转基因紫花苜蓿生理特性及其对碱胁迫的响应

发布时间：2020-10-14 13:05

　　 紫花苜蓿(Medicago stativa L.),豆科苜蓿属,多年生草本植物,是目前为止种植最广泛的牧草作物之一。但是紫花苜蓿中的木质素成分会降低其在牲畜体内的消化率,影响紫花苜蓿的经济价值。4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是紫花苜蓿中木质素合成途径的关键酶,通过下调4CL酶含量可有效降低紫花苜蓿中木质素含量。目前利用反义RNA技术,将紫穗槐中的4CL基因反义转入紫花苜蓿中,成功获得转反义4CL基因紫花苜蓿。但在优良转基因紫花苜蓿品种扩大培养时却面临一个严峻的问题——土地盐碱化。中国土壤盐碱化问题日趋严重,已成为限制我国农牧业发展的一个重要因素。而转基因低木质素紫花苜蓿应对土壤碱胁迫的生理机制,目前未见报道。本实验材料采用已获得的转反义4CL基因低木质素紫花苜蓿,研究其生理特性,同时研究土壤碱胁迫对T1代转基因紫花苜蓿生理生化及基因表达方面的影响。研究取得如下进展:(1)通过目的基因PCR检测,确定T1代紫花苜蓿为阳性转基因紫花苜蓿,表明反义4CL基因已成功遗传给下一代,并且能够正常表达。酶活性及木质素含量测定的结果表明,反义4CL基因的导入能有效降低4CL酶的合成,T0代转基因紫花苜蓿木质素含量较野生型紫花苜蓿下降了54.44%。对T0代和T1代转基因紫花苜蓿净光合速率测定结果显示,同等光照强度下,转基因型紫花苜蓿的净光合速率均高于野生型。实验结果说明,反义4CL基因的导入在有效降低紫花苜蓿木质素含量的同时并不影响紫花苜蓿的正常生长,且同等光照强度下,转反义4CL基因紫花苜蓿的净光合速率要高于野生型紫花苜蓿。(2)抗碱性生理研究了野生型和T1代转基因紫花苜蓿过氧化氢(H_2O_2)、超氧自由基(O_2~-?)等活性氧,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸、叶绿素含量及叶片的相对电导率。研究结果显示,较野生型紫花苜蓿而言,转基因型紫花苜蓿H_2O_2、O_2~-?等活性氧含量较低,MDA含量及叶片相对电导率并无明显的趋势变化,CAT、POD抗氧化酶活性随碱处理浓度的增加无显著性差异。这说明转基因型紫花苜蓿对外界环境的改变敏感程度低,受碱胁迫伤害小,耐碱性高。(3)测定碱胁迫下野生型和T1代转基因紫花苜蓿抗氧化物酶系的基因表达情况,结果显示,野生型紫花苜蓿三类SOD基因及CAT基因表达情况随碱处理浓度的增加,变化趋势明显,表现出很强的应激性。POD基因表达量在各个处理浓度组之间无显著性差异。而转基因紫花苜蓿Mn-SOD、Fe-SOD及CAT基因表达趋势平缓,各个处理浓度组之间无显著性差异。Cu/Zn-SOD及POD基因则表现出高表达量。结合三种酶基因表达情况来看,野生型紫花苜蓿基因表达量要高于转基因型。基因表达量是对酶活性方面的分子补偿,野生型紫花苜蓿基因表达呈现高应激性,而转基因紫花苜蓿基因总体变化趋势不明显,从分子水平上说明转基因紫花苜蓿的敏感程度低,耐受性好。
【学位单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S541.9
【部分图文】：

图 2-1 T0 代紫花苜蓿的 PCR 鉴定Fig. 2-1 PCR identification of T0 generation alfalfa：2000 bp DNA marker；1-15：15 个 T0 代紫花苜蓿样品；16：野生型紫花苜蓿M: 2000 bp DNA marker；1-15: 15 T0 generation alfalfa samples；16: wild alfalfa T1 代紫花苜蓿的鉴定结果如图 2-2 显示：6 个 T1 代样品基因组 D出目的片段，大小在 729 bp 左右，而野生型紫花苜蓿基因组 DNA 并。说明外源 4CL 基因成功的由 T0 代遗传至 T1 代紫花苜蓿中，由此转反义 4CL 基因紫花苜蓿。图 2-2 T1 代紫花苜蓿的 PCR 鉴定M 1 2 3 4 5 6 7729 bp

图 2-1 T0 代紫花苜蓿的 PCR 鉴定 PCR identification of T0 generation ；1-15：15 个 T0 代紫花苜蓿样品；er；1-15: 15 T0 generation alfalfa sam鉴定结果如图 2-2 显示：6 个 T1在 729 bp 左右，而野生型紫花苜因成功的由 T0 代遗传至 T1 代花苜蓿。4 5 6 7 8 9 10 11 12

第 2 章 转反义 4CL 基因紫花苜蓿的生理特性野生型紫花苜蓿。T0 代转基因紫花苜蓿与 T1 代转基因紫花苜蓿在光照强度小 1500 μmol m-2 s-1时的净光合速率几乎相同，两者没有明显差异。当光照强度于 1500 μmol m-2 s-1时，T1 代转基因紫花苜蓿净光合速率较 T0 代转基因紫花蓿而言明显下降，但仍高于野生型紫花苜蓿。
【参考文献】

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3 郭鹏;张万筠;杨宝灵;姜健;;盐碱胁迫下紫花苜蓿的生理学及解剖学特征比较[J];大连民族学院学报;2014年05期

4 蔺吉祥;高战武;王颖;于兴洋;邵帅;李晓宇;;盐碱胁迫对紫花苜蓿种子发芽的协同影响[J];草地学报;2014年02期

5 王保平;董晓燕;董宽虎;;盐碱胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性的影响[J];草地学报;2013年06期

6 王小山;朱平华;鲍国成;顾洪如;;盐碱胁迫对紫花苜蓿根、茎和叶重要养分离子平衡的影响[J];江苏农业科学;2013年07期

7 周岩;张洁;袁重要;马俊;;紫花苜蓿转基因技术及其应用的研究进展[J];生物技术通报;2012年08期

8 晋学娟;翟衡;;不同盐碱胁迫对红地球/贝达嫁接苗生长及光合作用的影响[J];中外葡萄与葡萄酒;2012年03期

9 龙明秀;许岳飞;何学青;廖允成;;NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化酶活性的研究[J];草地学报;2012年01期

10 赵秀娟;韩雅楠;蔡禄;;盐胁迫对植物生理生化特性的影响[J];湖北农业科学;2011年19期

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本文编号：2840701