轉(zhuǎn)玉米C4型PEPC基因小麥對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的研究.pdf

1、本研究利用轉(zhuǎn)玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因小麥系08T(1)-27、08T(1)-47、08T(1)-51和受體小麥品種周麥19（Triticum aestivum L.）為實(shí)驗(yàn)材料，采用抗旱棚內(nèi)盆栽種植的方法，研究了中度干旱（土壤相對(duì)含水量為45-50％）與重度干旱（土壤相對(duì)含水量為30-35％）兩種干旱脅迫條件下轉(zhuǎn)PEPC基因小麥孕穗期、開花期與花后20天對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)及成熟期產(chǎn)量性狀。主要結(jié)果如下:
　　1.干旱脅迫

2、下轉(zhuǎn)PEPC基因小麥株系中PEPC基因相對(duì)表達(dá)量及小麥內(nèi)源光合相關(guān)基因PPDK、NADP-ME、rbcL和rbcS的表達(dá)較受體均明顯增加，平均增加幅度分別為4.31、1.33、2.53、2.75及2.29倍;相應(yīng)的磷酸烯醇式羧化酶、丙酮酸激酶、蘋果酸酶及二磷酸核酮糖羧化酶酶活力較受體平均增加幅度分別為0.8、1.07、1.24及0.29倍。
　　2.外源玉米C4型PEPC的導(dǎo)入，使得干旱脅迫下轉(zhuǎn)基因小麥株系光合效率較正常生長條件降

3、低幅度顯著小于受體，光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、Fv/Fm和Fv/F0降低幅度分別為67.89％、63.95％、33.85％、3.15％及18.2％，降幅均小于受體;轉(zhuǎn)基因株系保水能力增強(qiáng)，葉片相對(duì)含水量較正常生長條件降低幅度為12.5％，降幅顯著小于受體，脯氨酸含量增加幅度為4.95倍，顯著高于受體，水分利用效率、可溶性糖和可溶性蛋白較受體分別顯著增加19.6％、9.5％和16.2％,丙二醛較受體顯著降低7.3％;轉(zhuǎn)基因小麥抗氧化脅

4、迫能力增強(qiáng)，超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性分別較受體顯著增加15.5％、29.2％和22％;轉(zhuǎn)基因小麥株系根系發(fā)育能力增強(qiáng)，根系活力較正常生長條件降低幅度為19.45％，降幅顯著小于受體，根系體積與根系干重分別較受體顯著增加16.2％和13.9％。
　　3.轉(zhuǎn)基因小麥株系08T(1)-27與受體在重旱脅迫與正常生長條件下的差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)PEPC基因響應(yīng)蛋白主要與糖酵

5、解、光合作用相關(guān)，其中參與卡爾文循環(huán)的葉綠體3-磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)、光合作用相關(guān)的葉綠素a-b結(jié)合蛋白和C4循環(huán)關(guān)鍵酶磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)均受轉(zhuǎn)PEPC基因誘導(dǎo)增加;干旱脅迫響應(yīng)蛋白，主要與磷酸戊糖途徑、氨基酸合成及逆境脅迫防御相關(guān)，其中磷酸戊糖途徑關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)酮醇酶、脯氨酸合成相關(guān)的谷胺酰胺合成酶(GS)和可迅速的清除細(xì)胞內(nèi)積累的活性氧的抗壞血酸過氧化物酶(APX)均受干旱脅迫誘導(dǎo)增加;轉(zhuǎn)PEPC基因與干旱脅迫共同響應(yīng)