霸王ZxNHX和ZxVP基因改良甜菜抗逆性的研究

发布时间：2017-08-13 03:33

  本文关键词：霸王ZxNHX和ZxVP基因改良甜菜抗逆性的研究

  更多相关文章： 甜菜 ZxNHX ZxVP1-1 耐盐性 抗旱性

【摘要】：土壤盐渍化和干旱是环境非生物胁迫的主要因子,对大多数高等植物、尤其农作物的生长发育造成严重的影响。在极端干旱环境中长期适应生存的荒漠旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)利用液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白Zx NHX将细胞质中Na~+转运至液泡中,一方面保护细胞质遭受Na~+的毒害,另一方面降低了细胞的渗透势,使细胞免受过多失水。糖料作物甜菜因长期生长在较肥沃的土壤中,其耐盐抗旱潜力有限,尤其在苗期对高盐和干旱极为敏感。因此,培育耐盐、抗旱的甜菜新品种(系),对我国西北地区农牧业的可持续发展以及盐碱地和荒漠化土地的改良利用具有重要的意义。鉴于此,本研究以甜菜为材料,在探究其对盐和渗透胁迫的生理响应基础上,采用根瘤农杆菌介导法将霸王ZxNHX和液泡膜H~+-焦磷酸酶基因ZxVP1-1共同转化甜菜,对其耐盐、抗旱性进行了分析。取得的结果如下:1.与对照(未加盐)相比,盐处理(50~150 mmol/L NaCl)使甜菜地上部鲜、干重分别增加70%~90%,Na~+浓度增加4~5倍,叶和侧根中K~+浓度下降35%~50%,贮藏根中脯氨酸含量增加93%,而蔗糖和果糖含量降低40%~50%,葡糖糖含量显著性增加。2.渗透胁迫(-0.5~-1.5 MPa)下,甜菜植株叶片发黄和萎蔫,甚至出现死亡。与对照(0 MPa)相比,渗透胁迫使甜菜地上部鲜重和组织含水量分别降低40%~50%,Na~+浓度增加30%~40%,侧根中K~+浓度下降40%~50%,地上部和贮藏根中脯氨酸含量增加2~3倍,贮藏根中蔗糖显著性增加,果糖和葡萄糖含量没有显著性差异。3.通过基因组DNA水平检测和RT-PCR表达分析,在405株侵染甜菜植株中,获得了40株共表达ZxNHX和ZxVP1-1的甜菜植株,其转化效率为9.8%。4.盐胁迫(400 mmol/L)下,野生型(WT)植株叶片发黄和萎蔫,而共表达ZxNHX和ZxVP1-1基因的植株(T0)生长健壮,具有较高的地上部鲜重和组织含水量。与WT相比,盐胁迫下T0植株地上部积累更多的Na~+、K~+和脯氨酸,叶中溶质渗透势(Ψs)和丙二醛(MDA)含量显著性降低,贮藏根积累更多的蔗糖、果糖和葡萄糖。5.渗透胁迫(-1.0 MPa)均抑制WT和T0植株的生长,相比之下,WT受到抑制程度更为明显。与WT相比,渗透胁迫下T0植株地上部Na~+和Ca2~+浓度分别增加15%~30%,脯氨酸增加40%~50%,鲜重和组织含水量分别增加40%~45%,贮藏根积累更多的蔗糖和果糖。可见,盐能促进甜菜的生长,地上部大量的Na~+和脯氨酸是甜菜适应盐和渗透胁迫的主要策略。共表达ZxNHX和ZxVP1-1基因增加甜菜植株离子区域化能力,使其在盐和渗透胁迫下积累更多的可溶性溶质,降低地上部的渗透势,减轻细胞膜的伤害,从而增强甜菜的耐盐性和抗旱性。
【关键词】：甜菜 ZxNHX ZxVP1-1 耐盐性 抗旱性
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S566.3
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 前言10-12
• 第二章 国内外研究进展12-22
• 2.1 植物液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白12-17
• 2.1.1 植物液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白结构及其表达12-13
• 2.1.2 植物液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白的功能13-16
• 2.1.3 超表达液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因增强植物抗逆性16-17
• 2.2 植物液泡膜H~+-PPase17-20
• 2.2.1 植物液泡膜H~+-PPase的拓扑结构17-18
• 2.2.2 植物液泡膜H~+-PPase的功能18-19
• 2.2.3 超表达液泡膜H~+-PPase基因增强植物抗逆性19-20
• 2.3 甜菜抗逆性研究20-22
• 第三章 盐和渗透胁迫对甜菜生长和溶质积累的影响22-32
• 3.1 材料与方法22-23
• 3.1.1 植物材料及其培养22
• 3.1.2 实验方法22
• 3.1.3 生理指标的测定22-23
• 3.2 结果与分析23-30
• 3.2.1 盐处理对甜菜生长和可溶性溶质积累的影响23-27
• 3.2.2 渗透胁迫对甜菜生长和可溶性溶质积累的影响27-30
• 3.3 讨论30-31
• 3.4 小结31-32
• 第四章 霸王ZxNHX和ZxVP1-1 基因对甜菜遗传转化32-37
• 4.1 材料与方法32-34
• 4.1.1 试验材料32-33
• 4.1.2 农杆菌介导ZxNHX和ZxVP1-1 基因遗传转化甜菜33-34
• 4.1.3 甜菜基因组DNA提取和目的基因的检测34
• 4.1.4 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株半定量表达分析34
• 4.2 结果与分析34-35
• 4.2.1 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株PCR检测34-35
• 4.2.2 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株RT-PCR表达分析35
• 4.3 讨论35-36
• 4.4 小结36-37
• 第五章 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株耐盐性和抗旱性评价37-50
• 5.1 材料与方法37-38
• 5.1.1 植物材料37
• 5.1.2 试验方法37
• 5.1.3 生理指标的测定37-38
• 5.2 结果与分析38-47
• 5.2.1 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株耐盐性分析38-43
• 5.2.2 共表达ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株抗旱性分析43-47
• 5.3 讨论47-49
• 5.4 小结49-50
• 参考 文献50-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：665184