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SOS基因在紫花苜蓿中的表达及其抗逆性研究

秦楚  
【摘要】:紫花苜蓿是一种多年生的豆科牧草,具有较高的营养价值,但土壤的盐渍化严重制约了紫花苜蓿的产量。采用常规育种方法对它们进行种质改良不仅周期长而且成效低。随着现代分子生物学技术的发展,利用基因工程技术改良紫花苜蓿耐盐性成为紫花苜蓿改良育种的主要方式。本文在高效的紫花苜蓿再生体系的基础上,以子叶节为外植体,通过农杆菌介导法将拟南芥基因SOS1-SOS2-SOS3导入到紫花苜蓿“阿尔冈金”中,经筛选获得了转基因阳性植株,并对其进行抗逆性鉴定。主要研究结果如下:(1)经PCR检测、除草剂抗性筛选和RT-PCR鉴定,证明外源基因已整合到紫花苜蓿的基因组中,共获得12株转基因阳性植株,阳性率为80%。(2)以转基因和野生型植株为材料进行盆栽耐盐性鉴定,分别用100、200和300 mmol/L的NaCl溶液处理植株,胁迫6 d后,进行耐盐指标的测定,结果如下:转基因和野生型植株之间的表型存在明显差异,即野生型植株叶片明显变黄,并且出现萎蔫和枯萎迹象。在不同盐浓度处理下,所有植株的株高均有所增长,但在100和200 mmol/L的NaCl处理下,转基因植株的长势显著高于野生型植株。测定盐胁迫下各植株的生理生化指标。结果表明:随着处理时间的增加,所有植株的叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势,且野生型植株叶绿素含量均低于转基因植株;在100和200 mmol/L的NaCl处理下,转基因植株的细胞膜透性、SOD活性和Pro含量的增加量均小于野生型植株,而POD、CAT活性和可溶性糖含量的增加量均大于野生型;各植株中MDA含量均下降,且野生型植株下降的更为明显。通过测定处理前后转基因和野生型植株根系中的Na+和K+含量。结果表明:处理后,转基因植株根系中Na+的积累比野生型植株少,而K+的吸收多于野生型植株。说明:当在100和200 mmol/L的NaCl处理下,转基因植株发挥SOS途径的作用,促进Na+外排,减轻了 Na+离子对植物细胞的毒害,提高了紫花苜蓿的耐盐性。而在300 mmol/L的NaCl处理下,转基因和野生型植株的耐盐指标差异不明显。(3)以转基因和野生型植株为材料进行水培抗旱性鉴定。分别用5%、10%和20%的PEG 6000处理植株,胁迫5 d后,进行抗旱指标的测定。结果如下:在5%和10%PEG浓度胁迫下,各植株的SOD、POD活性和叶绿素、可溶性糖含量均呈现下降趋势,且野生型植株下降更为明显;各植株的CAT活性均增加,且转基因植株的CAT活性增加显著;转基因植株中的MDA和Pro的增加量均低于野生型植株。说明:在5%和10%的PEG胁迫下,转基因植株的生理指标变化明显,抗旱性有所提高,而在20%PEG胁迫下,二者差异不大。


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