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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第7期
高盐是影响作物生长和产量的主要非生物胁迫
之一，由于灌溉不合理和地下水径流不畅，土壤极
易积盐，耕地盐渍化程度日益严重。目前，全世界
约有 20% 的耕地和近一半的灌溉土地受到盐碱化危
害［1］，因此，开发耐盐作物，挖掘耐盐基因对维持
粮食生产至关重要。
在高盐环境下，Na+ 从胞质区隔化到液泡中主
收稿日期 ：2014-01-09
基金项目 ：国家自然科学基金项目（31060149），石河子大学高层次人才启动项目（RCZX200902），新世纪优秀人才支持计划（NCET-12-1072）
作者简介 ：赵云霞，女，硕士研究生，研究方向 ：植物分子遗传 ；E-mail ：yunxiaz_shzu@163.com
通讯作者 ：黄先忠，副教授，研究方向 ：植物分子遗传 ；E-mail ：xianzhongh106@163.com
新疆无苞芥 Na+/H+ 逆向转运蛋白基因 OpNHX1 的
克隆、表达分析与功能验证
赵云霞 郭丹丽 魏艳玲 黄先忠
（石河子大学生命科学学院 农业生物技术重点实验室，石河子 832003）
摘 要 ： 从耐盐植物无苞芥中克隆获得了 1 个 Na+/H+ 逆向转运蛋白基因 NHX1，命名为 OpNHX1（GenBank 登录号 ：
KC200248）。OpNHX1 基因 cDNA 全长 2 153 bp，包含一个 1 605 bp 的开放阅读框，编码 534 个氨基酸。系统进化树分析表明，
OpNHX1 编码产物与拟南芥、小盐芥亲缘关系较近，属于同一进化分支。实时荧光定量 PCR 分析表明，该蛋白基因在无苞芥根、茎、
叶、花和荚果中均有表达，其中茎中表达量最高。半定量 RT-PCR 分析表明，该基因受高盐、干旱、低温及 ABA 的诱导上调表达。
进一步将该基因在拟南芥中过量表达，显著提高了转基因植株在盐胁迫下的存活率，说明 OpNHX1 基因参与了植物的耐盐性。酵
母功能互补试验结果显示，该基因转化酵母 Δnhx1 后可以补充 NHX1 的缺失，表明 OpNHX1 参与 Na+/H+ 的转运。
关键词 ： Na+/H+ 逆向转运蛋白 无苞芥 抗逆 酵母功能互补
Cloning，Expressing and Functional Analysis of Na+/H+ Antiporter
Gene OpNHX1 from Olimarabidopsis pumila in Xinjiang
Zhao Yunxia Guo Danli Wei Yanling Huang Xianzhong
（Key Laboratory of Agrobiotechnology，College of Life Sciences，Shihezi University，Shihezi 832003）
Abstract: A NHX1 gene, designated as OpNHX1（GenBank Accession No. KC200248）was isolated from Olimarabidopsis pumila, a
plant for stress tolerance research. The cDNA of OpNHX1 was 2 153 bp in full length, contained an open reading frame（ORF）of 1 605 bp
encoding a peptide of 534 amino acids residues. Phylogenetic analysis revealed that OpNHX1 had high sequence similarities with AtNHX1 and
EhNHX1 and they belong to the same clade. The expression of OpNHX1 is induced by salt, PEG, cold, and abscisic acid. OpNHX1 is detected in
roots, stems, leaves, flowers and siliques of Olimarabidopsis pumila, with the highest expression in stems. Importantly, overexpression of OpNHX1
in Arabidopsis thaliana improved the survival rate of transgenic plants under salt stress. This study provides valuable information to understand
more about the molecular mechanism of salt tolerance in plant. Heterologous expression of OpNHX1 in W303-1B Δnhx1 yeast Na+/H+ antiporter
mutants showed functional complementation.
Key words: Na+/H+ antiporter Olimarabidopsis pumila Stress tolerance Functional complementation in yeast
要依赖液泡膜 Na+/H+ 逆向转运蛋白以及液泡型 H+-
ATPase 和 H+-PPase 基因表达的上调或活性提高，而
胞质过多的 Na+ 排出胞外主要由质膜 Na+/H+ 逆向转
运蛋白利用质膜型 H+-ATPase 和 H+-PPase 产生的质
子电化学梯度来完成，从而减少 Na+ 对细胞质中细
胞器的毒害。生理和生化数据表明植物中 Na+/H+ 逆
向转运蛋白不仅参与 Na+ 跨膜运输，调节胞质中 Na+
2014年第7期 75赵云霞等 ：新疆无苞芥 Na
+/H+ 逆向转运蛋白基因 OpNHX1 的克隆、表达分析与功能验证
浓度，还调节着细胞内的 pH 和 K+ 平衡［2］。
目前的报道显示，拟南芥 Na+/H+ 逆向转运蛋
白基因 AtNHX1 和其他物种的同源基因（OsNHX1、
TaNHX2、MdNHX1 和 AmNHX2）具有耐盐作用［3-6］。
据 报 道， 小 麦 液 泡 膜 Na+/H+ 逆 向 转 运 蛋 白 基 因
TaNHX2 的表达，可以增强盐胁迫下敏感突变体酵
母细胞的生存能力。最近研究也证实，TaNHX2 基
因的过表达可以提高转基因大豆的耐盐性［5］。但是，
植物的耐盐性是复杂的，也存在很多问题需要进一
步阐明。所以，对植物耐盐性的进一步探索，还需
从更多的盐生植物着手，挖掘更多的耐盐相关基因，
才能真正从细胞、组织和整体水平上阐明植物盐胁
迫的信号转导机制，为植物的遗传改良奠定基础。
无苞芥又名小拟南芥（Olimarabidopsis pumila，
异种名之一 Arabidopsis pumila）为十字花科无苞芥属
早春短命植物，在新疆半干旱半盐碱化的土地上分
布广泛。无苞芥具有光合力强，繁殖率高，适应干
旱气候等生物学特性，而且具有比拟南芥更耐高盐
胁迫的生理特性［7］。进化分析显示，无苞芥和拟南
芥大约分化于 1 000 万年以前［8］。无苞芥是植物生
物学研究较好的材料，可以利用它研究平行进化的
同源基因和进化中产生的新基因。近年来我们一直
以无苞芥为研究材料，开展了遗传转化方面的研究，
相继构建了无苞芥经高盐胁迫幼苗的全长 cDNA 文
库［9］，克隆了液泡膜 H+-PPase 基因 OpVP［10］。本研
究利用 RACE 技术，克隆到无苞芥 OpNHX1 基因，
并分析该基因的组织表达模式以及在高盐、干旱、
低温和 ABA 胁迫处理下的表达模式 ；同时通过在拟
南芥中过量表达该基因，分析转基因植株的耐盐性，
利用缺陷型酵母 W303-1B Δnhx1 对 OpNHX1 基因的
功能进行验证，旨在进一步了解该类基因与无苞芥
耐盐能力之间的关系。
1 材料与方法
1.1 材料
无苞芥种子采自于石河子蘑菇湖周边的盐碱
地， 拟 南 芥 Columbia 生 态 型 种 子 由 本 实 验 室 保
存。大肠杆菌 DH5α，植物表达载体 pCAMBIA2300-
CaMV35S-OCS 由本实验室保存 ；酵母突变体 W303-
1B Δnhx1 由夏涛教授（华东师范大学）馈赠 ；植
物总 RNA 提取试剂盒购自 Tiangen 公司 ；反转录
试 剂 盒（M-MLV Reverse Transcriptase）、 克 隆 载 体
pMD18-T、IPTG、X-gal、DEPC 等均购自 Promega 公司；
SMARTTM RACE cDNA Amplificatin Kit 购 自 Clontech
公司 ；dNTP，DNA 分子量 Marker III，Ex Taq 等购
自 TaKaRa 公司，其它试剂均为国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 总 RNA 提取及 cDNA 第 1 链的制备 取 100
mg 无苞芥幼苗的叶片于研钵中迅速加液氮研磨，采
用 Tiangen 的植物总 RNA 提取试剂盒提取总 RNA，
经琼脂糖凝胶电泳检测，质量完好的 RNA 置 -80℃
保存备用。参照 Promega 公司提供的试剂盒说明书
合成 cDNA 第 1 链。
1.2.2 OpNHX1 基 因 的 克 隆 与 序 列 分 析 根 据 已
发 表 的 植 物 Na+/H+ 逆 向 转 运 蛋 白 同 源 基 因 的 保
守序列设计扩增 OpNHX1 基 因核心片段的引物 ：
OpNHX1-F1 和 OpNHX1-R1（ 表 1）， 以 上 面 合 成
的 cDNA 为 模 板 进 行 RT-PCR 扩 增。5RACE 反
应 体 系 和 扩 增 条 件 均 按 照 SMARTTM RACE cDNA
Amplification Kit 说 明 书 进 行， 特 异 性 引 物 为
OpNHX1-GSP1 和 OpNHX1-GSP2（表 1）。将 5RACE
与核心片段扩增结果及实验室构建无苞芥文库中一
条与 AtNHX1 的 3UTR 相似的 EST 序列（GenBank
登录号 ：JZ151532）用 DNAMAN 拼接，按照拼接结
果设计全序列上、下游引物。以 cDNA 为模板，经
PCR 扩增该基因。
MEGA4.0 进行基因家族的系统进化分析［11］，利
用 ClustalW 程序比对氨基酸序列，Neighbor-Joining
方法构建进化树，其中进行 1 000 次 Bootstrap 分析
以使得分枝的结果更可靠。
1.2.3 OpNHX1 基 因 表 达 分 析 根 据 OpNHX1 的
cDNA 序列设计实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）引
物 OpNHX1-RTF 和 OpNHX1-RTR， 内 参 引 物 为 无
苞 芥 的 肌 动 蛋 白 基 因 Actin2（GenBank 登 录 号 为
JZ151991）（表 1），利用罗氏 Light Cycler® 480 Real-
Time PCR System 荧光定量 PCR 仪以无苞芥根、茎、
叶、花、荚果的 cDNA 为模板进行 qRT-PCR 分析。
qRT-PCR 反应体系和反应程序参照 TaKaRa 公司产
品 SYBR® Premix Ex Taq TM（Perfect Real Time）的试
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第7期76
剂说明书进行。试验共设 3 次生物学重复，数据分
析采用 2-∆∆Ct 法进行相对定量分析，使用 Microsoft
Excel 2010 软件处理数据并作图。
将无苞芥种子播种在 0.5×MS 培养基，将播
种后的培养皿放入 22℃的恒温培养箱内培养，培
养 1 周 后， 于 2-3 片 真 叶 期， 分 别 用 NaCl（200
mmol/L）、PEG6000（20%）、低温（4℃）和 ABA（100
μmol/L）处理不同时间，处理后取样。样品经液氮
速冻后于 -80℃下保存备用。采用半定量 RT-PCR
方法分析无苞芥在胁迫条件下 OpNHX1 基因的表达
水平。基因特异引物为 OpNHX1-RTF 和 OpNHX1-
RTR，内参引物 Actin2。PCR 产物经 1.2% 琼脂糖凝
胶电泳检测并照相。
1.2.4 构建过量表达载体及转基因拟南芥耐盐性
分 析 测 序 正 确 的 质 粒 pMD18-T : OpNHX1， 用
BamH Ⅰ和 Xba Ⅰ酶切回收目的片段，同时用同样
的酶对 pCAMBIA2300-CaMV35S-OCS 载体进行双酶
切，回收质粒大片段，经 T4 连接酶（TaKaRa）连接后。
将连接产物 p35S : OpNHX1 经热激法转化 DH5α 感
受态细胞，挑取单克隆进行菌落 PCR 鉴定，提取质
粒，进行酶切鉴定。鉴定正确的质粒，用冻融法转
化农杆菌 GV3101 菌株，并用花滴法转化拟南芥［12］，
筛选后获得纯系转基因后代。用 CTAB 法提取转基
因植株 DNA，进行 PCR 鉴定，将鉴定为纯合的过表
达株系用于耐盐性分析。
对经筛选确定为纯系的 T2 代种子进行消毒，将
种子平铺在 0.5×MS 培养基上，4℃春化 3 d 后，移
入 22℃（16 h 光照 /8 h 黑暗）培养箱中。培养 10 d
后，分别将幼苗转入含有 300 mmol/L 和 500 mmol/L
NaCl 的 0.5×MS 培养基中，以不加 NaCl 的 0.5×MS
培养基作为对照组，培养 3 d 后，观察表型，并测
量盐胁迫前后的根长，将差值作为分析转基因植株
耐盐性的指标。
1.2.5 OpNHX1 在酵母中的功能验证 构建酵母表
达载体 pDR195 : OpNHX1，将其用乙酸锂转化方法［13］
转化酵母突变体 W303-1B Δnhx1 中。选取转化酵母
的阳性克隆进行培养，当 OD600=0.5 时，吸取 2 μL
的 YPD 培养液依次稀释 10 倍，用移液器分别取 2
μL 稀释后菌液依次点在含有 100 mmol/L LiCl、300
mmol/L NaCl 和 1 mol/L KCl 的 YPD 固体培养基上，
观察其生长情况。
2 结果
2.1 OpNHX1基因的克隆与序列分析
以无苞芥 cDNA 为模板扩增目的基因，获得
大小约为 1 600 bp 左右的片段。在已知序列的基
础上进行 5RACE，将 5RACE 与核心片段扩增结
果及文库中与 AtNHX1 基因的 3 端相似的 EST 用
DNAMAN 拼接得到全长序列。全长共 2 153 bp，其
中 5UTR 为 356 bp，3UTR 为 192 bp，最大开放阅
读框（ORF）为 1 605 bp，编码 534 个氨基酸。根据
ORF 序列设计上、下游引物，扩增得到其 cDNA 序列，
命 名 为 OpNHX1（GenBank 登 录 号 ：KC200248）。
从 NCBI 数据库中搜索与其相似的氨基酸序列，用
MEGA4.0 构建系统进化树。结果（图 1）显示，无
表 1 本研究所用的引物名称
引物名称 引物序列（5-3） 功能
OpNHX1-F1 ATGACGAGTATAATCGGCGCGGCG
Amplification
OpNHX1-R1 TCATGCATCTGTTTCGCCAATGGCC
OpNHX1-F CGGGATCCATGTTGGATTCTCTAGTGTCGAAAC（下划线为 BamH Ⅰ酶切位点）
Gene clone
OpNHX1-R GCTCTAGATCAAGCCTTACTAAGATCAGGAGGG（下划线为 Xba Ⅰ酶切位点）
OpNHX1-RTF TCTGATGACAACACCCCAAA
Gene expression
OpNHX1-RTR TGGAGAACCTGGAACAAAGG
Actin2-F CACTGTGCCAATCTACGAGGGT
Reference Gene
Actin2-R CACAAACGAGGGCTGGAACAAG
OpNHX1-GSP1 TTCCAGAGGGACAAGATGCTACCAA
5RACE
OpNHX1-GSP2 TAAGCAGGAAGGAGCAATGGAAGGA
UPM（Long） CTAATACGACTCACTATAGGGCAAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTCTAATAC-
UPM（Short） GACTCACTATAGGGC Universal Primer A Mix
2014年第7期 77赵云霞等 ：新疆无苞芥 Na
+/H+ 逆向转运蛋白基因 OpNHX1 的克隆、表达分析与功能验证
苞芥 OpNHX1 与拟南芥 AtNHX1 同缘关系最近，与
耐盐植物小盐芥 EhNHX1 和甜土植物，如琴叶拟南
芥 AlNHX1，甘蓝 BnNHX1 在同一进化枝上，与大
麦（ZmNHX1，ZmNHX6）同缘关系稍远。
μmol/L）胁迫处理 2 h 后，OpNHX1 基因表达量达到
最高（图 3-D）。
ZmNHX6 NP 001105224.1 ZmNHX1 NP 001105221.1 BnNHX1 AAO38856.1 AtNHX2 NP 187154.1 AtNHX1 XP 002883387.1 EhNHX1 ABF48496.1 AtNHX1 NP 198067.1 OpNHX110068 78 100 100
0.02
图 1 植物 Na+/H+ 逆向转运蛋白 NHX1 系统进化树分析
2.2 OpNHX1基因在无苞芥中的组织表达模式
qRT-PCR 结 果（ 图 2） 表 明，OpNHX1 基 因 在
无苞芥的根、茎、叶、花、果荚中均有表达，但表
达强弱不同，OpNHX1 在无苞芥茎中表达量最高，
大约是根中表达量的 2.5 倍。表达量由高到低依次为：
茎 > 花 > 叶 > 根 > 果荚。以上结果表明，OpNHX1
在各组织均有表达，但不具有明显的组织特异性。ṩ00.51.52.53.02.01.0ሩ㺘䗮䟿 㤾 ਦ 㣡 ᷌㦊
图 2 qRT-PCR 分析 OpNHX1 基因的组织表达
2.3 OpNHX1基因的诱导表达分析
半 定 量 RT-PCR 试 验 表 明， 盐（200 mmol/L
NaCl）胁迫处理 6 h，OpNHX1 基因表达量明显升高，
并且随着处理时间的延长表达量逐渐增高，12 h 达
到最高，24 h 后表达水平恢复到对照水平（图 3-A）；
低温（4℃）和干旱（20% PEG）胁迫处理 4 h 后，
OpNHX1 基因表达明显上调，并且直到 12 h 一直处
于 较 高 的 表 达 水 平（ 图 3-B， 图 3-C）；ABA（100
0
A
OpNHX1
Actin 2
6 12
NaCl 200 mmol/L
24 48 72 h
0
B
OpNHX1
Actin 2
2 4
20% PEG 6000
6 8 12 h
0
C
OpNHX1
Actin 2
2 4
վ 4ć
6 8 12 h
0
D
OpNHX1
Actin 2
2 4
ABA 100 μmol/L
6 8 12 h
图 3 不同逆境胁迫下 OpNHX1 基因的表达分析
2.4 转基因拟南芥耐盐性分析
为了研究 OpNHX1 与植物耐盐性的关系，将该
基因在拟南芥中进行了过量表达。提取转基因植株
的 DNA 进行 PCR 鉴定，结果（图 4-A）显示，有 3
株转化成功，选取 L3 和 L4 的 T3 代幼苗进行耐盐
性分析。
通过两个 T3 纯合的转基因株系和野生型相比
较，通过观察幼苗的生长情况检测转基因植株的耐
盐能力。将正常条件下生长 10 d 的野生型拟南芥
（Col-0）和转基因株系 L3 和 L4 的幼苗进行盐胁迫
处理，3 d 后观察表型并测量根长（图 4-B，图 4-C）。
在对照组中，野生型和转基因植株表型相似 ；在含
有 300 mmol/L NaCl 的培养基上，转基因植株生长良
好，而野生型植株叶片已经发黄，而且野生型植株
与转基因植株相比，根长生长量也较低 ；这一表型
在含有 500 mmol/L NaCl 的培养基上更明显，野生型
植株的真叶都已白化，子叶发黄，而转基因植株只
有真叶略微发黄，并且转基因植株比野生型植株的
根长生长量明显较高。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第7期78
2.5 OpNHX1在酵母突变体W303-1B Δnhx1中的功
能互补验证
为验证 OpNHX1 的功能，将 pDR195 : OpNHX1
转入 NHX1 缺失的酵母突变体 W303-1B Δnhx1 中，以
空载体和拟南芥 Na+/H+ 逆向转运蛋白基因 pDR195 :
AtNHX1 转入酵母突变体 W303-1B Δnhx1 作为对照。
在含有 300 mmol/L NaCl 的 YPG 培养基上，由于酵
母突变体 W303-1B Δnhx1 丧失了部分 Na+ 转运能力，
生长受到抑制 ；而 OpNHX1 和 AtNHX1 在酵母突变
体中的表达可以促进转化酵母在含盐的培养基上生
长（图 5），且转入 pDR195 : OpNHX1 的酵母突变体
的菌体比转入 pDR195 : AtNHX1 的菌体略大，说明
OpNHX1 能更好的补偿酵母突变株所缺失的 Na+/H+
逆向转运蛋白的功能。
此外，用酵母互补试验进一步研究 OpNHX1 蛋
白作为阳离子交换剂的功能，在含有 100 mmol/L
LiCl 的 YPG 培 养 基 上， 转 入 pDR195 : OpNHX1 与
pDR195 : AtNHX1 的酵母突变体和转入空载体的对
照组相比，生长能力较强。在含有 1 mol/L KCl 的
YPG 培养基上，转入 pDR195 : OpNHX1 与 pDR195 :
AtNHX1 的酵母突变体比转入空载体的生长能力强，
且转入 pDR195 : OpNHX1 与 pDR195 : AtNHX1 的菌
体生长情况相似。这表明 OpNHX1 的耐盐较高，并
且不仅可以转运 Na+ 还可以转运 Li+，对 KCl、NaCl
和 LiCl 的耐受程度存在明显差异，K+（1 mol/L）耐
受程度最高，Li+（100 mmol/L）耐受程度最低，Na+（300
mmol/L）耐受程度居中。
Control 1 cm
0
0.05
0.10
0.15
0.25
750
2000
bp
A
C
M 1 2 3 4 5 6 7 B Col-0 L3 L4
*
**
L4
L3
Col-0
**
0.20ṩ䮯໎䮯٬ cm
NaCl 200 mmol/L NaCl 500 mmol/L
Control
NaCl 200 mmol/L
NaCl 500 mmol/L 1 cm1 cm
A ：OpNHX1 转基因植株的 PCR 鉴定 ；M ：DNA Marker DL2000 ；1 ：阳性对照 ；2 ：野生型拟南芥对照 ；3-7 ：转基因植株 L1-L5。B ：不同
浓度盐胁迫下 OpNHX1 转基因植株（L3 和 L4）和野生型植株（Col-0）的表型变化。C ：不同浓度盐胁迫下 OpNHX1 转基因植株（L3 和 L4）
和野生型植株（Col-0）的根长变化 ；* 表示 P<0.05，差异显著 ；** 表示 P<0.01，差异极显著
图 4 OpNHX1 转基因植株耐盐性分析
OpNHX1
AtNHX1
NaCl LiCl KCl
Vector
图 5 OpNHX1 在酵母突变体中的表达
3 讨论
盐胁迫是自然界中主要的非生物胁迫之一，土
壤中高浓度的 Na+ 对许多高等植物都造成很大的伤
害，严重影响着植物的生长和发育。大多数蔬菜作
2014年第7期 79赵云霞等 ：新疆无苞芥 Na
+/H+ 逆向转运蛋白基因 OpNHX1 的克隆、表达分析与功能验证
物极易受到盐胁迫的影响，由于土壤盐渍化，番茄
开花延迟从而导致果实产量不佳［14］。据报道，采用
转基因技术可以解决这一问题。通过研究不同来源
的耐盐基因，以提高农作物的耐盐性，开发耐盐作物。
在盐胁迫下，液泡膜 Na+/H+ 逆向转运蛋白将过多的
Na+ 区隔化在液泡中，降低了 Na+ 对植物的毒害［15］。
该 NHX 蛋白存在于所有植物中并且在高盐诱导下，
在植物的根、茎、叶中均有表达［16］。据报道，在拟
南芥［17］、油菜［18］以及高羊茅［19］中过量表达拟南
芥 AtNHX1，均可以提高植物的耐盐性。
OpNHX1 基因的表达受到 ABA 的强烈诱导。无
苞芥幼苗经 ABA 处理后 2 h 到达最高。ABA 是一种
对植物生长和发育产生多重影响的重要激素［20］。许
多响应逆境的基因也受 ABA 的诱导而表达上调。本
试验结果表明，ABA 不但可以诱导 OpNHX1 基因的
表达上调，而且比干旱等非生物胁迫诱导更快，诱
导时间上的差异暗示着基因表达受到干旱、高盐、
低温等非生物胁迫的诱导可能是通过 ABA 的途径来
调节的。
由于酵母的 Na+ 解毒机制与植物相似，酵母液
泡膜 Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物中相关蛋白具有较
高的同源性。因此，Na+/H+ 逆向转运蛋白基因缺失
的酵母突变体就成为了评价 NHX 类基因功能的独
特工具。本研究利用酵母突变体 W303-1BΔnhx1 进
行 OpNHX1 的功能验证，结果发现，该基因在酵母
突变体中的表达可以抑制酵母突变体的盐敏感表型。
同时还发现，OpNHX1 基因在酵母突变体中的表达
也抑制酵母突变体对 LiCl 的敏感表型。而在 1 mol/L
KCl 的 YPD 培养基上，转入 pDR195 : OpNHX1 的酵
母突变体与转入 pDR195 : AtNHX1 的表型相似，均
生长良好，这表明转基因酵母突变体对 KCl、NaCl
和 LiCl 的耐受程度存在明显差异，K+ 耐受程度最高，
Li+ 耐受程度最低，Na+ 耐受程度居中。初步推测这
可能由于 K+ 广泛参与细胞中的代谢活动，细胞中约
有 50 多种酶受 K+ 的激活，tRNA 结合到核糖体的过
程也依赖 K+ 的存在［21］，K+ 作为植物的大量营养元
素之一，是细胞正常活动所需要的，其毒害作用比
Na+ 和 Li+ 弱，所以酵母菌株才表现出了超高的耐受
程度 ；而 Na+ 和 Li+ 在细胞中过量积累会破坏细胞膜
结构，导致代谢紊乱，造成氧化损伤，细胞毒性较强，
因此酵母菌株耐受程度较低。本研究表明，OpNHX1
基因在无苞芥响应逆境生理生态环境中起着重要的
作用，而高盐、低温、干旱等非生物胁迫对植物特
别是农作物的生长、发育和结实造成严重的不良影
响，是全球农业减产的重要因素。因此，挖掘逆境
植物的抗逆基因提高植物抗逆能力对于农作物的高
产稳产有重大的意义。
4 结论
本研究从新疆无苞芥中克隆了 Na+/H+ 逆向转
运蛋白基因 OpNHX1，序列分析结果表明，该基因
ORF 长度为 1 605 bp，编码 534 个氨基酸。同源进
化树分析表明，OpNHX1 与甜土植物和耐盐植物的
同缘关系较近。OpNHX1 基因在拟南芥的根、茎、
叶、花和果荚中均有表达，其中在茎中表达量最
高，并且高盐、干旱、低温和 ABA 等胁迫均能诱导
OpNHX1 基因的上调表达。转基因拟南芥耐盐性分
析和酵母突变体验证结果表明，OpNHX1 基因具有
耐盐性。
参 考 文 献
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（责任编辑 马鑫）