抗凍基因轉(zhuǎn)擬南芥抗凍機(jī)理及在玉米自交系中表達(dá)初步研究.pdf

1、適宜溫度是作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要環(huán)境因子。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，冷害和凍害常年發(fā)生，作物生產(chǎn)常因凍害而遭受巨大損失。玉米是全國乃至世界第一大糧食作物，提高其抗凍能力對于增加玉米產(chǎn)量和改善玉米品質(zhì)意義重大。利用基因工程技術(shù)，將已有的抗凍基因直接轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)使其過量表達(dá)，能夠直接有效的提高其抗凍能力，較傳統(tǒng)育種技術(shù)，周期短，見效快。本試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上，選擇7個(gè)抗逆候選基因的過表達(dá)擬南芥材料（總計(jì)22個(gè)株系）進(jìn)行抗凍性鑒定，以哥

2、倫比亞野生型和空載體型擬南芥作為對照，篩選出抗凍性較強(qiáng)的轉(zhuǎn)AT1G07890基因擬南芥株系，研究其基因?qū)M南芥的生長發(fā)育和生理代謝等的影響。擬南芥AT1G07890基因在玉米中的同源基因?yàn)镚RMZM2G137839，通過對玉米自交系進(jìn)行qRT-PCR，來觀察GRMZM2G137839基因在玉米抗低溫自交系(KR701、B125)以及玉米低溫敏感自交系（黑8834、昌7-2）凍害脅迫處理前后的基因表達(dá)情況，為開展玉米抗凍基因工程來提供有力

3、理論的依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在7個(gè)抗逆候選基因的過表達(dá)擬南芥的材料中，轉(zhuǎn)AT1G07890基因型比其它轉(zhuǎn)基因型、野生型和空載體型擬南芥株系在凍害脅迫處理后存活率高，電導(dǎo)率和含水量低，說明其抗凍能力強(qiáng)。⑵在正常生長條件下，轉(zhuǎn)AT1G07890基因型與野生型和空載體型擬南芥的葉片及根系生長發(fā)育無顯著差異，說明轉(zhuǎn)AT1G07890基因?qū)M南芥的正常生長沒有影響。⑶轉(zhuǎn)AT1G07890基因型在4℃和0℃的低溫萌發(fā)試驗(yàn)中均比野生

4、型和空載體型擬南芥萌發(fā)更早，萌發(fā)率更高。⑷轉(zhuǎn)AT1G07890基因型葉綠素的含量在正常生長條件下與野生型和空載體型擬南芥幼苗無明顯的差異，凍害脅迫后轉(zhuǎn)基因型的葉綠素含量與之相比更高。⑸轉(zhuǎn)AT1G07890基因型MDA的含量在正常生長條件下與野生型和空載體型擬南芥幼苗無明顯的差異，凍害脅迫后轉(zhuǎn)基因型MDA的含量低于野生型和空載體型擬南芥幼苗的，說明其細(xì)胞膜受到的損害較輕。⑹轉(zhuǎn)AT1G07890基因型SOD和POD的活性在凍害脅迫處理前與野

5、生型和空載體型擬南芥幼苗無顯著差異，脅迫后轉(zhuǎn)基因型SOD和POD的活性明顯高于野生型與空載體型擬南芥幼苗的，因?yàn)榭寡趸赶到y(tǒng)可以提高植株抗凍的能力，說明轉(zhuǎn)AT1G07890基因提高了擬南芥幼苗抗凍的能力。⑺轉(zhuǎn)AT1G07890基因型可溶性糖和Pro的含量在凍害脅迫處理前與野生型和空載體型擬南芥幼苗是無顯著差異的，脅迫后轉(zhuǎn)基因型可溶性糖和Pro的含量明顯高于野生型與空載體型擬南芥幼苗的，因?yàn)闈B透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以提高植株抗凍的能力，說明轉(zhuǎn)AT1

6、G07890基因提高了擬南芥幼苗抗凍的能力。⑻玉米自交系在凍害脅迫處理前，GRMZM2G137839基因在KR701、B125、黑8834和昌7-2玉米自交系幼苗中的表達(dá)量無明顯差異，KR701較高。凍害脅迫后，GRMZM2G137839在4份玉米自交系幼苗的表達(dá)量都升高了，抗凍玉米自交系品種KR701和B125上升幅度大，敏感玉米自交系品種黑8834和昌7-2上升幅度低，可見GRMZM2G13783基因在玉米自交系幼苗受到凍害脅迫時(shí)上