苋菜(Amaranthus tricolor L.)是石竹目苋科(Amaranthaceae)苋属(Amaranthus)一年生双子叶草本植物,营养价值丰富,种植面积广,种植历史悠久,近年来受到广泛关注。当前,土壤盐渍化是限制植株生长发育的主要非生物胁迫之一,一直是全球研究热点。因此,探究植物耐盐机制,挖掘耐盐关键基因,增强植物的耐盐能力尤为重要。TCP基因主要调控植物花、芽和叶片的生长发育,并响应盐胁迫。NHX基因介导Na+/H+交换,维持细胞内外离子平衡,减少Na~+积累造成的毒害作用。由于苋菜响应盐胁迫的生理及分子机制尚不明确,本研究以‘苏苋1号’苋菜为试验材料,研究不同浓度Na Cl溶液对苋菜营养生长与主要营养物质、光合特性及生理生化指标的影响,及利用q RT-PCR技术检测AtrTCP和AtrNHX基因对盐胁迫的响应,并通过转化拟南芥验证AtrTCP1和AtrNHX11的功能。试验结果如下:1.盐胁迫对苋菜生长及营养物质的影响对3叶期苋菜幼苗进行不同浓度盐胁迫(0 mmol·L~(-1)、50mmol·L~(-1)、100 mmol·L~(-1)和200 mmol·L~(-1)Na Cl)处理。结果表明,50mmol·L~(-1)Na Cl处理下的苋菜植株高度高于其余浓度Na Cl处理,且有利于根系伸长和须根数量增加;200 mmol·L~(-1)Na Cl处理下的苋菜植株长势矮小,且抑制根系伸长和须根数量增加。对苋菜主要营养物质研究发现,50 mmol·L~(-1)NaCl处理下苋菜植株类黄酮含量最高,200 mmol·L~(-1)Na Cl处理下含量最低。随着时间的延长,不同浓度Na Cl处理下类黄酮含量差异更显著。而甜菜色素含量变化趋势与类黄更多酮相反,200 mmol·L~(-1)Na Cl处理下甜菜色素含量最高。2.盐胁迫对苋菜光合特性及生理生化指标的影响对盐胁迫处理下苋菜叶片叶绿素含量测定发现,总叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势,100 mmol·L~(-1)Na Cl处理下的苋菜叶片总叶绿素含量最高,200 mmol·L~(-1)Na Cl处理下的苋菜叶片总叶绿素含量最低。对盐胁迫处理下苋菜叶片叶绿素荧光分析发现,随着盐溶液浓度的增加,叶绿素荧光参数呈下调趋势。对根系活力测定发现,50 mmol·L~(-1)NaCl处理下的苋菜植株根系活力最强。对各项生理生化指标测定发现,随着Na Cl浓度的增加,过氧化物酶活性和丙二醛含量显著增加,200 mmol·L~(-1)Na Cl处理下达到最大值;过氧化氢酶活性在100 mmol·L~(-1)Na Cl处理下最高。3.苋菜AtrTCP基因家族鉴定及盐胁迫下基因表达谱苋菜AtrTCP基因家族有14个成员,全部定位于细胞核;AtrTCP蛋白质长度在230-721 aa区间内,预测相对分子量为25.25-78.57 k D,等电点为6.15-9.45,包含15个保守基序;除AtrTCP11为稳定蛋白外,其余均为不稳定蛋白;mi RNA预测到两个AtrTCP家族成员AtrTCP2和AtrTCP6为mi R319靶基因。q RT-PCR结果显示:在不同浓度盐胁迫处理下,该基因家族具有不同的表rifamycin biosynthesis达模式;其中,AtrTCP1在50 mmol·L~(-1)Na Cl处理下表达量最低,在200mmol·L~(-1)Na Cl处理下表达量最高。在苋菜各部位进行q RT-PCR分析发现:AtrTCP3和AtrTCP12在叶片中高表达,其余家族成员均在根部的表达量较高。4.苋菜AtrNHX基因家族鉴定及盐胁迫下基因表达谱基于苋菜转录组数据,筛选得到12个AtrNHX家族成员基因,该家族成员分子量在15.45-61.04 k D之间;等电点在5.30-9.28之间;该基因家族成员全部为不亲水性蛋白。对其亚细胞定位发现,12个基因全部定位在液泡上。苋菜AtrNHX7和拟南芥At NHX3亲缘关系较近,苋菜AtrNHX2和AtrNHX11与拟南芥At NHX4关系较近。利用qRT-PCR分析不同浓度盐溶液处理苋菜NHX家族成员表达模式,AtrNHX11在100 mmol·L~(-1)Na Cl处理下表达量最高,其余成员均在50 mmol·L~(-1)Na Cl处理下表达量最高。在苋菜各部位进行q RT-PCR分析发现:多数家族成员在根部或茎部的表达量较高。5.苋菜AtrTCP1和AtrNHX11基因功能验证对野生型和转基因拟南芥T2代种子进行种子萌发试验,结果发现,非盐胁迫处理下,转化植株种子提前萌发,且发芽率和发芽势均高于野生型。盐胁迫下野生型拟南芥发芽率受抑制程度更显著。种子萌发14 d时,非盐胁迫处理下35S::AtrTCP1转化植株与野生型根系长度无较大差异;35S::AtrNHX11转化植株根系长度小于野生型。盐胁迫处理野生型、35S::AtrTCP1和35S::AtrNHX11转化植株根系长度小于非盐胁迫处理。拟南芥长至6片叶时,使用150 mmol·L~(-1)NaCl处理野生型和拟南芥转基因植株,所有处理的植株比较矮小,叶片大小和叶片数量也小于非盐胁迫处理。盐胁迫下,35S::AtrNHX11转化植株在处理后第8.8 d长至10.2片叶时开花;35S::AtrTCP1转化植株在处理后第16.2 d长至21.8片叶时开花;而野生型在第18.4 d长Ceralasertib分子式至21.6片叶时开花。非盐胁迫处理下,35S::AtrNHX11转化植株在继续培养第9.2 d长到9.8片叶时开花;35S::AtrTCP1转化植株在继续培养第13.2 d长到16.2片叶时开花;而野生型在继续培养第13.8 d长至16.6片时开花。盐胁迫处理野生型拟南芥叶绿素含量显著低于非盐胁迫处理;而35S::AtrTCP1和35S::AtrNHX11转化植株的叶绿素含量显著高于非盐胁迫处理下。盐胁迫及非盐胁迫下,35S::AtrTCP1和35S::AtrNHX11转化植株的叶绿素含量均高于野生型。盐胁迫对拟南芥转化植株中相关基因表达分析结果显示,盐胁迫下GUS基因在35S::AtrTCP1和35S::AtrNHX11转化植株的表达量显著高于非盐胁迫下;盐胁迫下,目的基因在野生型、35S::AtrTCP1和35S::AtrNHX11转化植株的表达量显著高于非盐胁迫下。对盐胁迫下转基因相关性分析发现,AtrTCP1与盐浓度呈现极显著正相关,AtrNHX11与盐浓度呈现显著正相关;AtrTCP1和AtrNHX11呈现显著正相关。