轉基因聚合提高煙草耐旱性的研究.pdf

1、目前，水資源短缺是公認的全球性環(huán)境問題之一。干旱對世界作物產量的影響，在諸自然逆境中占據首位，其危害相當于其他自然災害之和。已報道的提高植物對非生物逆境抗性的基因工程大多數是通過將單個目的基因轉入植物，獲得的轉基因植物抗逆性提高水平仍有待提高。由于植物的耐旱性是受多基因控制的復雜遺傳性狀，依賴于多個基因之間的相互作用，因此，轉入單個耐旱相關基因只能部分提高植物的耐旱性。一般認為，將多個耐旱相關基因聚合到同一植物中有可能會大大提高轉基因植

2、物抵抗干旱脅迫的能力。 來源于大腸桿菌的betA基因，編碼膽堿脫氫酶，轉入植物后可提高細胞甘氨酸甜菜堿含量；來自于鹽芥的TsVP基因編碼V-H+-PPase，該基因過表達可提高液泡膜逆濃度梯度轉運離子的能力。已有的基因工程研究表明，分別過量表達這兩個基因都可以明顯改善植物的耐旱性。 本工作以分別轉betA基因煙草（BL）、轉TsVP基因煙草（TL）和通過有性雜交方法獲得聚合有betA基因和TsVP基因betA×TsVP（

3、BT）煙草為材料，RT-PCR結果和甘氨酸甜菜堿含量檢測以及V-H+-PPase水解活性的測定結果都表明，兩個轉基因穩(wěn)定存在于轉基因聚合的煙草植株中，并活躍表達。對轉單基因植株和轉基因聚合植株在植株和細胞水平上進行了耐旱性分析，主要結果如下： 在加有甘露醇的培養(yǎng)基上，轉基因聚合株系（BT）表現出比轉單基因株系和未轉基因對照株系較高的種子萌發(fā)率，表明轉基因聚合相比轉單基因提高了煙草在種子萌發(fā)階段的耐旱性。 四葉期的煙草小苗

4、進行持續(xù)干旱脅迫，在未轉基因WT植株大部分已經枯萎死亡時，轉單基因株系和轉基因聚合株系植株大部分仍然存活，且轉基因聚合株系的存活率和存活植株的鮮重最高，但未達到差異顯著。 干旱脅迫處理后，轉TsVP基因植株和轉基因聚合植株比WT植株和轉betA基因植株生長快，具有旺盛的地上部分和發(fā)達的根系，其中轉基因聚合植株的生物量最高。在正常生長條件下，轉TsVP基因植株和轉基因聚合植株的凈光合速率顯著高于WT和轉betA基因植株的，而TsV

5、P轉基因植株和轉基因聚合植株之間以及WT和轉betA基因植株之間在光合能力上沒有顯著差異。干旱脅迫處理導致所有株系植株的光合活性下降，但轉基因植株的凈光合速率和Fv/Fm都比WT植株的高，表明轉基因植株在干旱脅迫下仍保持較高的光合效率。其它光合作用參數的測定結果也表明轉基因植株在干旱脅迫條件下比WT植株具有更好的光合能力，但轉基因聚合植株與轉單基因植株相比差異不顯著。 干旱脅迫前后，轉TsVP基因植株和轉基因聚合植株的可溶性總糖

6、的含量比WT和轉betA基因植株要高，且轉基因聚合的植株最高。在干旱脅迫之后，轉基因聚合植株和轉單基因植株比WT植株脯氨酸含量高，各轉基因植株之間差異不顯著。轉基因聚合株系中較高的糖和脯氨酸含量以及低的滲透勢有利于煙草植株在干旱脅迫下水分吸收和葉片的水分保持。 干旱使膜系統(tǒng)受到傷害，導致不同株系植株的葉片MDA含量和細胞電解質外滲率大幅度升高。WT植株的MDA含量和細胞電解質外滲值最大，而轉基因聚合植株的最小，表明WT植株細胞受

7、到的傷害最重，而轉基因聚合細胞受害程度最小。在細胞學水平上對滲透脅迫下細胞活力和線粒體膜完整性的測定結果得出同樣的結論，即在相同的脅迫條件下，轉基因聚合株系受害程度低，原生質體活力高和線粒體膜完整性好。 利用pH敏感的熒光探針BCECF-AM結合激光掃描共聚焦顯微鏡技術檢測了滲透脅迫對葉肉細胞細胞質和液泡pH值的影響。在10％PEG處理下，無論是細胞質還是液泡，轉TsVP基因和轉基因聚合植株的細胞，pH變化幅度較小。根據能斯特方