2025/4/14 14:43:00

原理

基因背景:CED-9 是从动物线虫(C. elegance)中克隆出来的抗凋亡基因,属于 Bcl-2 家族,与哺乳动物中的抗凋亡基因 Bcl-2 同源。

 

作用机制:

1.离子流调控:CED-9 基因通过改变跨膜 K⁺ 和 H⁺ 离子流的模式来提高植株对盐胁迫和氧化应激的耐受性。它能够控制叶肉细胞质膜上的两种 K⁺ 通道(KOR 和 NSCC),从而阻止 NaCl 引起的盐胁迫叶片的 K⁺ 外流。同时,CED-9 基因表达能显著降低氧化应激引起的 K⁺ 外流,维持胞内离子平衡,以减少氧化应激带来的短期和长期损害。

2.PCD 调控:CED-9 基因能通过下调植物细胞内 Al 和盐诱导的类天冬氨酸依赖性半胱氨酸蛋白酶(Caspases)的液泡酶(VPE)的表达水平,抑制 Al 和盐诱导的程序性细胞死亡(PCD)发生。揭示 PCD 的负调控可能是潜在的耐胁迫机制之一,并且 PCD 的负调控作用对植物细胞耐受非生物胁迫具有广谱性。

3.Ca²⁺ 信号调控:CED-9 作用于 Al 胁迫引起的 ROS 信号的下游,并延迟了 Al 激活的 Ca²⁺ 信号水平的升高。推测 CED-9 在植物细胞中的耐胁迫机制可能是通过延迟细胞内的 Ca²⁺ 信号水平的升高来抑制胁迫引起的 PCD。

 

效果

1.提高耐盐性:过量表达 CED-9 的转基因烟草植株表现出比野生型更强的抗盐能力。在盐胁迫条件下,CED-9 基因能够显著减弱盐胁迫引起的水稻根尖细胞 PCD,提高水稻的耐盐性。

2.提高抗氧化应激能力:CED-9 基因表达能显著降低氧化应激引起的 K⁺ 外流,维持胞内离子平衡,从而减少氧化应激对植株的损害。

3.促进耐铝性:CED-9 基因在烟草细胞内具有一定的促进耐铝功能。通过苏木精染色比较转基因和野生型烟草在不同 Al 浓度下根部 Al 的积累量,证实 CED-9 可缓解 Al 胁迫下烟草根部 Al 的积累量。

 

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