轉(zhuǎn)pprⅠ基因油菜在133Cs，88Sr脅迫下的耐受性分析.pdf

1、重金屬、干旱、鹽漬和低溫等各種非生物環(huán)境脅迫會(huì)使綠色植物的生長發(fā)育受到顯著的影響，與其它環(huán)境污染物一樣，放射性核素常常通過人類采礦、冶煉生產(chǎn)、核能利用以及戰(zhàn)爭等方式進(jìn)入自然環(huán)境，其中137Cs、3H、90Sr、239Pu及235U等是非常常見的放射性核素，它們一旦進(jìn)入土壤和水體環(huán)境會(huì)形成嚴(yán)重的放射性污染，對環(huán)境易造成持續(xù)長久的影響，最后通過食物鏈進(jìn)入到人體，嚴(yán)重危害人類健康。由于以傳統(tǒng)的技術(shù)對放射性污染環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，其修復(fù)代價(jià)昂貴，耗時(shí)

2、巨大，不利于大面積的機(jī)械化操作。植物生物技術(shù)和分子生物學(xué)的發(fā)展為我們研究植物耐輻射分子機(jī)理和改進(jìn)新的耐輻射品種開辟了一條新的途徑。利用轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)改良植物品種，加強(qiáng)植物對各種逆境的脅迫抗性，特別是對放射性核素的抗性和耐受性，是目前治理核素污染的一種比較經(jīng)濟(jì)和有效的手段。
　　耐輻射異常球菌（Deinococcus radiodurans）R1是在極端環(huán)境中分離出來的一種球菌，對極端電離輻射、紫外線、干燥、強(qiáng)氧化劑和一些化學(xué)誘變劑

3、顯示出驚人的抗性。從耐輻射奇球菌中克隆出轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子pprI基因，利用GroESL控制下的穿梭質(zhì)粒，將pprI基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌中表達(dá)，并對轉(zhuǎn)pprI基因的大腸桿菌(E.coli.)在非生物脅迫下的耐受性作了廣泛的研究，在0.65M NaCl脅迫下，PprI蛋白表達(dá)菌株能正常生長，PprI蛋白提高了大腸桿菌細(xì)胞對鹽脅迫和其他非生物脅迫（如氧化脅迫、滲透脅迫和熱休克脅迫等）的耐受性。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，把pprI基因通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)方法轉(zhuǎn)化到甘藍(lán)

4、型油菜植株（84100-18，玻里馬細(xì)胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系）中，轉(zhuǎn)基因油菜植株表現(xiàn)出高達(dá)350mM的NaCl脅迫抗性。
　　本研究以本實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化了pprI基因的T2代甘藍(lán)型油菜(Brassica napus L.)作為研究材料，通過露地盆栽試驗(yàn)和砂培實(shí)驗(yàn)，利用轉(zhuǎn)基因油菜和非轉(zhuǎn)基因油菜研究核素積累效應(yīng)以及油菜對核素脅迫的生理響應(yīng)，分析pprI異源表達(dá)對提高甘藍(lán)型油菜核素抗性的作用。主要研究結(jié)果如下:
　　1、用0、0.5、1、5

5、、10、20mmol/L的Cs+和Sr2+溶液分別單一處理轉(zhuǎn)pprI基因與非轉(zhuǎn)基因油菜種子，研究了油菜種子的萌發(fā)率、胚根長、胚芽長及單株鮮重。研究結(jié)果表明，隨著Cs+和Sr2+兩種鹽溶液濃度的增大，種子的萌發(fā)都明顯受到抑制，且濃度越大，抑制作用越強(qiáng)，萌發(fā)率越低;Cs+和Sr2+兩種鹽溶液濃度為20mmol/L時(shí)，種子萌發(fā)率最低。但在這兩種核素的脅迫下，轉(zhuǎn)pprI基因油菜種子的萌發(fā)率略高于非轉(zhuǎn)基因油菜種子:Cs+脅迫時(shí)轉(zhuǎn)基因種子萌發(fā)率為4

6、0.7％，而非轉(zhuǎn)基因種子萌發(fā)率為32％;Sr2+脅迫時(shí)，轉(zhuǎn)基因種子萌發(fā)率為41％，非轉(zhuǎn)基因種子萌發(fā)率為35％。而種子萌發(fā)后，其胚根和胚芽長度會(huì)隨著Cs+或Sr2+濃度的增大而減小，單株鮮重也呈現(xiàn)減少趨勢，但轉(zhuǎn)基因油菜萌發(fā)種子的胚根和胚芽長度大于非轉(zhuǎn)基因油菜種子，說明轉(zhuǎn)pprI基因油菜種子具有較強(qiáng)的Cs+或Sr2+抗性。
　　2、在砂土培養(yǎng)和壤土培養(yǎng)條件下，轉(zhuǎn)基因油菜與非轉(zhuǎn)基因油菜幼苗對Cs+或Sr2+的吸收量隨著脅迫濃度的增加而增

7、加。與非轉(zhuǎn)基因油菜相比，轉(zhuǎn)基因油菜根系中核素的含量大于非轉(zhuǎn)基因油菜根系;但轉(zhuǎn)基因油菜地上部分核素的含量卻小于非轉(zhuǎn)基因油菜，說明轉(zhuǎn)基因油菜根部吸收和固著核素的能力高于非轉(zhuǎn)基因油菜。
　　3、在不同濃度的Cs+或Sr2+脅迫下，隨核素濃度增加，非轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)基因油菜苗葉片中的丙二醛(MDA)，脯氨酸(Pro)含量逐漸增加，根系活力均表現(xiàn)為不斷減弱，植株葉片的可溶性蛋白、POD和SOD活性以及葉綠素都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;但在同一脅迫濃

8、度(0.5、1、5、10mmol/L)和(0.5、1、5、10mmol/kg)的Cs+或Sr2+處理后，轉(zhuǎn)基因油菜的丙二醛含量總低于非轉(zhuǎn)基因油菜，轉(zhuǎn)基因油菜的脯氨酸，葉綠素，可溶性蛋白含量，POD和SOD均高于非轉(zhuǎn)基因油菜，而轉(zhuǎn)基因油菜的根系活力也略高于非轉(zhuǎn)基因油菜。研究表明:轉(zhuǎn)pprI基因油菜比非轉(zhuǎn)基因油菜具有更強(qiáng)的應(yīng)對Cs+或Sr2+脅迫的抗性能力。
　　以上研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)pprI基因油菜比非轉(zhuǎn)基因油菜具有更強(qiáng)的應(yīng)對Cs+或