轉GsPPCK1-GsPPCK3基因苜蓿對堿脅迫生理響應機制的研究.pdf

1、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)，是多年生豆科牧草，是一種蛋白含量高，營養(yǎng)豐富的多年生，具有抗逆性強、適應性廣等特點，是改良和開發(fā)堿地的重要模式作物。利用基因工程手段培育獲得耐堿性強的轉基因苜蓿，對充分利用鹽堿地，具有重要的廣闊的發(fā)展前景和較高的應用價值。前期研究發(fā)現，野生大豆來源的堿脅迫應答基因GsPPCK/3，其超量表達的轉基因苜蓿植株的耐堿性提高，但其耐堿的生理機制和分子機理尚不明確。
　　本研究在已有研究基

2、礎上，采用生理生化及分子生物學手段，對轉基因苜蓿在堿脅迫條件下的生理響應和對光合作用的促進作用進行了深入的研究。首先，對轉基因苜蓿進行了扦插擴繁，并進行200 mmol/L NaHCO3處理，測定了有機酸含量的變化、pH調劑相關基因的表達，葉片光合作用生理指標及相關酶活的變化，光合效率相關基因的表達差異。已獲得以下研究結果:
　　(1)獲得耐堿性轉GsPPCK1/3基因苜蓿
　　1)本實驗最終獲得1份耐堿性增強的轉GsPPC

3、K1基因的龍牧806苜蓿新材料。轉基因株系GsPPCK1-5能夠在200 mmol/L的高堿脅迫條件下，具有持續(xù)9d的耐受能力。
　　2)本實驗最終獲得1份耐堿性增強的轉GsPPCK3基因的龍牧806苜蓿新材料。轉基因株系GsPPCK3-8能夠在200 mmol/L的高堿脅迫條件下，具有持續(xù)9d的耐受能力。
　　(2)明確了轉GsPPCK1/3基因苜蓿對堿脅迫的生理響應
　　1)在堿脅迫下，轉基因苜蓿體內的磷酸烯醇式丙

4、酮酸、蘋果酸、草酰乙酸、以及檸檬酸等有機酸均明顯高于對照植株，說明GsPPCK1/3基因的超量表達，提高了細胞內有機酸的積累，更有效的緩解了細胞內堿環(huán)境對苜蓿的傷害，從而提高了轉基因苜蓿的耐堿性。
　　2)在堿脅迫下，轉基因株系中P-H+-ATPase和V-H+-ATPase基因明顯上調表達，由此表明GsPPCK1/3基因的超量表達，提高了細胞膜P-H+-ATPase和液泡膜V-H+-ATPase的表達水平，通過調節(jié)細胞質內外的p

5、H以適應堿脅迫。
　　(3)GsPPCK1/3基因的超量表達促進了轉基因苜蓿在堿脅迫下的光合效率
　　1)在堿脅迫下，轉基因苜蓿的各項光合指標均明顯高于野生型對照，說明轉基因苜蓿的光合效率提高，可以緩解堿脅迫對植株的傷害。
　　2)轉基因苜蓿中C3及C4作用的光合酶酶活力提高，PPCK-PEPC的級聯(lián)作用促進了光合酶酶活的提高，更為有效的提高了轉基因苜蓿在堿脅迫下的光合效率。
　　通過以上結果，可以得出結論，Gs