一串紅耐熱性與外源基因轉(zhuǎn)化體系構(gòu)建研究.pdf

1、隨著全球氣候變暖的加劇，高溫已成為制約植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要非生物脅迫因子之一。明確高溫對(duì)植物生發(fā)育的影響以及植物對(duì)高溫的反應(yīng)，是目前植物逆境生理學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。一串紅生長(zhǎng)適溫23-28℃，溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)35℃時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響其正常生長(zhǎng)和開(kāi)花。在我國(guó)，一串紅多在5月至10月期間作為盆花應(yīng)用，而此時(shí)我國(guó)南方地區(qū)多為高溫多雨，因此其生長(zhǎng)易受高溫脅迫。本研究以浙江省的主栽品種展望、帝王、神州紅和皇后等為材料，研究了高溫脅迫(40℃)條件下一串紅的

2、生理響應(yīng)及品種間差異;利用雙向電泳和質(zhì)譜技術(shù)等差異蛋白質(zhì)組學(xué)方法，研究了高溫脅迫條件下不同一串紅品種葉片的蛋白質(zhì)差異表達(dá)，探討了一串紅耐熱性分子機(jī)制;研究了不同激素組合對(duì)一串紅各外植體愈傷組織誘導(dǎo)率與分化率的影響，并建立了一串紅再生體系;研究了利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法和花粉管通道法建立一串紅導(dǎo)入外源基因Cyp2的遺傳轉(zhuǎn)化體系。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.在自然高溫脅迫條件下，一串紅不同品種間在株高、冠幅、花序長(zhǎng)度和花序數(shù)上存在顯著差異

3、，所有品種生長(zhǎng)放緩，并出現(xiàn)了少量葉片萎蔫的現(xiàn)象，但高溫對(duì)一串紅的正常開(kāi)花影響并不明顯。在整體表現(xiàn)上，供試品種中，輝虹、皇后、火娃和紅孩表現(xiàn)出較高的觀賞價(jià)值，耐熱性較強(qiáng)。
　　 2.在田間模擬自然高溫條件下，神州紅比帝王耐熱性強(qiáng)，具體表現(xiàn)為神州紅花期較長(zhǎng)，冠幅和花序長(zhǎng)度受高溫影響較小。人工氣候箱高溫脅迫(40℃)條件下，神州紅和帝王葉片葉綠素含量、Fv/Fm值和SOD酶活性均表現(xiàn)降低，CAT和POD活性以及MDA和脯氨酸含量顯著增

4、加。兩供試品種間以上性狀受高溫影響的程度差異明顯;與帝王相比，神州紅有較強(qiáng)的光保護(hù)機(jī)制和活性氧清除能力。
　　 3.短期高溫脅迫(40℃)可引起一串紅PSⅡ反應(yīng)中心的可逆失活，氧活酶活性的提高、抗氧化劑和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的產(chǎn)生在一定程度上減輕了植物氧化脅迫，與帝王相比，展望光保護(hù)機(jī)制和活性氧清除系統(tǒng)較強(qiáng);在雙向電泳凝膠上，兩個(gè)品種分別檢測(cè)到1213個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)，高溫脅迫后展望和帝王分別得到23個(gè)和28個(gè)上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)。在鑒

5、定的所有蛋白中，大部分與逆境應(yīng)答、光合作用，植物代謝、蛋白質(zhì)折疊和降解相關(guān)，尤其是與光合用相關(guān)蛋白較多，且鑒定的蛋白中有不少屬于熱激蛋白的sHSPs成員、HSP70成員以及HSP90成員，這些熱激蛋白在新生肽鏈的折疊、寡聚蛋白質(zhì)的組裝、損傷蛋白質(zhì)的再次折疊、蛋白質(zhì)的降解、蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸以及在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中均起著重要作用，說(shuō)明高溫脅迫能誘導(dǎo)一串紅大量熱激蛋白的產(chǎn)生，并通過(guò)熱激蛋白在不同組織、不同生理過(guò)程中的大量表達(dá)，減輕或修復(fù)高溫脅迫所引起

6、的傷害。
　　 4.三種激素組合（BAP、NAA和2，4-D）能誘導(dǎo)一串紅品種皇后和展望葉片、莖段和帶節(jié)莖段產(chǎn)生愈傷組織，但BAP+NAA組合在各種濃度條件下皆不能誘導(dǎo)種胚產(chǎn)生愈傷組織。經(jīng)比較，獲得了兩個(gè)品種不同外植體誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織的較佳激素組合，葉片、莖段和帶節(jié)莖段為1.0 mg/L2，4-D和1.5 mg/L BAP，而種胚為2.0-2.5 mg/L2，4-D和1.0 mg/L BAP。對(duì)一串紅愈傷組織分化的研究表明，帶節(jié)

7、莖段誘導(dǎo)的愈傷組織雖然能偶然產(chǎn)生少量再生苗，但由葉片和莖段誘導(dǎo)的愈傷組織獲得再生植株困難較大。而誘導(dǎo)種胚產(chǎn)生的愈傷組織具有較高的不定芽分化能力，在分化培養(yǎng)基上皇后和展望均產(chǎn)生了大量再生苗，且添加有2.0mg/L TDZ和1.0 mg/L KT的分化培養(yǎng)基有最高的不定芽分化率。本研究系首次報(bào)道一串紅通過(guò)成熟種子誘導(dǎo)胚性愈傷組織途徑獲得再生植株，建立了一串紅的再生體系。
　　 5.采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得了少量轉(zhuǎn)Cyp2基因的一串紅植株