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文檔簡介
1、棉花是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物,但隨著全球氣候的異常,低溫,干旱等逆境條件嚴(yán)重影響棉花的產(chǎn)量與品質(zhì),轉(zhuǎn)基因抗性育種已成為解決這一問題的重要途徑之一。P-typeATPases是廣泛分布于生命體中的一種重要酶類,與植物生長發(fā)育及抵抗逆境脅迫密切相關(guān),但目前,有關(guān)棉花P-typeATPases卻鮮有報道。本實驗室在Hai7124中克隆了一個編碼P-typeATPases的基因,命名Gbpatp。序列分析表明,該基因可能與植物的生長發(fā)育及逆境脅迫相
2、關(guān)。為了闡明Gbpatp基因功能,本文對沉默Gbpatp同源基因的陸地棉和Gbpatp過量表達(dá)煙草進(jìn)行低溫和干旱脅迫處理,結(jié)果如下:
1.Gbpatp基因響應(yīng)低溫誘導(dǎo)。將Hai7124在2℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),模擬低溫脅迫,qRT-PCR分析Gbpatp基因響應(yīng)低溫誘導(dǎo)后的表達(dá)量。低溫處理2h、4h、8h、12h、24h后Gbpatp基因相對表達(dá)量分別為:3.3261、2.2078、1.4433、1.1412和1.2612,顯著
3、高于低溫處理前的相對表達(dá)量(1),初步認(rèn)為Gbpatp基因響應(yīng)低溫上調(diào)表達(dá)。
2.Gbpatp基因與植物耐低溫能力相關(guān)。利用VIGS技術(shù)沉默陸地棉魯21中和Gbpatp同源的基因后,將VIGS棉花和非沉默棉花(對照)置于2℃光照培養(yǎng)箱,模擬低溫脅迫。48h后,VIGS棉花有3片葉子出現(xiàn)萎蔫,而對照無明顯萎蔫。丙二醛(MDA)是質(zhì)膜過氧化的產(chǎn)物之一,其含量間接反映植物抗逆境能力,MDA含量與植物抵抗逆境的能力呈負(fù)相關(guān);過氧化氫酶
4、(CAT)也是反映植物抵抗逆境脅迫能力的重要指標(biāo)之一,CAT活力與植物抵抗逆境的能力呈正相關(guān)。進(jìn)一步測定上述兩指標(biāo),低溫處理前,VIGS棉花與對照MDA含量分別為:4.7024nmol/g和4.7529nmol/g,處理后,VIGS棉花和非沉默棉花MDA含量分別上升至36.9212nmol/g和21.7031nmol/g,VIG棉花MDA含量顯著高于對照;處理前,VIGS棉花和對照的CAT活力均在180U/(g·min)左右,無顯著差異
5、;處理后,VIGS棉花和對照CAT活力分別為95.2012U/(g·min)和135.0571U/(g·min),VIGS棉花的CAT活力顯著低于對照。
以處理VIGS棉花同樣的方法處理Gbpatp過量表達(dá)T2代煙草。低溫處理48h后,轉(zhuǎn)基因煙草僅有最下部2片葉子出現(xiàn)萎蔫,對照則全部萎蔫;低溫處理前,轉(zhuǎn)基因煙草與對照MDA含量均在2nmol/g左右,無顯著差異。48h后,2個轉(zhuǎn)基因株系和對照MDA含量分別上升為17.66162
6、nmol/g、18.18292nmol/g和26.37982nmol/g,轉(zhuǎn)基因MDA含量顯著低于對照。低溫處理前,轉(zhuǎn)基因植株和對照的CAT活力均在65U/(g·min)左右,無顯著差異。低溫脅迫使2個轉(zhuǎn)基因株系和對照的CAT活力分別降低至:45.3927、43.7821U/(g·min)和15.731U/(g·min),轉(zhuǎn)基因植株的CAT活力顯著高于對照。綜合以上的結(jié)果表明,Gbpatp基因與植物耐低溫能力相關(guān)。
3.Gbp
7、atp基因與植物耐干旱能力相關(guān)。利用濃度為5%、10%、15%和20%的PEG模擬干旱,研究T2代轉(zhuǎn)基因煙草種子的萌發(fā)指標(biāo)(發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽均日)和煙苗生長指標(biāo)(下胚軸長、根長、煙苗活力指數(shù)、株高脅迫指數(shù))。PEG濃度為20%時,轉(zhuǎn)基因植株的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽均日分別為:40%,48%,3.01and11.67d,對照分別為:12%,16%,1.75and13d;此外,轉(zhuǎn)基因植株的下胚軸長、根長、煙苗活力指數(shù)和
8、株高脅迫指數(shù)分別為:1.4cm,10.2cm,34.14和66,對照相應(yīng)數(shù)值為:1cm,4.6cm,9.80和33,以上數(shù)據(jù)表明,在PEG濃度為20%時,轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐旱能力。在其它模擬干旱脅迫條件下,得到與上述相同的結(jié)果。
4.Gbpatp基因促進(jìn)植株的生長。相同栽培條件下,觀察3個轉(zhuǎn)基因株系4-6片真葉期的幼苗生長情況,每個株系取20株苗,測量株高和根長。轉(zhuǎn)基因煙草幼苗的株高和根長在表型上明顯長于對照。轉(zhuǎn)基因株系
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