Question

植物耐盐的基因工程是怎样的？

Answer 1

植物耐盐基因工程。土壤盐渍化是农业生产面临的最主要的生物逆境之一，是限制农业生产的主要因素，由于水资源的相对不足及局部地区水资源的严重缺乏，导致利用工程措施解决盐渍化的可能性甚小，因而培育耐盐的农作物品种是未来农业发展较好途径。

植物的耐盐机制十分复杂，主要包括①积累小分子渗透保护剂，如脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、胆碱、三甲基甘氨醛、二甲基甘氨酸肌醇及其甲基化衍生物、甘露醇、山梨醇、环状多元醇等。相应地，这些保护剂生物合成途径中的关键酶基因成为了重要的耐盐基因，如脯氨酸生物合成过程中的P5CR（吡咯啉-5′-羟酸还原酶）、P5CS（吡咯啉-5′-羟酸氧化酶）、甘氨酸甜菜碱合成过程中的关键酶CMO（胆碱单氧化酶）和BADH（甜菜碱醛脱氢酶）、甘露醇和肌醇生物合成所需酶基因ImtD（1-磷酸-甘露醇脱氢酶基因）等。②离子区域化，维持离子平衡，从而保持细胞和组织的内稳状态。如H+-ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵，可维持细胞质的Na+，Cl-浓度。Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时，通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中，实现区域化，从而减少细胞质中的Na+浓度。H+-ATPase基因和Na+/H+逆向转运蛋白基因等与离子平衡有关的基因是耐盐基因工程研究的对象之一。③脱落酸积累。脱落酸是一种植物激素，促进叶片脱落和芽的休眠，并诱导抗胁迫基因的表达。④产生和积累高盐诱导表达的大分子蛋白，如调渗蛋白、水通道蛋白，可协助水分子在细胞间的转运；晚期胚胎发生富集蛋白（LEA）则具有中和浓度过高的离子、水通道、保护细胞膜等的作用，从而使细胞免受水势降低的损伤。编码这些大分子蛋白的基因均是耐盐基因工程的潜在的分子工具。

探讨植物耐盐机制，分离与克隆耐盐相关基因，并通过其转化获取耐盐转基因植物，对开发盐碱和干旱地区的土地，改造被盐化损伤的农田有着重要意义。如将P5CS基因导入烟草中，发现其脯氨酸含量明显提高，耐盐性得到改善；将钠转运蛋白基因导入番茄中，获得了耐盐植株；中国水稻研究所黄大年研究员主持的转基因水稻研究近来获得了重大进展，胆碱单氧化酶等5个耐盐相关基因被成功导人水稻中，得到了可在0.75%NaCl环境中生存的植株。