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植物耐鹽的基因工程是什麽?

植物耐鹽基因工程。土壤鹽漬化是農業生產面臨的最重要的生物逆境之壹,是限制農業生產的主要因素。由於水資源相對短缺,部分地區水資源嚴重不足,通過工程措施解決鹽漬化的可能性非常小,因此培育耐鹽作物品種是未來農業發展的較好途徑。

植物的耐鹽機制非常復雜,主要包括①小分子滲透保護劑的積累,如脯氨酸、甘氨酸甜菜堿、膽堿、三甲基乙二醛、二甲基甘氨酸肌醇及其甲基化衍生物、甘露醇、山梨醇、環狀多元醇等。因此,這些保護劑的生物合成途徑中的關鍵酶基因已經成為重要的耐鹽基因,如脯氨酸生物合成中的P5CR(吡咯啉-5’-羥酸還原酶)和P5CS(吡咯啉-5’-羥酸氧化酶),甘氨酸甜菜堿生物合成中的CMO(膽堿單加氧酶)和BADH(甜菜堿醛脫氫酶),以及IMTD(甘露醇和肌醇生物合成所需的酶基因。(2)離子區域化,維持離子平衡,從而維持細胞和組織的內部穩定。例如,H+-ATPase是質膜和液泡膜上的H+泵,可以維持細胞質中Na+和Cl-的濃度。Na+/H+逆向轉運蛋白在外界環境中Na+濃度升高時,通過Na+/H+逆向轉運蛋白將Na+轉運到液泡中,實現定位,從而降低細胞質中Na+的濃度。與離子平衡相關的基因,如H+-ATPase基因、Na+/H+逆向轉運蛋白基因等,是耐鹽基因工程的研究對象之壹。③脫落酸積累。脫落酸是壹種植物激素,促進葉片脫落和芽休眠,誘導抗逆基因的表達。④高鹽誘導的大分子蛋白質如滲透蛋白和水通道蛋白的產生和積累,可以輔助細胞間水分子的運輸;晚期胚胎富集蛋白(LEA)具有中和離子、水通道、保護細胞膜等功能。高濃度,從而保護細胞免受水勢下降造成的損傷。編碼這些大分子蛋白的基因是耐鹽基因工程的潛在分子工具。

探索植物耐鹽機理,分離克隆耐鹽相關基因,通過其轉化獲得耐鹽轉基因植物,有助於鹽堿幹旱地區土地開發和鹽害農田改造,具有重要意義。例如,將P5CS基因導入煙草,發現脯氨酸含量顯著增加,耐鹽性提高。將鈉轉運蛋白基因導入番茄獲得耐鹽植株。最近,中國水稻研究所黃大年研究員領導的轉基因水稻研究取得了重大進展。將膽堿單加氧酶等5個耐鹽基因成功導入水稻,獲得了能在0.75%NaCl環境中存活的植株。