SeNHX1和BADH基因提高植物耐鹽性的研究.pdf

1、土壤的鹽堿化問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到世界范圍內(nèi)許多重要作物的生產(chǎn)。培育耐鹽作物是解決這一問題的最有效途經(jīng)。利用耐鹽相關(guān)基因的轉(zhuǎn)化可以在不改變或很少改變植物其它性狀的情況下提高植物的耐鹽性，因此基因工程方法對(duì)于改良植物耐鹽性及其機(jī)理的研究具有重要的意義。目前植物耐鹽基因工程從調(diào)控滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和鹽離子區(qū)隔化兩個(gè)方面開展了較多的研究。已經(jīng)獲得一些耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因植物。
　　 本研究擬用耐鹽性較強(qiáng)植物山菠菜中的甜菜堿合成關(guān)鍵基因BADH和鹽

2、生植物鹽角草的液泡膜Na+/H+anitiporter基因SeNHX1對(duì)模式植物煙草進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以確定其各自在耐鹽性方面所起的作用。同時(shí)，現(xiàn)有的研究表明植物的耐鹽性是多基因控制的復(fù)雜性狀，因此擬把SeNHX1和BADH這兩個(gè)涉及不同耐鹽機(jī)理的基因構(gòu)建到同一個(gè)植物表達(dá)載體上，以比較單基因轉(zhuǎn)化和雙基因轉(zhuǎn)化在提高植物耐鹽性方面的優(yōu)劣。除此之外，并對(duì)已經(jīng)轉(zhuǎn)入BADH基因番茄的耐鹽性和遺傳穩(wěn)定性分析進(jìn)行了研究。
　　 轉(zhuǎn)BADH基因番茄已經(jīng)

3、穩(wěn)定遺傳到T4世代。通過對(duì)5個(gè)轉(zhuǎn)BADH基因番茄株系在T0世代、T3世代和T4世代的分析，表明除了株系T4-3由T0世代的3個(gè)拷貝變?yōu)?個(gè)拷貝外，其余各株系拷貝數(shù)均沒有發(fā)生變化。外源基因編碼的酶活性和最終催化產(chǎn)物甜菜堿在鹽分脅迫下都能較容易的檢測(cè)到，說明外源基因在番茄基因組中的遺傳是穩(wěn)定的，沒有發(fā)生丟失。在連續(xù)2個(gè)世代的耐鹽性鑒定中，各轉(zhuǎn)基因株系的耐鹽性較為一致，均比野生型有了較大的提高。其中株系T4-5連續(xù)2年表現(xiàn)出了較低的減產(chǎn)率，株

4、系T4-8也在連續(xù)的2年中表現(xiàn)出了最高的單株產(chǎn)量。鹽分脅迫下轉(zhuǎn)BADH基因各個(gè)株系比野生型有較高的K+和Ca2+含量，較低的Na+含量，轉(zhuǎn)基因株系較野生型有較低的臍腐病果率。
　　 通過SeNHX1、BADH單獨(dú)轉(zhuǎn)化以及構(gòu)建雙價(jià)載體共轉(zhuǎn)化的方法獲得了3種類型的轉(zhuǎn)基因煙草。Southern和Northern檢測(cè)結(jié)果表明，外源基因已經(jīng)整合到煙草基因組中，并得到了正確的表達(dá)。轉(zhuǎn)BADH基因煙草在鹽分脅迫下能檢測(cè)到明顯的BADH酶活性和

5、甜菜堿含量。轉(zhuǎn)基因煙草T0代對(duì)鹽分脅迫、氧化脅迫的抗性均較野生型對(duì)照有較大的提高。轉(zhuǎn)基因株系在200 mM NaCl脅迫下較野生型有較高的光合速度。百草枯處理過的野生型葉盤比轉(zhuǎn)基因株系積累了更多的丙二醛，表明野生型受到了更大的氧化脅迫。
　　 已經(jīng)獲得3種轉(zhuǎn)不同基因煙草的T1代，且T1代具有較強(qiáng)的耐滲透脅迫能力。轉(zhuǎn)基因煙草的T0種子均能在含100 mg/L卡鈉霉素培養(yǎng)基上發(fā)芽和正常生長(zhǎng)，其中部分種子能夠在含200 mM NaCl

6、培養(yǎng)基上發(fā)芽并能較好的生長(zhǎng)，而野生型根本不能發(fā)芽。從200 mM甘露醇脅迫1周后，又轉(zhuǎn)移到營(yíng)養(yǎng)液中的生長(zhǎng)1周的情況來看，轉(zhuǎn)基因煙草能較快的恢復(fù)正常的生長(zhǎng)，有新的葉子和根長(zhǎng)出，而野生型卻不能，同時(shí)轉(zhuǎn)基因株系比野生型具有更大的單株鮮重。
　　 轉(zhuǎn)BADH基因番茄在遺傳上是穩(wěn)定的，并且其耐鹽性有了較大的提高。雙基因轉(zhuǎn)化煙草的抗鹽性要好于單基因轉(zhuǎn)化，但SeNHX1基因轉(zhuǎn)化要好于BADH基因轉(zhuǎn)化。說明SeNHX1基因在提高植物耐鹽性方面要