轉(zhuǎn)GsPPCK1-GsPPCK3基因苜蓿對(duì)堿脅迫生理響應(yīng)機(jī)制的研究.pdf

1、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)，是多年生豆科牧草，是一種蛋白含量高，營(yíng)養(yǎng)豐富的多年生，具有抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，是改良和開發(fā)堿地的重要模式作物。利用基因工程手段培育獲得耐堿性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因苜蓿，對(duì)充分利用鹽堿地，具有重要的廣闊的發(fā)展前景和較高的應(yīng)用價(jià)值。前期研究發(fā)現(xiàn)，野生大豆來(lái)源的堿脅迫應(yīng)答基因GsPPCK/3，其超量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因苜蓿植株的耐堿性提高，但其耐堿的生理機(jī)制和分子機(jī)理尚不明確。
　　本研究在已有研究基

2、礎(chǔ)上，采用生理生化及分子生物學(xué)手段，對(duì)轉(zhuǎn)基因苜蓿在堿脅迫條件下的生理響應(yīng)和對(duì)光合作用的促進(jìn)作用進(jìn)行了深入的研究。首先，對(duì)轉(zhuǎn)基因苜蓿進(jìn)行了扦插擴(kuò)繁，并進(jìn)行200 mmol/L NaHCO3處理，測(cè)定了有機(jī)酸含量的變化、pH調(diào)劑相關(guān)基因的表達(dá)，葉片光合作用生理指標(biāo)及相關(guān)酶活的變化，光合效率相關(guān)基因的表達(dá)差異。已獲得以下研究結(jié)果:
　　(1)獲得耐堿性轉(zhuǎn)GsPPCK1/3基因苜蓿
　　1)本實(shí)驗(yàn)最終獲得1份耐堿性增強(qiáng)的轉(zhuǎn)GsPPC

3、K1基因的龍牧806苜蓿新材料。轉(zhuǎn)基因株系GsPPCK1-5能夠在200 mmol/L的高堿脅迫條件下，具有持續(xù)9d的耐受能力。
　　2)本實(shí)驗(yàn)最終獲得1份耐堿性增強(qiáng)的轉(zhuǎn)GsPPCK3基因的龍牧806苜蓿新材料。轉(zhuǎn)基因株系GsPPCK3-8能夠在200 mmol/L的高堿脅迫條件下，具有持續(xù)9d的耐受能力。
　　(2)明確了轉(zhuǎn)GsPPCK1/3基因苜蓿對(duì)堿脅迫的生理響應(yīng)
　　1)在堿脅迫下，轉(zhuǎn)基因苜蓿體內(nèi)的磷酸烯醇式丙

4、酮酸、蘋果酸、草酰乙酸、以及檸檬酸等有機(jī)酸均明顯高于對(duì)照植株，說(shuō)明GsPPCK1/3基因的超量表達(dá)，提高了細(xì)胞內(nèi)有機(jī)酸的積累，更有效的緩解了細(xì)胞內(nèi)堿環(huán)境對(duì)苜蓿的傷害，從而提高了轉(zhuǎn)基因苜蓿的耐堿性。
　　2)在堿脅迫下，轉(zhuǎn)基因株系中P-H+-ATPase和V-H+-ATPase基因明顯上調(diào)表達(dá)，由此表明GsPPCK1/3基因的超量表達(dá)，提高了細(xì)胞膜P-H+-ATPase和液泡膜V-H+-ATPase的表達(dá)水平，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)外的p

5、H以適應(yīng)堿脅迫。
　　(3)GsPPCK1/3基因的超量表達(dá)促進(jìn)了轉(zhuǎn)基因苜蓿在堿脅迫下的光合效率
　　1)在堿脅迫下，轉(zhuǎn)基因苜蓿的各項(xiàng)光合指標(biāo)均明顯高于野生型對(duì)照，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因苜蓿的光合效率提高，可以緩解堿脅迫對(duì)植株的傷害。
　　2)轉(zhuǎn)基因苜蓿中C3及C4作用的光合酶酶活力提高，PPCK-PEPC的級(jí)聯(lián)作用促進(jìn)了光合酶酶活的提高，更為有效的提高了轉(zhuǎn)基因苜蓿在堿脅迫下的光合效率。
　　通過(guò)以上結(jié)果，可以得出結(jié)論，Gs