玉米蛋白激酶基因ZmPti1、ZmPti1-1和ZmCIPK2的抗晨功能分析.pdf

1、玉米是世界主要農(nóng)作物之一。全球水資源短缺，干旱已成為玉米生產(chǎn)發(fā)展的主要限制因素。發(fā)現(xiàn)新的抗旱功能基因，培育抗旱玉米新材料，對于玉米的抗旱遺傳育種具有重要的理論和現(xiàn)實意義。蛋白激酶在植物的抗旱過程中起到了非常重要的作用。
　　 本研究以京178和京501自交系玉米為材料，利用花粉管通道法、基因槍法構(gòu)建受干旱脅迫誘導的蛋白激酶基因ZmPti1、ZmPti1-1、ZmCIPK2的過表達或RNAi株系，進一步分析了這些轉(zhuǎn)基因系的抗旱功能

2、。主要結(jié)果如下:
　　 為了分析ZmPti1的抗旱功能，構(gòu)建了植物表達載體pBPC-ZmPti1-bar，利用花粉管通道法轉(zhuǎn)化玉米，對轉(zhuǎn)ZmPti1基因玉米植株的不同抗旱指標進行了分析。結(jié)果表明，與對照相比，轉(zhuǎn)基因株系的抗旱能力得到了明顯的提高。干旱脅迫下，與對照相比，轉(zhuǎn)ZmPti基因植株具有較少的卷葉，植株高度和干重分別比對照高6.2％和12.6％。轉(zhuǎn)基因植株的穗粒數(shù)和千粒重分別比對照高21.9％和8.7％。在干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基

3、因植株的相對電導率和MDA含量分別比對照低14.8％和18.1％，而相對含水量、可溶性糖和脯氨酸含量則分別比對照高7.3％、2.5％和22.7％。
　　 為了分析ZmPti1-1的抗旱功能，構(gòu)建了植物表達載體35 S-ZmPti1-1-DHA-NOS-pGreen0029，利用浸花法轉(zhuǎn)化擬南芥，對轉(zhuǎn)ZmPti1-1基因擬南芥植株的不同抗旱指標進行了分析。結(jié)果表明，與對照相比，轉(zhuǎn)基因株系的抗旱水平得到了明顯的提高。與對照植株相比，

4、在干旱脅迫下，3個轉(zhuǎn)基因株系的存活率分別為70％，76％和87％，顯著高于野生型29％的存活率。干旱脅迫下，與對照相比，轉(zhuǎn)ZmPti1-1基因擬南芥植株具有較少的枯萎葉。轉(zhuǎn)基因植株的種子重比對照高58.7％。在干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因植株的相對電導率和MDA含量分別比對照低13.7％和17.7％，而相對含水量、可溶性糖和脯氨酸含量則分別比對照高7.1％、3.6％和22.5％。
　　 為了進一步分析ZmP ti1-1對玉米抗旱性的影響，

5、構(gòu)建了植物表達載體pGreen0229-ZmPti1-1，利用基因槍法轉(zhuǎn)化玉米，對轉(zhuǎn)ZmPti1-1基因玉米植株的不同抗旱指標進行了分析。結(jié)果表明，與對照相比，轉(zhuǎn)基因株系的抗旱能力得到了明顯的提高。干旱脅迫下，與對照相比，轉(zhuǎn)ZmPti1-1基因植株具有較少的卷葉，植株高度和干重分別比對照高8.2％和14.4％。轉(zhuǎn)基因植株的穗粒數(shù)和千粒重分別比對照高22.2％和8.8％。在干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因植株的相對電導率和MDA含量分別比對照低20.4

6、％和24.1％，而相對含水量、可溶性糖和脯氨酸含量則分別比對照高9.4％、9.0％和24.1％。
　　 CIPK是參與滲透脅迫、鹽、低溫、脫落酸(abscisic acid，ABA)和糖等信號轉(zhuǎn)導途徑的、植物所特有的一類蛋白激酶。ZmCIPK2（GenBank接受號為EF158033）是一個新的玉米CIPK激酶基因。組成型表達ZmCIPK2基因的擬南芥種子發(fā)芽和發(fā)芽后幼苗的早期生長對干旱脅迫超敏感。為了分析ZmCIPK2的抗旱功

7、能，構(gòu)建了RNAi表達載體pGreen0229-ZmCIPK2 Sense-GFP-ZmCIPK2 Antisense，利用花粉管通道法轉(zhuǎn)化玉米，ZmCIPK2基因在RNAi玉米中的表達水平下降直至完全沉默。結(jié)果表明，與對照相比，RNAi株系的抗旱性得到了明顯的提高。干旱脅迫下，與對照相比，ZmCIPK2基因RNAi植株具有較少的卷葉。在干旱脅迫下，ZmCIPK2 RNAi株系的相對電導率和MDA含量分別比對照低16.1％和17.5％，