东北盐碱植物抗旱、耐盐碱特异基因挖掘与抗逆机理研究

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获奖名称：

自然科学奖

获奖区域：

黑龙江省

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

柳参奎; 张欣欣; 管清杰; 金淑梅; 马书荣; 罗秋香; 李莹; 于耸

关键词：

机理;  特异;  盐碱;  耐盐;  特异基因;  基因挖掘;  抗逆;  机理研究;  耐盐碱;  东北;  植物;  研究;  挖掘;  基因;  抗旱; 

第一完成单位：

东北林业大学

获奖时间：

2011

项目名称：

抗旱、耐盐碱林草新品种培育

联系人：

科学技术研究院

联系电话：

0451-82191659

电子邮件：

邮编：

地址：

黑龙江省哈尔滨市动力区和兴路26号

合作完成单位：

单位电话：

0451-82191659;82192032

传真：

0451-82117883

网址：

推荐单位(专家)：

黑龙江省教育厅

摘要：

东北的西部区域属半干旱和亚湿润干旱地带，是农、牧交错的脆弱生态地带，也是东北地区生态环境退化最严重的地区，荒漠化每年以1.4%以上速度递增，危及东北中部商品粮基地生态安全，对东北亚生态环境构成威胁。松嫩平原是我国东北三大草原之一，是欧亚草原的最东缘，又是东北西部绿色生态屏障，具有较高的经济价值和重要的生态意义。因此对该区域的植物抗逆性品种培育及相关的基础与应用研究有着极其重要的现实意义。 本项目为挖掘盐碱地特殊抗逆植物的基因资源，对东北盐碱土地上耐重度盐碱植物进行了全面、系统地普查，整理了340种盐碱地植物，编写了用5种文字（汉、英、拉、韩、日）描述的《中国东北盐碱地植物原色图鉴》，对这些植物的种子、花器、根系等器官的特征进行了全面的图示与图解，并系统地归纳和总结了这些耐重度盐碱植物的生长习性、生态效益、药用及观赏价值，填补了重度盐碱地植被种类、分布等研究的空白。不仅为耐盐碱植物抗逆遗传资源的利用奠定了良好的基础，也为同行研究者提供了一个盐碱植物抗逆遗传资源的材料共享平台，对盐碱地特殊植物资源的应用研究及基础理论研究有重要的应用价值与科学价值。 通过基础分子生物学手法挖掘克隆与碳酸盐逆境相关的基因，通过对线粒体电子传递系统及活性氧解毒系统：ATP合成酶组结构的小亚基新成员6kDa亚基（RMtATP6）、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物岐化酶（SOD）、金属硫蛋白（MT）等的研究，进一步证实了在碳酸盐逆境下强化细胞活性氧解毒能力、提高电子传递系统的安定性能够提高细胞对碳酸盐的抗性。 细胞内pH是控制活体细胞内生物化学反应的十分重要的生理因子之一，对植物细胞内pH调控系统代谢相关的多种重要酶进行深入研究后表明其与植物的防御响应有密切关系，并在基因表达水平上被逆境诱导，对苹果酸酶NADP-ME、碳酸酐酶（CA）、PEPase、Ca2+/H+(AMT)、v-ATPase等研究，提出了强化植物细胞内pH调控系统能够提高植物抗盐碱能力的学术观点。