抗旱相关基因对玉米和拟南芥的转化

【摘要】： 干旱强光可造成植物的渗透胁迫和氧化毒害。植物体可以在体内积累甜菜碱以缓解渗透胁迫。植物体内的过氧化氢酶(CAT)可以有效清除植物体内产生的H_2O_2。但是CAT在植物体内主要存在于过氧化物体中，而干旱强光等胁迫条件下，叶绿体是产生活性氧的主要部位。因此将合成甜菜碱的关键酶基因-badh导入植物体中，将CAT定向导入叶绿体中对于提高植物的抗旱性具有重要的作用。 将豌豆过氧化氢酶基因(融合二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因的转运肽片段以引导基因产物定位于叶绿体)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因构建到p3301载体上。将构建好的载体转化玉米和拟南芥，玉米在含有20mg/L除草剂的培养基上筛选得到25个株系，拟南芥在0.5％(v/v)的除草剂下筛选得到10个株系。通过PCR、RT-PCR、植株总蛋白Western blot等检测，证明目的基因已经整合到玉米和拟南芥基因组中，并能在拟南芥中转录和翻译。转基因拟南芥的抗性生理实验表明，在20％PEG_(6000)渗透胁迫条件下转基因拟南芥的质膜损伤程度、叶绿素降解程度和PSⅡ的受损伤程度都显著低于野生型，转基因拟南芥的渗透势下降幅度比野生型大。表明在渗透胁迫条件下转基因拟南芥抵抗渗透胁迫能力比野生型强。转badh和cat基因的拟南芥抗旱的原因在于过量表达了CAT和BADH，提高拟南芥的抗渗透胁迫，减少渗透胁迫对植物造成的伤害。转基因玉米为大田育种打下基础，转基因拟南芥为干旱代谢生理研究提供了材料。