轉GmST2基因棉花的耐鹽性研究.pdf

1、鹽脅迫嚴重阻礙植物的生長發(fā)育、限制農作物的產量增加和品質提升。超過20％的世界耕地受到鹽脅迫的影響且有逐年增加的趨勢。因此，增強農作物的耐鹽性能夠使鹽堿地得到更加有效的利用。棉花作為一種主要經濟作物及纖維作物，對于促進國民經濟的發(fā)展起著重要作用。棉花較一些主要的農作物像水稻、小麥、玉米的耐鹽性要高。雖然如此，高濃度的鹽仍會對棉花的生長發(fā)育和產量造成嚴重的影響。因而，通過生物技術提高棉花的耐鹽性，培育棉花耐鹽新品種，有利于鹽堿地的充分開發(fā)

2、利用。
　　轉錄因子可以調控下游多個脅迫相關基因的表達，在轉基因作物遺傳改良中，可通過轉入一個關鍵的轉錄因子，使得不同信號途徑的脅迫相關功能基因同時表達而增強作物的耐逆性。GmST2基因是從大豆中克隆出來的NAC家族轉錄因子，可通過與脅迫相關基因啟動子區(qū)域的順式作用元件特異性的結合，調控下游逆境相關基因的表達，從而提高轉基因植物的耐逆性。
　　本工作將來自大豆的GmST2基因轉入棉花中，獲得了轉基因棉花。通過對幼苗苗期生理生

3、化指標的測定和種子出苗實驗對其耐鹽性進行了初步測定，并通過實時熒光定量PCR對其耐鹽的機制進行初步的探究，以期待了解過表達GmST2基因在棉花中提高耐鹽性的機制。
　　本工作采用農桿菌介導的棉花莖尖轉化法獲得轉基因植株，轉化幼苗經過除草劑篩選和PCR檢測，陽性植株移至大田獲得T1代植株，T1代植株南繁通過人工授粉讓其自交結實。PCR、Southern雜交檢測T2代轉基因植株，結果表明，GmST2基因整合到棉花基因組中。
　　

4、以3個轉GmST2基因的棉花株系(S1、S2、S12)和對照魯1138作為實驗材料，對棉花葉片進行離體耐鹽性的鑒定，不同鹽濃度下棉花離體葉片形態(tài)變化表明，在400mM和600mM鹽處理下，轉基因株系的耐鹽性好于對照，且葉綠素含量高于對照。
　　采用沙培的方法種植各株系棉花，測定了鹽脅迫前和250mM鹽濃度處理1天、7天、14天、21天的轉基因株系及對照植株的生理指標。實驗結果表明，鹽處理前，各棉花株系在相對含水量、滲透保護物質含量

5、、抗氧化酶活性、光合及熒光參數、葉片離子含量等生理指標差異不顯著。鹽脅迫處理后，轉基因棉花的K+/Na+、離子含量(Na+、K+)、相對含水量、滲透保護物質的積累、抗氧化酶活性、光合及熒光參數要高于對照株系。野生型對照株系的離子滲漏和滲透勢要高于轉基因株系，野生型植株的膜損傷更嚴重。生理生化指標表明，轉基因植株的耐鹽性要好于對照。
　　種子萌發(fā)實驗表明在0mM和50mM鹽濃度下各棉花株系的出苗及長勢沒有明顯的差異，隨著鹽濃度的升高

6、，各棉花株系的生長及出苗都受到抑制，當鹽濃度達到150mM時，對照植株的出苗率及長勢明顯低于轉基因株系，說明轉基因的耐鹽性好于對照植株。
　　為了對轉基因植株耐鹽的機制有一個初步的認識，依據GmST2基因在大豆以及擬南芥中過表達而引起的脅迫相關基因的表達量的變化，來確定GmST2基因能否在棉花中調控相關基因的表達。qRT-PCR結果表明GmST2基因上調了部分棉花脅迫相關基因的表達，如與棉花Na+、K+離子運輸相關的基因GhNHX

7、1、GhAKT1、GhSOS1，棉花抗氧酶合成相關基因GhSOD1，滲透保護物質合成相關基因GhP5CS等基因，但是棉花內源的GhNAC1基因的表達卻受到抑制。
　　東營實驗田數據顯示轉GmST2基因棉花的籽棉產量高于野生型對照的，表明轉基因棉花的耐鹽性要好于對照。
　　以上結果表明，轉GmST2基因棉花的耐鹽性要好于對照，過表達GmST2基因可能通過促進滲透調節(jié)物質的合成、調整細胞Na+、K+的選擇性運輸，保持細胞較高的K