【摘 要】
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酸性土壤在世界各地广泛分布,铝在酸性条件下会严重破坏植物根部的生长,极大地限制了植物的生长发育。HAK/KUP/KT家族是最大的K+转运蛋白家族,属于高亲和K+转运载体,参与植物的生长发育过程,同时在植物的渗透势调节和抗逆过程中发挥着重要作用。本研究在野生大豆BW69耐酸铝基因表达谱中克隆基因GsKUP17,对其不同条件下的表达及其生物学功能作深入分析研究,研究结果如下:生物信息学分析表明,GsK
【基金项目】
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农业部转基因生物新品种培育重大专项（2016ZX08004002-007）； 国家自然科学基金（31971965、31771816）； 农业农村部农产品质量安全监管专项（4100-C17106）； 国家大豆产业技术体系建设专项（CARS-04-PS09）； 绿色品
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酸性土壤在世界各地广泛分布,铝在酸性条件下会严重破坏植物根部的生长,极大地限制了植物的生长发育。HAK/KUP/KT家族是最大的K+转运蛋白家族,属于高亲和K+转运载体,参与植物的生长发育过程,同时在植物的渗透势调节和抗逆过程中发挥着重要作用。本研究在野生大豆BW69耐酸铝基因表达谱中克隆基因GsKUP17,对其不同条件下的表达及其生物学功能作深入分析研究,研究结果如下:生物信息学分析表明,GsKUP17基因位于大豆第8号染色体,CDS长度为2127bp,编码氨基酸的数目为723个;结构预测结果表明,GsKUP17蛋白含有一个K-trans结构域,具有12个跨膜结构,属于HAK/KUP/KT钾离子转运体家族;通过农杆菌介导法转化烟草下表皮细胞,在荧光显微下观测表明,GsKUP17蛋白定位在细胞膜上。利用qRT-PCR（Quantitative Real-time PCR）技术分析,结果表明,GsKUP17基因在根、茎、叶中均有表达,且在茎中表达量最高;GsKUP17基因受酸铝胁迫诱导表达,且在根尖0-2 cm处表达量最高。设置0μM、25μM、50μM、75μM、100μM不同浓度的Al Cl3（p H=4.5）处理,发现伴随着铝浓度的升高GsKUP17基因的表达量先升高后降低的趋势;在50μM Al Cl3时基因GsKUP17表达量最高,约是对照的4倍。通过在50μM Al Cl3（p H=4.5）下0 h、1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h不同时间点的处理,发现GsKUP17基因在根尖区段表达量持续升,在24 h时GsKUP17基因表达量可达到最高,约是对照的13倍。利用农杆菌侵染大豆子叶节的遗传转化方法,将GsKUP17基因过量表达并转化到受体材料华春6号中,共获得4个过表达株系。对其进行分子水平鉴定,结果均显示为阳性植株,通过加代繁殖形成4个转基因株系。对受体材料华春6号和GsKUP17转基因T3代4个转基因株系进行酸铝胁迫表型鉴定,结果表明,在酸铝胁迫下（25μM Al Cl3）,GsKUP17转基因株系的主根相对伸长率达到70～80%,游离脯氨酸含量维持在50～60μg/g左右显著高于野生型植株;转基因株系中丙二醛含量仅有8μM/g,而野生型植株丙二醛含量达到11.29μM/g,说明过量表达GsKUP17基因提高了植株对铝的耐受性。
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