異源表達芥菜BjMATE增強紫花苜蓿耐酸鋁脅迫的機理
摘要：【目的】酸鋁脅迫是南方農業生產面臨的主要環境脅迫之一。研究鄉土植物對酸鋁脅迫的適應機理,發掘并利用優良基因培育抗酸耐鋁作物新品種,從而為紫花苜蓿分子遺傳改良奠定基礎。【方法】貴州省草業研究所紫花苜蓿遺傳改良組前期已從貴州鄉土資源平壩苦油菜中克隆獲得BjMATE,并將其構建過量表達載體。采用組織培養和花器官浸泡法分別對紫花苜蓿和擬南芥進行遺傳轉化,根據NPT抗性基因和特異基因設計引物對轉化材料進行分子鑒定,并采用qRT-PCR進行表達量的鑒定。利用水培法平行比較轉基因和對照紫花苜蓿在酸、鋁和酸鋁組合脅迫條件下的發芽率、幼苗生長狀況,以及在長時間弱酸鋁脅迫條件下的幼苗地上和地下部分的生長變化。采用酶標儀檢測酸、鋁以及酸鋁組合脅迫條件下轉基因和對照紫花苜蓿根系中POD、SOD、CAT等抗氧化酶的活性和MDA含量的變化,同時在BjMATE過表達的擬南芥中采用qRT-PCR的方法分析酸鋁代謝途徑的關鍵基因AtMATE、AtPIN2、AtALS3、AtALMT1和AtSTOP1在脅迫條件下的表達變化,并對其調控關系進行討論。【結果】過量表達BjMATE的擬南芥和紫花苜蓿的陽性率分別為100%與66.7%,候選紫花苜蓿和擬南芥轉基因株系中BjMATE的表達量分別比對照上調63.02和76.87倍。過量表達BjMATE紫花苜蓿株系OEMs-5和對照中苜1號紫花苜蓿的發芽率在正常、酸脅迫、鋁脅迫和酸鋁組合脅迫條件下都沒有顯著差別,但是其發芽勢在脅迫條件下顯著優于對照中苜1號。在長時間弱脅迫條件下,OEMs-5的株高與對照沒有顯著區別,但在鋁離子脅迫和酸鋁組合脅迫條件下,其的生物產量和根系伸長顯著優于對照中苜1號。抗氧化酶活性和MDA含量在OEMs-5與中苜1號中的變化不盡相同。POD和SOD的活性在脅迫處理后的2個材料中都顯著上升,但只有SOD的活性在2材料間差異顯著。C
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