论文部分内容阅读
干旱是植物生长发育以及作物产量的主要限制因素,植物在自身的生长发育中进化出了多种途径以提高植物在水分缺失时的干旱抗性。其中,泛素-26S蛋白酶体在植物抵抗非生物胁迫过程中起着重要的作用。在泛素化过程中,泛素连接酶E3起着关键的作用。SCF复合体是E3中的一个关键组分,其中的一个亚基F-box在SCF复合体。同时,F-box在植物应对各种生物和非生物胁迫过程中也起着重要的作用。 在先前的研究中,从小麦山农16中克隆了一个F-box基因,并命名为TaFBA1。研究发现,过表达TaFBA1基因可以提高转基因烟草的干旱抗性,但会导致转基因烟草在正常情况下与野生型表现出相异的表型。本研究拟采用胁迫诱导型启动子RD29A的方法,继续研究转基因烟草的抗旱性及其抗旱机理,并消除过表达该基因对植物生长发育所带来的影响。主要结果如下: (1)首先获得诱导型转基因烟草RD29A∷ TaFBA1,并通过多种方式对转基因烟草进行鉴定,发现转基因烟草中TaFBA1基因可以受到干旱的诱导,并随干旱程度的加剧表达量升高。因此,所获得的转基因植株可以用于后续试验。 (2)表型观察显示,过表达转基因烟草与野生型在幼苗和成苗阶段均表现出不同的生长状态,而诱导型转基因烟草表型与野生型之间没有明显的差异。说明诱导表达TaFBA1可以消除过表达该基因所带来的影响。 (3)水分胁迫下RD29A∷ TaFBA1转基因烟草较野生型具有较高的种子萌发率;干旱胁迫和复水试验发现,RD29A∷ TaFBA1转基因烟草在幼苗阶段和成苗阶段均具有较高的干旱抗性,可以在干旱胁迫下保持较高的存活率和生物量。另外,与野生型相比,干旱胁迫下RD29A∷ TaFBA1转基因烟草具有相对稳定的光合作用。 (4)干旱胁迫下,与野生型相比,RD29A∷ TaFBA1转基因烟草可以维持较高的水分保持能力。转基因烟草具有较高的相对含水量,较低的水分散失速率以及较低的渗透势。同时,RD29A∷ TaFBA1转基因烟草中具有较高的可溶性糖和脯氨酸含量,说明TaFBA1的表达可以促进部分渗透调节物质的积累,从而降低渗透势,促进植物体内的水分保持,提高植物对干旱的抗性。 (5)干旱胁迫下,与野生型相比,RD29A∷ TaFBA1转基因烟草具有较高的抗氧化能力。转基因烟草中H2O2含量以及O2·-产生速率均低于野生型,说明所受氧化胁迫较轻;转基因烟草中MDA含量以及电解质外渗速率也低于野生型,说明转基因烟草的膜相对稳定。RD29A∷ TaFBA1转基因烟草中抗氧化酶(如SOD、CAT、APX、POD等)的活性均高于野生型,同时其相关基因的表达量也较高,这表明转基因烟草具有较高的氧化抗性可能是由于具有较高的抗氧化酶活性。 (6)通过以获得的TaFBA1基因的启动子,构建了表达载体proTaFBA1∷GUS,转化烟草,获得转基因植株。通过GUS染色,发现该基因主要在叶片中表达,且其表达受干旱所诱导,说明TaFBA1基因在小麦中也可以受到干旱胁迫的诱导,从而表达量提高,以提高小麦对干旱的抗性。