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转AtCBF1基因烟草的抗冻性和抗旱性研究

宋达峰  
【摘要】:在秋末冬初许多植物通过低温驯化的方式,感受环境中较低的但不至于引起冻害的低温从而增加对冻害的抵御能力。目前关于在低温驯化过程中所涉及到的有关基因的结构、功能和这些基因是如何感受到低温信号的研究正在大量的开展,并已取得一定的进展。拟南芥转录激活因子CBF/DREB1(C-repeating binding factor/Dehydration-responsive element 1)基因家族是拟南芥中能与胞嘧啶重复序列识别的结合蛋白,具有一个典型的AP2/EREBP结构域。CBF基因在低温驯化中控制一系列低温反应基因的表达,从而增加植物抵御冻害的能力。本文以转AtCBF1基因的烟草植株为主要研究对象,探讨转基因烟草在低温和干旱胁迫中抗冻性和抗旱性形成的作用机理。主要结果如下: 1.对AtCBF1转化植株后代进行卡那霉素抗性筛选等遗传分析,在T2代获得2个单位点插入的转基因纯系植株,并收获了T3代种子。对转基因纯系植株进行PCR鉴定,经过Southern杂交分析证明AtCBF1基因已经整合到烟草基因组上,并对转基因植株进行Northern杂交检测。 2.对转基因烟草进行抗冻性检测,采用电解质渗漏法和直接观察来检测经冻害后的野生型和转基因烟草的伤害情况。电解质渗漏法实验中发现在—6.7℃温度处理时,转基因烟草的存活率为30.8±20.9%,而野生型的存活率为18.5±4.2%。在相对较高的—6.0℃温度处理时,转基因烟草的存活率达70.8±19.6%,而野生型的值为47.0±18.7%。在直接观察中发现经过—8.5℃环境中处理的野生型小苗的叶片颜色明显变黄,叶片严重萎蔫;而转基因小苗的颜色呈绿色,叶片萎蔫程度轻于野生型。转基因烟草经冷冻处理后,叶片的褪绿现象明显减轻。说明转AtCBF1基因的烟草在低温条件下受到的伤害比野生型烟草有较明显的减轻。 3.对野生型和转基因烟草进行叶绿素荧光值测定,发现经—8.5℃低温处理后,转AtCBF1基因的转基因烟草植株的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均明显高于野生型的烟草。说明转基因烟草对叶绿体的保护作用要强于野生型烟草。 4.通过对野生型和转基因烟草进行脯氨酸含量测定,来分析转基因烟草后代抗逆性。结果显示野生型烟草在未经低温驯化条件下体内脯氨酸含量仅有55μg/g FW,而转基因烟草体内脯氨酸含量达到160μg/g FW。说明AtCBF1基因的超表达可以引起脯氨酸在烟草植株体内的大量积累,从而提高转基因烟草的抗逆性。


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