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表达sttrxf转基因拟南芥植株的耐盐性分析析(二)

2021-06-14 16:30编辑: www.51jrft.com51今日论文网
马铃薯对盐分很敏感,盐胁迫是影响其产量和品质的重要原因之一。通过RT-PCR克隆的方法,获得马铃薯TrxF全长为549 bp,编码为182个氨基酸多肽组成的开放阅读框(ORF),命名为StTrxF,预测分子量为44.17 kDa、理论等电点(pI)为5.23。本研究通过蘸花法将StTrxF的cDNA导入拟南芥植株中,使其异源过量表达,得到转基因拟南芥纯系植株。然后通过盐胁迫处理培养一定周期后对野生型和转基因拟南芥植株分别进行耐盐离体鉴定和盆栽鉴定,分析野生型拟南芥和转基因拟南芥植株的表型特征并对其对耐盐生理指标进行测定。结果表明过表达StTrxF基因的纯系转基因植株在盐胁迫条件下,其生长态势都显著优于野生型植株,转基因植株的耐盐性显著提高。也为更加深入探索研究耐盐碱作物提供了实验依据,为植物耐盐生物基因工程提供了理论参考。关键词 马铃薯,拟南芥,耐盐性,盐胁迫,StTrxF
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1试验材料 3
2.2 StTrxF基因转化拟南芥 4
2.2.1转化用农杆菌的准备 4
2.2.2蘸花法转化用拟南芥 4
2.3 转基因植株的PCR分析 5
2.4 转基因植株的qRTPCR分析 6
2.5 转基因植株耐盐性的离体鉴定 6
2.6 转基因植株耐盐性的盆栽鉴定 6
2.7 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定 6
2.8 丙二醛(MDA)含量测定 6
2.9 脯氨酸(Pro)含量测定 7
2.10 数据分析 7
3 结果与分析 7
3.1转基因植株的PCR检测 7
3.2转基因植株耐盐性分析 8
3.3转基因植株耐盐生理指标的测定 11
4 讨论 13
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 引言
处在盐渍环境中的植物,其生长不能阻止盐分的进入亦不能彻底排除盐分,只能是通过不同的生理途径或部分盐环境适应,使其无害化或少受伤害来保持正常的生理活动,当植物处于盐胁迫条件下是,主要 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072
表现特征是生长缓慢,代谢受到抑制,植物干重显著下降,叶片变黄,甚至可能会出现严重的盐斑,叶枯萎及更严重的植物死亡[1]。植物耐盐机制较多,涉及范围广泛,其中生理水平的自我调节是检验植物耐盐能力的主要机制,而植物对盐胁迫的响应机制又主要表现为渗透调节和离子区域化,其中渗透调节则是最为重要的[2],参与渗透调节的物质既有无机物也有有机物,但是细胞中在渗透上既有活性又无毒害作用。植物表现耐盐性的显著特征之一即是具有较高的渗透调节能力[3]。许多植物还通过离子的吸收和区域化的调节来抵抗或减少盐胁迫,当植物受到盐胁迫时,会发生细胞膨压下降,并诱使质子泵活性增加以刺激一系列渗透调节过程[4]。同样地,在盐胁迫条件下,细胞质膜协变产生原因首先是受到了盐胁迫影响,导致细胞膜的损伤[4]。植物中重要的保护酶系统有SOD、POD等,他们相互配合协作以去除膜脂过氧化产生的活性氧,最终达到保护膜结构的作用[57]。在世界的许多地方,盐分对农业和环境一直都是一种严重的威胁[8]。植物的耐盐性与各种耐盐相关基因和信号转导途径有着十分重要关系,近年来,耐盐相关基因已经被许多研究人员从各种盐生植物中克隆出来,并通过模式植物转化的方法进行了研究和功能验证[9]。通过使用盐胁迫特异性表达序列标签(EST)和cDNA微阵列用于筛选与胁迫相关的基因,然后在拟南芥中过量表达,对初步筛选的基因的功能进行探索和研究,接着再利用酵母双杂交等技术对基因间相互关系及基因产物间的相互作用做进一步研究分析[10]。通过这些研究可以发现重要的与耐盐相关基因,更全面地了解植物盐胁迫耐受机制,从而为合理科学地利用生物基因工程方法进行耐盐作物的培育奠定基础[11]。
据世界粮食及农业组织(FAO)的数据显示,2013年,中国马铃薯种植面积和产量均居世界第一[8],是继水稻、玉米、小麦后的第四大粮食作物[12]。 同时,马铃薯在提供营养丰富的食物、确保国家粮食安全、帮助农民富裕和实现农业的可持续化发展方面发挥越来越重要的作用。 因此,马铃薯也得到了世界各国、特别是发展中国家的高度重视,对于农业和农村经济来说将发挥愈加重要的作用。在中国耕地和水资源相对紧缺,这些优点无疑将具有很大的吸引力。还具有效益高、产业链长、营养价值高等价值优势,且种植面积也在逐年增加。此外,马铃薯还含有其他粮食作物中所没有的类胡萝卜素和抗坏血酸[13]。因此,营养学家就表示,马铃薯是较好的全价营养食物,具有较高的营养价值:每餐只吃马铃薯和高蛋白牛奶就可以基本上得到人体所需要的大部分营养[14]。然而目前,中国马铃薯行业暂不能满足我国马铃薯市场需求的发展,而我国马铃薯精淀粉年均市场需求量在40万吨以上,在马铃薯的生产上还存在着如病虫害发生严重、产品品质优良率低等诸多问题,致使农业种植者的收入微薄、种植积极性低迷[12]。我国当前产量无法满足需求,3/4以上仍需从国外进口[10]。但是,由于马铃薯组织和细胞培养技术成熟,植物再生相对较容易,可以使用各种手段进行遗传转化,而且也可以通过块茎无性繁殖的方法将转基因特性传递给后代,因此,马铃薯也是最早一批转基因技术获得成功的植物[15]。所以马铃薯转基因新技术的探索研究就显得越加重要和紧迫。
硫氧还蛋白 Thioredoxin (Trx)是一类高度保守的低分子量蛋白质。在植物、细菌、酵母和动物中广泛分布着Trx。Trx 又根据氨基酸序列的不同,分为家族Ⅰ和家族Ⅱ 2 个家族[16]。Trx具有对细胞生长、基因转录和抑制细胞凋亡等进行调节的功能,并且它与硫氧还蛋白还原酶(TrxR)和烟碱腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)一起构成生物体内重要的硫氧还蛋白系统,在保持体内稳定的氧化还原状态中发挥重要作用[17]。硫氧还蛋白基因(Trx)也具有抵抗干旱、耐热,抗氧化胁迫和对拮抗基因表达进行调控等的能力,因此,我们可以通过转基因技术将硫氧还蛋白基因引入目标植物中,以改良植物物种相关遗传性状[18],在提高植物的耐盐抗逆性方面将发挥积极作用。
因此,随着分子生物学理论探索与研究的不断深入和科研技术的不断发展,植物耐盐性的研究将取得更大的进展和突破,将会有越来越多的与耐盐相关的基因和信号转导路径被揭示[9]。这对于耐盐碱作物的改良培育、发展和土壤盐碱地的科学防控治理将具有重大现实意义:通过深入探索研究马铃薯转基因技术在植物耐盐性和耐盐相关生理指标的关系,可为耐盐碱作物在生物基因工程方面的新的探索与研究提供更多参考依据。

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