的根、莖和葉的Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于對(duì)照組,表明鹽脅迫導(dǎo)致野菊吸收了大量的Na+且遍布體內(nèi)。但處理組中株系的抗鹽性越強(qiáng)其體內(nèi)的Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低,表明鹽脅迫下抗鹽性較強(qiáng)的株系能更好地外排Na+,一定程度上減輕了Na+的毒害作用。處理組中,同一株系中的Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低均為根、葉、莖,表明野菊將Na+集中在根部,減少對(duì)莖、葉的損害,以保持正常的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸和光合作用。Na+和K+二者的分子相似性導(dǎo)致K+易被Na+取代,但Na+并不能代替K+在植物體內(nèi)的生理生化功能[30]。K+在維持離子平衡、滲透壓和細(xì)胞膨壓等生理功能方面起重要作用[31]。本研究結(jié)果顯示,處理組中各株系的根、莖和葉的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對(duì)照組,表明鹽脅迫阻礙了野菊對(duì)K+的吸收和向各部位的轉(zhuǎn)運(yùn)。處理組中,抗鹽性越弱的株系根、莖、葉中K+降低幅度越大,且在株系L1、L2中,葉片中的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于莖和根,表明鹽脅迫下抗鹽性越弱的株系吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)K+的能力越弱,低抗株系沒(méi)有充足的K+來(lái)支持正常的生理活動(dòng),葉片受到的影響最為嚴(yán)重。

植物需要維持正常的鉀鈉離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)比以進(jìn)行正常的生理活動(dòng),w(K+)∶w(Na+)值也是反應(yīng)植物抗鹽性的指標(biāo)之一[32]。本研究結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,處理組各株系的根、莖和葉的w(K+)∶w(Na+)值均有不同程度的降低,抗鹽性越弱的株系降低幅度越大,說(shuō)明w(K+)∶w(Na+)值與野菊的抗鹽性密切相關(guān),這與路斌等[33]的研究結(jié)果一致。可能是因?yàn)榭果}株系根系的ATPase酶活性增加,促進(jìn)了植物體對(duì)K+的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn),同時(shí)刺激增加了質(zhì)膜上Na+和H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性,減少了Na+的吸收并促進(jìn)了其外排。與對(duì)照組相比,處理組株系L2的w(K+)∶w(Na+)值降低幅度較大,而葉片的w(K+)∶w(Na+)值低于莖和根,表明低抗株系在鹽脅迫下離子平衡被嚴(yán)重破壞,Na+的外排與區(qū)域化和K+的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)受到嚴(yán)重影響,這可能是其葉片枯黃率增加和萎蔫的原因之一。

離子轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是反映離子向上選擇性運(yùn)輸?shù)闹笜?biāo)[21]。植物的不同部位離子選擇性運(yùn)輸能力(S(K+,Na+))可以反應(yīng)植物將K+向地上部分輸送和將Na+控制在根中的能力,也可反應(yīng)植物的抗鹽性[34]。本研究結(jié)果顯示,在處理組中,H1、H2、M1、M2株系的根-莖、莖-葉和根-葉的S(K+,Na+)較對(duì)照組有所上升或變化不大,L1、L2株系的根-莖、莖-葉和根-葉的S(K+,Na+)低于對(duì)照組,各株系根-莖、莖-葉和根-葉的S(K+,Na+)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。這表明在鹽脅迫下高抗株系具有較強(qiáng)的Na+外排和K+選擇性吸收能力,因此其離子的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收受到的影響較小;中抗株系受脅迫的影響相對(duì)較大,吸收了較多的Na+,但通過(guò)選擇性運(yùn)輸可以防止過(guò)多的Na+對(duì)地上部分造成毒害,從而保證生理活動(dòng)能夠基本正常進(jìn)行;低抗株系的調(diào)節(jié)能力較弱,其膜系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞,生理活動(dòng)相關(guān)酶活性明顯降低,導(dǎo)致大量Na+進(jìn)入并分布在體內(nèi),影響了K+的吸收和運(yùn)輸,從而影響整體生長(zhǎng)情況。

在鹽脅迫期間,許多通道、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和反轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在維持高等植物細(xì)胞pH、K+和Na+穩(wěn)態(tài)發(fā)揮作用[35],其中之一是Na+和H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NHX)[36]。Na+和H+交換蛋白跨膜參與細(xì)胞內(nèi)外Na+和H+的交換,在植物、藻類(lèi)和真菌的液泡中較為活躍[37-39]。本研究結(jié)果顯示,在鹽脅迫下,CiNHX2和CiNHX4基因在野菊的體內(nèi)都有一定程度的上調(diào),尤其在高抗株系中上調(diào)的幅度明顯,CiNHX2基因在高抗株系的根和莖中表達(dá)模式相同,而CiNHX4基因在高抗株系的根和葉中表達(dá)模式相同。說(shuō)明CiNHX2和CiNHX4的表達(dá)與野菊株系的抗鹽性密切相關(guān),據(jù)此推測(cè)CiNHX2和CiNHX4在植物維持離子平衡、減輕離子毒害過(guò)程中起著重要作用。對(duì)擬南芥和水稻的廣泛研究已經(jīng)證明了NHX在耐鹽性中發(fā)揮的關(guān)鍵作用,OsNHX1過(guò)度表達(dá)顯示轉(zhuǎn)基因植物對(duì)鹽脅迫有更高的耐受性,從而提高耐鹽性[40-42];鹽脅迫后香蕉體內(nèi)部分NHX基因的表達(dá)明顯上調(diào)[43],與本研究結(jié)果相似。

與NHX相比,高親和力的K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(HKT)基因編碼了Na+和K+的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),在質(zhì)膜上起作用[44]。擬南芥鹽脅迫適應(yīng)性的關(guān)鍵蛋白--AtHKT1;1通過(guò)將流入木質(zhì)部的Na+卸載到木質(zhì)部實(shí)質(zhì)細(xì)胞中來(lái)促進(jìn)地上部分向地下部分的運(yùn)輸,并通過(guò)韌皮部還流抑制Na+從地下部分向地上部分運(yùn)輸[45]。已有研究表明,在擬南芥中AtHKT1;1的過(guò)度表達(dá)可提高其耐鹽性[46];AtHKT2;1基因可以控制Na+和K+的吸收和空間分布,從而最終調(diào)控了植物在鹽脅迫下的生長(zhǎng)[47]。本研究結(jié)果顯示,在受到鹽脅迫后,CiHKT1基因在野菊的根和葉中的相對(duì)表達(dá)量明顯上調(diào),高于低抗株系,這說(shuō)明CiHKT1的高表達(dá)在一定程度上提高了野菊株系的抗鹽性。推測(cè)CiHKT1對(duì)野菊的K+轉(zhuǎn)運(yùn)具有很強(qiáng)的親和性,可以使高抗株系在鹽脅迫下維持正常的K+質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)而維持正常的生理代謝活動(dòng)。