转基因小麦抗旱性生理生化及农艺性状鉴定

发布时间：2017-11-05 07:26

  本文关键词：转基因小麦抗旱性生理生化及农艺性状鉴定

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【摘要】：小麦是我国主要的粮食作物之一,全生育期需水量大,而我国水资源短缺,加之受全球气候变暖等因素的影响,各大麦区每年都会发生不同程度的旱情,干旱已成为我国小麦生产提升的主要制约因素,严重影响着小麦单产提高和国家粮食安全。通过基因工程技术选育抗旱节水型小麦新品种、创制抗旱节水小麦新种质是今后我国小麦生产的一个重要任务。本研究在自然干旱条件下对DREB4A转济麦19及W17转济麦19的T4代转基因株系进行了抗旱性鉴定。在分子检测阳性株系的基础上,结合田间表型选择,各选取了5个优良株系。分别在抽穗期、开花期、灌浆期对入选阳性株系的叶绿素、光和速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等抗旱相关生理、生化指标进行了测定;对阳性株系的产量及农艺性状进行了调查分析;对转基因株系的种子通过室内模拟干旱,对其萌发期的抗旱性能进行了鉴选。主要研究结果如下:1、PCR检测结果:DREB4A转济麦19共检测24个株系,检测到阳性株系24个,阳性率100%;W17转济麦19共检测37个株系,检测到阳性株系36个,阳性率97.3%;结果表明外源基因已整合到小麦基因组,并能稳定遗传。2、抗旱相关生理生化指标分析结果显示:DREB4A、W17两个转基因株系,各项指标测定结果表现类似。各转基因阳性株系,在抽穗期-开花期-灌浆期三个发育时期的叶绿素含量、SOD、POD活性呈先上升后下降的趋势,转基因株系始终高于受体对照,降幅小于对照,在灌浆期差异最显著;光合速率、水分利用效率、叶片相对含水量呈降低趋势,转基因株系皆高于受体对照,降幅小于受体对照,随着干旱胁迫加剧,在灌浆期差异最显著;蒸腾速率、相对电导率和丙二醛含量呈现持续升高的趋势,转基因株系始终低于受体对照,升高幅度也小于受体对照,在灌浆期差异最显著;脯氨酸含量和可溶性蛋白含量呈现逐渐上升的趋势,转基因株系始终高于受体对照,上升幅度高于受体对照。这些结果说明,抗旱相关转录因子基因DREB4A、W17能明显提高小麦的抗旱性能。3、农艺性状调查结果:DREB4A转济麦19、W17转济麦19株系平均株高分别高于受体对照2.0%、2.4%;旗叶长分别高出受体对照4.0%、5.0%,旗叶宽分别高出受体对照1.3%、1.0%,叶面积明显高于受体对照品种。同时,亩穗数分别比受体对照高出3.0%、4.1%。穗粒数分别高于受体对照4.1%、4.9%,千粒重高于受体对照4.5%、6.2%,实际产量分别高于对照6.0%、8.3%,说明在同等水分胁迫情况下,转基因株系比其受体对照具有较强的胁迫抗性,能维持较高的产量水平。4、种子萌发期抗旱性鉴定结果:在水分充足的条件下,两个转基因材料种子的各项抗旱相关指标与受体对照之间无显著差异;在20%PEG-6000胁迫下,两个转基因材料的发芽率、胚芽鞘长度、胚根长度、胚根数均优于受体对照。这一结果表明,DREB4A、W17基因能提高小麦萌发期的抗旱机能。上述研究结果,为抗旱节水小麦种质创制和转基因小麦育种提供了理论指导与方法参考,为进一步开展研究抗旱相关转录因子基因作用的分子机制提供了一定的材料基础。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1

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本文编号：1143215