轉CBF3基因馬鈴薯提高抗冷性的研究.pdf

1、低溫對植物造成的傷害，表現為膜的損傷，活性氧和自由基含量增加以及一些滲透調節(jié)物質的積累等。這些現象的出現主要是由于低溫對植物細胞膜系統(tǒng)的傷害，導致參與生命活動的各種酶的結構被破壞，活性降低，從而使細胞的代謝系統(tǒng)紊亂。植物光系統(tǒng)對低溫脅迫非常敏感，在低溫逆境條件下活性氧的大量積累，導致光合機構因受氧化脅迫而受損傷，光化學效率下降，同時催化光合暗反應的酶活性也因對低溫敏感而降低，最終表現為光合速率的下降。
　　 本研究以擬南芥CBF

2、3（CRT/DRE binding factor 3）基因為目的基因，應用農桿菌介導的轉化法將35SCBF3和rd29ACBF3導入馬鈴薯（Solanum tuberosum L）魯引1號塊莖，實現其在馬鈴薯中過量表達得到轉基因植株，對其進行了分子生物學的驗證及光合生理指標的測定，研究轉AtCBF3基因馬鈴薯對低溫的抗性機理。主要結果如下：
　　 （1）短期及長期低溫處理均導致馬鈴薯葉片光合速率，光合羧化效率，表觀量子效率的下降

3、。轉CBF3基因馬鈴薯葉片降低幅度低于野生型馬鈴薯，誘導型啟動子植株葉片低于組成型啟動子植株。
　　 （2）低溫處理過程中，轉CBF3基因馬鈴薯的最大光化學效率（Fv/Fm）和表觀光合量子傳遞效率（ΦPSII）雖都有所下降，但與野生對照相比，其光抑制抑制程度有較大改善。而轉基因株系非光化學猝滅系數（NPQ）高于野生對照，這說明在低溫弱光脅迫抑制光合碳同化的情況下，轉基因馬鈴薯葉片的NPQ能夠更好地發(fā)揮耗散過剩激發(fā)能、保護光系統(tǒng)的

4、作用。
　　 （3）低溫處理過程中，對轉CBF3基因馬鈴薯葉片PSII供體側、反應中心、受體側進行分析發(fā)現，只有野生型馬鈴薯植株受到輕微傷害，轉基因植株維持較平穩(wěn)的狀態(tài)。轉CBF3基因馬鈴薯增強了光抑制后PSII的修復，與轉CBF3基因馬鈴薯體內較高的活性氧清除酶活性和抗氧化物質含量，降低活性氧的積累有關。
　　 （4）低溫處理條件下，馬鈴薯葉片中H2O2和O2-的積累增加，野生型馬鈴薯中H2O2的含量和O2-生成速率大

5、于轉CBF3基因馬鈴薯。轉CBF3基因馬鈴薯植株中可溶性糖和脯氨酸等可溶性物質的含量高于野生型馬鈴薯。轉CBF3基因馬鈴薯葉片MDA含量和相對電導率比野生型馬鈴薯低，誘導型啟動子植株比組成型啟動子植株低。
　　 （5）短期及長期低溫處理條件下，轉CBF3基因馬鈴薯抗氧化酶活性高于野生型馬鈴薯，降低膜脂過氧化程度，維持膜的穩(wěn)定性，減輕了活性氧對PSII的損傷，維持較高的PSII光化學活性，提高PSII對低溫抗性。
　　 （

6、6）低溫處理條件下，轉CBF3基因馬鈴薯葉片卡爾文循環(huán)關鍵酶活性高于野生型馬鈴薯。低溫處理時馬鈴薯植株碳同化能力快速下降，而PSII只受到輕微傷害是由低溫條件抑制了卡爾文循環(huán)關鍵酶活性造成的。
　　 （7）低溫處理條件下CBF3基因誘導下游某些基因的表達。轉CBF3基因馬鈴薯低溫處理時某些抗性基因的表達高于野生型，提高了馬鈴薯對低溫的耐性。
　　 （8）與野生型相比較,35S:AtCBF3馬鈴薯植株受到嚴重的生長抑制，葉