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应用气孔特异性启动子-KST1改良植物抗旱性的初步探讨

徐春英  
【摘要】: 植物激素脱落酸(ABA)在种子成熟、休眠以及植物对各种各样环境胁迫的适应都起着重要的作用。ABA的重要生理作用之一是促进气孔关闭,而气孔是植物体与外界环境间水分和气体交换的门户,对植物的光合与蒸腾具有重要的调控作用。目前通过提高ABA水平来提高植物的逆境胁迫耐力的研究表明9—顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是干旱胁迫下ABA合成中的关键酶,并且超表达NCED基因可以提高植株的抗旱性;但是如果植物体内积累过多的ABA可能会对植物生长造成不良影响。为了减轻ABA的不利作用,提高其在抗旱中的有利作用,我们研究了气孔特异性启动子-KST1在提高植物抗旱性中的可能作用。 构建了组成型35S、诱导型RD29A、气孔特异表达性KST1启动子驱动AtNCED_3基因表达的真核表达载体,通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,得到了转基因植株。结果显示正常条件下ABA的含量35S转基因植株最高,其次是KST1,RD29A和野生型烟草。干旱条件下转基因烟草ABA含量明显高于野生型,最高是RD29A植株,其次是35S、KST1转基因植株。 比较了35S、RD29A、KST1启动子驱动AtNCED_3的表达对烟草生长和气孔运动以及抗旱性的影响,结果表明35S转基因植株明显生长矮小,发育滞后;RD29A转基因植株生长也比野生型慢一点;KST1转基因阳性苗表型最好,在正常条件下生长旺盛。AtNCED_3基因的表达对气孔运动影响较大,明显促进了暗诱导的气孔关闭。在逆境条件下,转基因烟草抗旱性显著提高,依次是35S,RD29A,KST1转基因植株,都明显高于野生型烟草。 综合以上实验结果,可以得出初步结论:利用AtNCED_3基因来人工调控植物的水分利用效率,KST1启动子是比较理想的实现植物转基因表达调控的基因开关系统。


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