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水通道蛋白(aquaporins,AQPs)作为植物中重要的膜通道蛋白,在膜上形成运输水的孔道,调节细胞膜两侧水分的进出。质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)作为水通道蛋白的一个亚家族,是典型的高效水分选择性通道蛋白,在维持植物体内的水分平衡中发挥重要作用。本论文以苹果‘秦冠’(Malus domestica.cv.Qinguan)为试材,克隆获得Md PIP1;1和Md PIP1;2基因全长序列,明确其定位于细胞质膜上;比较了二者在苹果根和叶中的表达差异;通过遗传转化获得Md PIP1;1和Md PIP1;2过表达转基因‘王林’苹果愈伤和转基因拟南芥株系,进一步分析了Md PIP1;1和Md PIP1;2基因在植株抵御干旱胁迫和盐胁迫中的功能。主要结果如下:1.苹果质膜内在蛋白基因Md PIP1;1和Md PIP1;2编码区全长序列均为870 bp,编码289个氨基酸。通过亚细胞定位实验表明,Md PIP1;1和Md PIP1;2蛋白定位于细胞质膜。对Mh PIP1;1和Mh PIP1;2基因在根和叶中的表达分析表明,Mh PIP1;1和Mh PIP1;2基因在苹果顶部叶、中部叶、下部叶和根中均有表达,并且二者在根中的表达量高于叶中。2.获得过表达Md PIP1;1转基因拟南芥和转基因‘王林’苹果愈伤。干旱胁迫下处理野生型和过表达Md PIP1;1转基因拟南芥,除野生型的存活率高于过表达Md PIP1;1转基因拟南芥外,二者的叶片相对电导率、丙二醛含量以及抗氧化酶活性等生理指标无显著性差异。0.3 M Na Cl胁迫下处理野生型和过表达Md PIP1;1转基因拟南芥,二者的存活率、叶片相对电导率、丙二醛含量以及抗氧化酶活性等生理指标也无显著性差异。用0.06 M Na Cl和0.08 M Na Cl处理野生型和Md PIP1;1过表达‘王林’苹果愈伤,无论是在正常培养条件还是胁迫条件下,Md PIP1;1过表达‘王林’苹果愈伤的表型及鲜重显著低于野生型。总之,在拟南芥和‘王林’苹果愈伤中过表达Md PIP1;1基因均未改变转基因材料的耐旱性,但似乎有使转基因材料耐盐性降低的趋势。3.获得过表达Md PIP1;2转基因拟南芥和转基因‘王林’苹果愈伤。在干旱胁迫下,与野生型相比,过表达Md PIP1;2转基因拟南芥存活率、抗氧化酶的活性显著高于野生型,因此能更有效的清除活性氧自由基来缓解胁迫带给植株的伤害;过表达Md PIP1;2转基因拟南芥叶片相对电导率和丙二醛含量显著比野生型低,表明叶片膜损伤程度较低。在盐胁迫下,与野生型相比,过表达Md PIP1;2转基因拟南芥存活率、抗氧化酶的活性也显著高于野生型;过表达Md PIP1;2转基因拟南芥叶片相对电导率和丙二醛含量也显著低于野生型。在0.06 M Na Cl和0.08 M Na Cl处理下,与野生型相比,Md PIP1;2过表达‘王林’苹果愈伤生长比较快,鲜重也显著高于野生型。以上结果表明,在拟南芥和‘王林’苹果愈伤中过表达Md PIP1;2基因能够提高转基因材料的耐旱性和耐盐性。