大豆耐盐与耐镉胁迫共性基因的挖掘OA

盐碱化土地偶尔会伴有重金属污染。研究植物对盐、镉复合胁迫的生长与生理响应,并挖掘其共有耐性基因和调控通路,对作物抗逆遗传改良具有重要意义。本研究以50份大豆栽培种和野生种为材料,分别设置盐胁迫(200 mmol·L^(-1)NaCl)、镉胁迫(0.3 mmol·L^(-1)CdCl_(2))与正常条件进行培养,测定萌发率、株高、根长、根长与株高比、地上部与地下部鲜重共6个指标,通过主成分分析筛选关键耐性指标;利用耐性最强的野生大豆种质W-3-12-90构建全长cDNA酵母表达文库,结合全长cDNA过表达(FOX)基因搜寻系统与二代测序,鉴定盐、镉共耐受相关基因。主成分分析结果显示,株高、根长、地上部鲜重和萌发率是评价大豆耐盐、耐镉能力的4项关键指标;野生大豆种质W-3-12-90在盐、镉胁迫下耐受性最强。基于该材料共鉴定出109个盐、镉共同响应基因。亚细胞定位预测显示,39个基因编码胞外蛋白,此类蛋白响应快、占比高;51个基因编码的蛋白质分布于细胞核、细胞质与细胞膜,主要参与蛋白质代谢、细胞信号转导、防御与应激反应,以及氧化还原酶活性等通路。基因表达分析表明,6个候选共耐性基因在盐、镉胁迫下均显著上调。综上,植物响应盐、镉胁迫的基因主要通过编码胞外蛋白,并借助其与质膜、细胞核及细胞质的相互作用协同调控植物的耐盐、耐镉能力。本研究为解析大豆耐盐、耐镉的分子机制提供了新思路,并为培育耐盐、耐镉新种质提供了基因资源与理论依据。