耐盐SOS1基因在不同植物中的生物信息学分析和比较开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

土壤盐渍化日益加重，而土壤中的盐分主要以离子形式存在，如na 、cl^-，由于na并不是植物生长所必需的元素，反而过多的na 会对植物产生毒害作用（杨月红等，2002）。当土壤中的na 含量过高时，土壤的渗透压增加，阻碍了植物根的吸收作用，使植物严重缺水，光合作用等各种新陈代谢无法进行，植物最终死亡。na 还可以影响甚至打破植物体内的离子平衡。过多的na 进入植物后，替代细胞质膜上的ca² ，使细胞膜产生微小间隙，通透性增加（李娅娜，2009），较多的na 摄入的同时减少了植物对k 的摄取，多种依赖k 的生命活动无法正常进行。因此，缓解盐胁迫下na 对植物的毒害作用是确保植物在高盐环境下生长和维持生命活动的重要举措。

sos1基因编码na /h 逆向转运蛋白，通过质子驱动力减少na 摄入和k 渗出，从而控制植物在高盐环境下的na 通量，提高植物的耐盐性。这一作用在多种植物中被发现。nie等（2015）在野生型和突变体拟南芥中异源表达gmsos1，盐胁迫下转gmsos1拟南芥发芽率明显高于突变体拟南芥，能够有效弥补突变体拟南芥对盐的敏感程度。番茄sos1减少na 积累，维持离子平衡的方法则是将大量的na 储存在茎中，防止过多的na 进入光合器官，缓解盐胁迫的伤害（oliaset al.,2009）。同样的结论在玉米（赵祥强，2009）、竹（王澍等，2018）等植物中也被得到。最新研究得出sos1基因还可减轻植物在高盐环境下的氧化损伤。盐胁迫下,过表达gmsos1的拟南芥转基因后代与野生型相比, h₂o₂、o^2-和丙二醛积累减少, 叶片电解质渗漏降低，说明gmsos1能够减轻突变体拟南芥受到的氧化损伤（zhao et al.,2017）。将硬粒小麦tdsos1转入拟南芥并对施加外源h₂o₂ ，转tdsos1拟南芥内三种ros清除酶活性增加，脯氨酸积累量增加而丙二醛和o^2-含量降低，表现出对于氧化胁迫更高的耐受性，得出tdsos1参与氧化应激的结论（feki et al.,2017）。转海马齿sos1基因（spsos1）拟南芥有更高的发芽率和更低的na /k 比，弥补了sos1突变拟南芥对盐敏感；与盐胁迫下野生型和sos1突变拟南芥相比，转spsos1拟南芥中积累的丙二醛最少且电解质泄露少，证明spsos1能够保护质膜不受氧化胁迫来提高植物的耐盐程度（zhou et al.，2018）。

柽柳是一种具观赏性的盐生植物，针对柽柳sos1基因的耐盐性也有报道。刘咏梅等（2019）以甘肃柽柳、多枝柽柳和细穗柽柳作为研究对象，施加300 mmol/l的nacl，在0 h，3h，6 h，12h和24 h进行sos1基因表达的测定，发现三种柽柳在24 h之后地上部分和根中的sos1基因表达量均有所增加，其中多枝柽柳地上部分增加显著，根中的sos1基因表达量增幅也较大。cheng等（2019）将gmsos1，trsos1及它们的点突变gmsos1^a241v、trsos1^a238v转入突变体拟南芥中，在150 mmol/l nacl条件下，以野生型和突变体拟南芥为对照，进行生理生化指标的测定。转trsos1拟南芥中na 含量和mda较突变体拟南芥有所下降，na /k 比降低，来减少离子毒害，并通过减少氧负离子生成过氧化氢的速率来降低氧化损伤，成功使突变体拟南芥显示出更高的耐盐性。在酵母突变体互补实验中，完整表达trsos1或点突变的trsos1^a238v基因的过表达都优于gmsos1或gmsos1^a241v基因。因此表明trsos1基因比gmsos1基因具有更高的na 外排和降低na /k 比的作用，可能更有助于增强植物耐盐性，而点突变trsos1^a238v和gmsos1^a241v在蛋白方面的功能尚未知晓。

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究目标

比较在盐胁迫下转trsos1、trsos1^a238v、gmsos1和gmsos1^a241v基因对拟南芥耐盐性的作用。

2.2研究内容

3. 研究的方法与方案

3.1研究方法

1实验材料

拟南芥（arabidopsis thaliana）野生型（columbia ecotype glabrous1，wild-type，wt）及其突变体atsos1-1种子，大肠杆菌dh5 α，根癌农杆菌gv3101

4. 研究创新点

本实验所研究的基因来源是柽柳，柽柳是一种特殊的实验材料，属盐生植物，具盐腺，且对柽柳SOS1基因的研究少有报道。本实验室之前的实验证明点突变后的TrSOS1基因即TrSOS1^A238V比原基因的耐盐效果更明显，未有人将柽柳TrSOS1、TrSOS1^A238V、大豆GmSOS1和GmSOS1^A241V四种基因的耐盐效果进行比较。由于实验室对大豆SOS1基因研究较为透彻，利用大豆SOS1基因与柽柳SOS1基因对比，可以在一定程度上反映SOS1基因可能与植物的生活环境有关。

5. 研究计划与进展

2019.9-2019.10 查阅文献，准备实验

2019.10-2019.12 完成转基因拟南芥的构建和筛选，

2019.12-2020.05对盐胁迫下植株进行生理生化指标的测定