转35S:AtDREB1A基因地被菊花高温胁迫耐性增强的机理研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FalyE981521
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地被菊花(Ground cover Chrysanthemum)是菊花(Chrysanthemum morifolium)中的一个品种群,具有观赏性好,养护粗放,适应力强,繁殖容易等优点,在城市园林绿化方面具有独特的优势。但随着全球气温变暖,高温成为植物生长面临的重要逆境因子之一。高温胁迫对植物生长乃至生存的负面影响日益凸显,尤其在夏季高温高湿地区,一些优良地被菊花品种的应用和推广却受到很大限制,甚至连最基本的存活率也难以保障。本研究为深入了解DREB1A及其调节子网络调节机制奠定了基础,为利用基因工程手段培育更优良的耐高温地被菊花新材料提供了基因储备。在地被菊花’Fall Color’品种中,过量表达拟南芥AtDREB1A基因增强了植株对高温胁迫的耐性。在45℃下进行高温胁迫处理,恢复三周后,表型观察结果表明,与野生型相比,转35S:AtDREB1A基因株系在高温胁迫下具有更高的存活率达70%;花芽分化进程观察结果表明,高温胁迫下所有植株花芽分化受到抑制,与野生型相比,转基因植株花芽分化受抑制程度有所减弱,提早开花12天。以上观察结果证明,与野生型植株相比,转基因植株对于高温环境的适应能力有较大的增强。通过测定叶片电导率、丙二醛含量以及可溶性蛋白含量等生理指标,发现这些指标的变化都与外源基因的整合和表达具有相关性,因此推测外源AtDREB1A基因的插入可能影响了转基因植株在高温胁迫条件下的多种代谢调节,从而增强了转基因植株的膜保护能力、膜脂过氧化能力等。为了解转基因植株具有更强高温胁迫耐性的分子机理,通过抑制性差减杂交方法(SSH),分离得到74个菊花DREB1A调节子基因;通过cDNA macroarray方法,检测了在高温胁迫下,DREB1A调节子基因在野生型植株(WT)、转基因植株中的表达模式。转基因植株中,在胁迫早期信号转导,转录相关基因被增强;在中期有新陈代谢相关基因上调;在后期有光能合成基因被显著上调。转基因植株高温胁迫耐性的增强与光能合成基因的表达量上调有关。通过测定植株CO2光合速率,Rubisco活性和SPS活性,进一步证实转35S: AtDREB1A基因植株的耐高温陛与光能合成相关基因的表达量增强有关。
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