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马铃薯StSUT2-RNAi转基因株系的抗逆性研究

李春燕  
【摘要】:马铃薯(Solanum tuberosum L.)是茄科植物,它是谷物、蔬菜和饲料的高产组合,是世界上四种主要农作物之一。植物蔗糖转运蛋白(sucrose transporter,SUT)主要负责蔗糖从“源”器官到“库”器官的长距离运输,还控制蔗糖在植株体内的分配,影响植物的生长和发育,决定作物的产量和品质。马铃薯SUT家族分别为StSUT1、StSUT2和StSUT4,近期研究表明StSUT1和StSUT4影响马铃薯植株的生长、块茎的产量和光周期调控基因的表达,而StSUT2的生理功能仍不清楚。本研究以马铃薯栽培种“夏波蒂”品种及其StSUT2表达下调的转基因株系RNAi-1和RNAi-2为材料,分析其在应对高盐、干旱、低温、高温等非生物胁迫条件下植株所表现出的耐受性差异,分析了非转基因植株与转基因株系对糖饥饿胁迫的耐受性差异,以及油菜素内酯(Brassinosteroid)对糖饥饿胁迫的影响;用q TR-PCR方法,分析逆境胁迫前后非转基因植株和野生型植株中油菜素内酯信号通路相关基因以及细胞壁形成相关的基因的表达量,从而探讨StSUT2基因对马铃薯逆境耐受性的调控机制。实验结果如下:转基因株系StSUT2-RNAi和非转基因植株在非生物胁迫下的形态学有一定差异。(1)StSUT2-RNAi株系在一定25、50 mmol/L NaCl浓度下,转基因株系StSUT2-RNAi的鲜重、新叶数、茎节数、株高高于野生型。由此初步表明StSUT2-RNAi株系耐盐性高于野生型植株。(2)转基因株系StSUT2-RNAi和非转基因植株盆栽苗经干旱处理,非转基因植株在处理7天时叶片开始卷曲、茎杆倒伏,而转基因株系RNAi-1、RNAi-2分别在9天和12天时叶片开始萎蔫、茎秆倒伏。这一结果初步表明StSUT2-RNAi株系耐旱性高于非转基因植株。(3)转基因株系StSUT2-RNAi和非转基因植株盆栽苗经-2℃低温胁迫处理,非转基因植株在处理1 h时叶片开始萎蔫、出现水渍状、茎杆倒伏,而RNAi-1、RNAi-2株系分别在处理2.5 h、4 h时叶片才开始萎蔫、茎杆倒伏。这一结果初步表明StSUT2-RNAi株系的低温耐受性高于非转基因植株。(4)转基因株系StSUT2-RNAi和非转基因植株盆栽苗经42℃高温胁迫处理,非转基因植株和RNAi-1株系在胁迫2.5 h时叶片开始萎蔫、茎杆倒伏;而RNAi-2株系在5 h后成熟叶片萎蔫、茎杆倒伏。由此初步表明StSUT2-RNAi株系的高温耐受性高于非转基因植株。(5)转基因植株StSUT2-RNAi和非转基因植株在糖饥饿、BR处理下形态学响应表明:耐受糖饥饿胁迫高于野生型;BR处理对野生型植株根的抑制作用较强。(6)在正常生长条件下和盐胁迫处理条件下,两个StSUT-RNAi转基因株系中St BRI基因的表达量显著高于非转基因植株。由此表明StSUT2可能通过影响St BRI基因的表达而提高对盐胁迫的耐受性。在正常生长条件和蔗糖饥饿胁迫下,两个StSUT-RNAi转基因株系中St DHE基因的表达量显著高于非转基因植株。由此表明StSUT2可能通过影响St DHE基因的表达而调节马铃薯细胞壁的形成,这可能是转基因株系的茎在糖饥饿胁迫下易倒伏的主要原因。


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