论文部分内容阅读
随着温室效应的日益加剧,全球气温不断升高,园艺生产面临着高温胁迫的严峻考验。番茄是一种重要的经济作物,也是世界范围内分布广、消费多的主要蔬菜。番茄喜温,但不耐高温,夏秋季局部地区出现的异常高温严重抑制番茄的生长发育,如何缓解高温胁迫,已成为当务之急,利用基因工程的方法培育耐高温品种是重要的途径之一。本实验以中蔬六号番茄野生型(WT)和获得的转反义SlNAC1基因株系(A1、A4、A6)为试材,观察了高温胁迫下植株的生长状况,测定了高温胁迫下叶片净光合速率(Pn)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(?PSII)、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化氢(H2O2)含量、超氧阴离子(O2?-)含量、抗氧化酶活性等生理指标以及热响应基因和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的表达量。主要结果如下:(1)通过NCBI查得该基因的全长mRNA序列,设计特异引物,利用RT-PCR的方法获得该基因的全长cDNA,SlNAC1全长954bp,开放阅读框906bp,编码302个氨基酸。将SlNAC1::GFP融合蛋白在洋葱表皮细胞中瞬时表达,利用激光共聚焦显微镜观察到该融合蛋白定位于细胞核中。(2)将SlNAC1的编码区与pBI121载体重组,成功构建了反义表达载体,利用农杆菌介导的叶盘法转化番茄,通过PCR及qRT-PCR筛选到了反义抑制SlNAC1表达的转基因植株。(3)高温胁迫后,WT和转反义基因植株的生长都受到抑制,但是转基因植株要比WT萎蔫的更加严重;高温胁迫降低了番茄植株的Pn、Fv/Fm和?PSII,并且转基因植株降低的幅度要比野生型植株的大。(4)高温胁迫下,番茄体内REC、MDA的含量明显增加,并且转基因番茄植株的增加幅度高于WT植株。高温胁迫导致转基因和野生型植株脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的含量增加,并且转基因植株的积累量要低于WT植株的积累量。(5)高温胁迫下,番茄体内H2O2、O2?-的含量明显增加,转基因番茄植株H2O2含量和O2?-的积累量高于野生型番茄。高温胁迫导致转基因植株和野生型植株抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性都增加,过氧化物酶(POD)的活性降低,但是与转基因植株相比,野生型番茄植株维持相对较高的抗氧化酶活性。同时,对抗氧化酶相关基因(FeSOD、APX)的表达量进行检测显示,转基因植物中的抗氧化酶基因的表达量低于野生型植株。(6)高温胁迫下,转基因植株和野生型植株的热激蛋白相关基因(HSP70、HSP90、sHSP17.4、sHSP17.6)的表达显著提高,但是与转基因植株相比,野生型植株的表达量提高的更加显著。高温胁迫下,转基因植株和野生型植株的SPS的表达量有一定程度的下降,但是转基因植株中的下降程度比野生型植株下降的更加明显。上述结果表明,抑制SlNAC1的表达降低了番茄植株高温胁迫下的抗性。SlNAC1的抑制表达降低了植物中HSPs和渗透调节物质的积累,从而降低了对植物生理平衡的调节作用,并且SlNAC1的抑制表达降低了植物的抗氧化酶的活性,因而导致的大量ROS的积累,严重破坏光合机构,加剧对植物细胞的伤害。结果表明SlNAC1在调节番茄的高温抗性中起着正调控作用。