盐芥耐盐机制的组学研究

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1、盐芥耐盐机制的组学研究摘要综述了盐生模式植物盐芥耐盐机制研究的组学研究进展，对盐芥耐盐转录组学、蛋白质组学、代谢组学的研究进行了详细的分析和探讨，系统生物学研究方法将促进植物耐盐机制的深入认知。关键词盐芥；耐盐；组学研究中图分类号S184文献标识码a文章编号1007-5739(2012)20-0228-02盐胁迫是自然界屮主要的非生物胁迫植物进化出复杂的耐盐机制来适应盐渍环境［1］。多年来，人们利用模式植物拟南芥从生命的不同层次针对植物耐盐性进行了诸多的研究，但作为甜土植物的拟南芥与盐生植物的耐盐性存在很大差异，因而在

2、植物耐盐机理研究上受到局限。盐芥(thellungiellasalsuginea/halophila)是一种与拟南芥亲缘关系非常近的盐生植物，可以在500mmol/1nacl的高盐生境下完成生活史，耐盐能力远强于只能耐受100nunol/1nacl的拟南芥⑵。盐芥也具有类似于拟南芥的生活周期短、基因组结构小、易于遗传操作、便于转化、利于进行基因组分析的优点，成为植物耐盐研究理想的模式植物。随着盐芥耐盐分子机制研究的不断深入，研究人员开始利用转录组学、蛋白质组学和代谢组学等大规模、高通量的“功能基因组学”技术来认知复杂信

3、号网络调控下的牛理代谢过程，为从整体上认知盐芥耐盐机制提供了新的思路。1盐芥的转录组学研究在盐芥的研究当中，转录组的研究方法主耍应用了表达序列标签、全长cdna文库构建和生物芯片等技术。表达序列标签(expresssequencetags,est)是鉴别基因序列和预测基因功能的有力工具[3]owangctal[2]通过cst分析证实Tbressanetal[4]提出的观点：盐芥与拟南芥在cdna水平有90%〜95%的序列一致性。同时，wangetal[2]还发现至少8类基因的表达与盐胁迫相关，占到了测序est总量的18

4、.89%,其功能涉及渗透调节物质合成、胁迫蛋白、活性氧清除、跨膜运输与离子平衡、膜流动性、信号物质、转录调节和代谢。zhangctal[5]以盐胁迫盐芥幼苗为材料构建了一个cdna文库并获得了946个est,在最终获得的679个非重复序列中仅7%为盐芥独有，功能分析发现125个est和103个非重复序列与盐胁迫相关，其功能涉及胁迫蛋白、抗氧化酶、转运体与离子平衡、代谢、膜流动性、信号物质和转录因子。tajietal[6]利用cdna文库技术构建了胁迫条件下盐芥cdna文库。通过全长测序和功能预测发现盐芥和拟南芥在大多数

5、类群上基因数量没有明显差异，但涉及物质转运、非生物胁迫应答、细胞分化等方面的基因表达量为拟南芥的1・5倍以上，说明这些基因是盐芥耐盐能力强于拟南芥等甜土植物的关键。随后，tajietal[7]乂挑选了涉及非生物胁迫的1047个基因进行全长测序并与拟南芥的同源基因进行比较，发现这些基因的5’非编码区和3’非编码区与拟南芥同源基因相似度较低（分别为57%和61%）,这部分序列可能参与了盐芥胁迫耐受机制中翻译后调控过程。根据盐芥与拟南芥在cdna水平具有高度一致性这一特点，研究人员开展了一系列利用拟南芥生物芯片研究盐芥基因表

6、达模式的工作。tajictal[8]发现大量己知的生物和非生物胁迫诱导基因在盐芥非胁迫状态下亦有高水平的表达，包括fe-sod、p5cs>pdfl.2、atnced>p-protein>b-gluc-osidase和sosl。与之木冃彳以，inanetal[9]也发现了盐芥在非胁迫状态下盐胁迫防御基因的高水平表达。这些结果都说明，在非胁迫条件下，盐芥为应对胁迫进行着预期性准备。gongetal[10]利用dna芯片研究了拟南芥和盐芥在盐胁迫下基因表达模式的异同，差异基因分析表明拟南芥需要合成大量蛋白质进行全面防御，而盐

7、芥诱导的基因主耍参与蛋白质折叠、转录后调控和蛋白重分配。除了采用shangdong生态型作为研究材料外，盐芥yukon生态型和突变体也被引入到研究中。wongctal[ll]利用盐芥yukon生态型的est制作cdna芯片，并检测了这一生态型在应对盐胁迫、低温胁迫、干旱模拟和复水时的基因表达模式。ohetal[12]成功构建了盐芥thsoslrnaT涉突变体并比较了其与野生型盐芥（shangdong生态型）在盐胁迫下基因表达模式的差异。美国能源部联合基因组研究中心（usdepartmentofenergyjointge

8、nomeinstitute）已于2011年完成了盐芥的基因组标准草图测序，测序结果被公布在http：//www.phytozome.net/。此外dassanayakeetal[13]完成了另外一种盐芥属植物thellungiellaparvula的基因组草图测序，并将组装获得的约137.09mb序列在ncbi±发布。这些基因组序