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乙烯作为植物体内五大内源激素之一,对植物叶、花的衰败、果实成熟及生长发育等生理过程起着重要的作用。源自微生物的ACC脱氨酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylicaciddeaminase,ACDS)可以将乙烯生物合成的直接前体物(ACC)分解成α-丁酮酸和氨,有效抑制乙烯的生物生成,从而达到延缓衰老的目的。本实验以ACDS基因(分别由组成型启动子CaMV35S、衰老特异表达启动子SAG12和花特异表达启动子CHSA驱动)转化矮牵牛得到的抗性苗为材料,经PCR分子鉴定、PCR-southern杂交和southern杂交鉴定,获得的转基因植株栽入温室中,进行形态观测和生理生化指标测定,评价外源基因ACDS在矮牵牛中的表达特征和转基因植株的抗衰老特性,为选育抗衰老转基因花卉品种提供理论依据。得到以下结果:
1.通过PCR鉴定,从306个抗性植株中共获得81株阳性植株,其中CaMV35S启动子阳性植株34株,CHSA启动子阳性植株25株,SAG12启动子阳性植株22株。在PCR检测为阳性的植株中选取5株进行PCR-Southern和Sothern杂交,供试植株均表现出阳性杂交信号,表明这些植株确属转基因植株,ACDS基因已成功整合到矮牵牛基因组中。
2.观测发现,转基因植株普遍比非转基因植株的花冠直径增大。第一批栽培的3种转基因植株的分枝数都明显少于对照植株;SAG12启动子植株的最长分枝大于对照植株,而CHSA启动子和CaMV35S启动子植株的最长分枝则小于对照植株。第二批栽培的转基因植株中,分枝数最少的是CaMV35S启动子植株,最多的是CHSA启动子植株,对照植株和SAG12启动子植株的分枝数相当;CHSA启动子和SAG12启动子植株的最长分枝均大于对照植株,CaMV35S启动子植株的最长分枝明显最短并小于对照植株。多数CaMV35S启动子植株出现生长延迟和花色加深,个别SAG12启动子植株表现为花色嵌合体。
3.生理指标的测定结果,SOD活性,CaMV35S启动子植株最高,而CHSA启动子和SAG12启动子植株与对照比较互有升降;MDA含量,CaMV35S启动子植株较低,CHSA启动子和SAG12启动子植株略高,对照植株最高;相对电导率,3种转基因植株都低于对照,其中CaMV35S启动子植株最低。这些结果提示。CaMV35S启动子转基因矮牵牛抗衰老特性最好,CHSA启动子和SAG12启动子转基因矮牵牛的抗衰老特性与非转基因矮牵牛的差别不大。
4.乙烯代谢相关指标分析结果,3种启动子的转基因植株中均有高于对照植株的ACC脱氨酶活性和低于对照植株的乙烯释放量,表明3种启动子的转基因矮牵牛中的ACC脱氨酶基因得到了一定程度的表达。经过重复取样比较离体花的保鲜期,发现3种启动子转基因植株的花衰老均比对照植株有所延迟,其中CaMV35S启动子植株的花衰老延迟较多。