TERF1-LeERF2雙價載體構(gòu)建及其轉(zhuǎn)基因旱稻綜合抗逆生理研究.pdf

1、提高作物抗逆性一直是作物育種及分子生物學(xué)領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容。近年來，利用生物技術(shù)改善作物抗逆性的研究主要是通過轉(zhuǎn)單一抗性基因來實現(xiàn)的。植物在逆境中，通過基因表達(dá)調(diào)控體系來抵御脅迫所造成的不良反應(yīng)，這種基因表達(dá)調(diào)控主要是轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控。轉(zhuǎn)錄因子可以通過與相應(yīng)的順式作用元件結(jié)合，同時調(diào)控與同類抗逆性狀有關(guān)的多個基因的表達(dá)，使植物作出適應(yīng)逆境脅迫的代謝調(diào)整。利用轉(zhuǎn)錄因子有效地調(diào)控抗逆相關(guān)基因來改善植物的綜合抗性，正在成為實現(xiàn)作物抗

2、逆高產(chǎn)的重要途徑。 早稻(Oryza sativa L．)是近年來正在發(fā)展的一種新型品種類型，被喻為21世紀(jì)的新糧源。在生產(chǎn)上干旱、低溫和高鹽等環(huán)境逆境嚴(yán)重限制早稻生產(chǎn)水平的提高。培育具有綜合優(yōu)良農(nóng)藝性狀的旱稻品種已成為目前旱稻抗逆研究的主要目標(biāo)。 TERF1和LeERF2是兩個多功能的ERF蛋白，能夠整合不同的脅迫信號途徑。TERF1可引起滲透脅迫和鹽脅迫相關(guān)的osmotin的組成型表達(dá)，LeERF2參與調(diào)控osmot

3、in及與低溫耐性相關(guān)的cor15a和rd17的表達(dá)；在煙草中的研究表明，轉(zhuǎn)TERF1、LeERF2基因能提高煙草多方面的抗性。本研究將TERF1，LeERF2構(gòu)建雙價載體，分別將TERF1，LeERF2以及所構(gòu)建的雙價載體轉(zhuǎn)入早稻。對T1代轉(zhuǎn)基因幼苗進(jìn)行不同程度旱、冷、鹽脅迫處理，對植株抗逆相關(guān)生理指標(biāo)進(jìn)行測定，主要結(jié)果如下： 1、構(gòu)建了雙價植物表達(dá)載體p1301-TERF1-LeERF2。 2、通過對農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的共培

4、養(yǎng)介質(zhì)、分化培養(yǎng)基、侵染前重懸液及篩選及分化前干燥處理愈傷等步驟的優(yōu)化，提高抗性愈傷發(fā)生率最高達(dá)15倍以上；顯著提高了分化率。分別將TERF1、LeERF2及p1301-TERF1-LeERF2轉(zhuǎn)化5個早稻品種：秦愛、旱297、旱65、旱502及新株型(NPT)，得到不同轉(zhuǎn)化株系共257個。外源基因以單拷貝形式整合在轉(zhuǎn)基因植株中，在后代中穩(wěn)定遺傳并符合孟德爾分離比率。 3、對轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行不同程度的干旱(PEG)、NaCl及冷處

5、理，對植株抗逆相關(guān)生理指標(biāo)分析結(jié)果表明：逆境脅迫下，轉(zhuǎn)基因旱稻在表形上表現(xiàn)出較旺盛的長勢，在株高、葉綠素含量以及干、鮮重方面均比對照有不同程度的增加。光合及葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)表明，轉(zhuǎn)基因旱稻保持較強(qiáng)的CO<,2>同化力和光能轉(zhuǎn)化能力，較對照有更好的光保護(hù)機(jī)制，PSⅡ有較高的穩(wěn)定性和保護(hù)性調(diào)節(jié)能力，從而維持較高的凈光合速率(Pn)；Fv/Fm值能夠在脅迫后恢復(fù)到正常水平，說明其光系統(tǒng)未受到不可逆的傷害。在保護(hù)酶方面，轉(zhuǎn)基因植株逆境下SOD、P

6、OD、CAT活性增加，并有長期保持較高的抗氧化酶活性的能力，這種強(qiáng)的活性氧代謝功能為其在脅迫下的生存提供了保證。 4、不同逆境脅迫處理后的結(jié)果均表現(xiàn)出：轉(zhuǎn)雙價基因株系的抗逆性>轉(zhuǎn)單個基因株系>對照植株的現(xiàn)象，說明TERF1及LeERF2基因在提高早稻對干旱、低溫及鹽脅迫上有一定的加性效應(yīng)。通過對轉(zhuǎn)單、雙價基因株系抗逆指標(biāo)差異的對比分析，初步明確了轉(zhuǎn)基因早稻中TERF1、LeERF2基因的表達(dá)所引起的逆境生理變化，為闡明TERF1