甜菜堿提高轉(zhuǎn)基因番茄耐熱性研究.pdf

1、植物在生長發(fā)育的過程中,面臨著多種逆境脅迫。高溫是夏季常見的一種非生物脅迫因子,對作物的生長和產(chǎn)量造成嚴重的影響。植物在進化的過程中,積累可溶性物質(zhì)應對各種環(huán)境脅迫。甜菜堿是目前研究最多,也是最有效的相溶性物質(zhì)之一,可以提高植物對低溫、高溫、鹽脅迫等的耐性。本實驗以轉(zhuǎn)膽堿氧化酶(codA)基因的番茄和轉(zhuǎn)甜菜堿醛脫氫酶(BADH)基因的番茄為材料,并對野生型番茄施加甜菜堿,研究甜菜堿對提高番茄在種子萌發(fā)期、幼苗生長期耐熱性的生理機制。主要

2、結(jié)果如下:
　　 1、番茄種子吸脹時期高溫處理后,轉(zhuǎn)codA基因番茄種子相對電導率低于野生型番茄種子,萌發(fā)率高于野生型番茄種子:萌發(fā)時期高溫處理后轉(zhuǎn)codA基因番茄種子萌發(fā)率高于野生型番茄種子。轉(zhuǎn)codA基因番茄種子耐熱性高于野生型番茄種子。
　　 2、外源低濃度的甜菜堿處理提高了野生型番茄種子在高溫脅迫下的萌發(fā)率,提高了對高溫的耐性。
　　 3、高溫脅迫下,轉(zhuǎn)codA基因番茄種子中熱激蛋白基因的表達水平高于野生

3、型番茄種子,HSP70含量高于野生型番茄。
　　 4、高溫脅迫降低番茄葉片的光合速率。野生型番茄光合速率、表觀量子效率、羧化效率的下降幅度明顯高于轉(zhuǎn)codA基因番茄。高溫脅迫下轉(zhuǎn)codA基因番茄維持較高的光合速率,提高了光合作用對高溫的耐性。
　　 5、葉綠素熒光分析結(jié)果表明:轉(zhuǎn)codA基因番茄提高了PSⅡ?qū)Ω邷孛{迫的耐性。這種耐性的提高與PSⅡ反應中心對高溫脅迫的耐性提高有關(guān)。
　　 6、高溫脅迫下番茄體內(nèi)H2

4、O2,O2-的積累明顯增加,轉(zhuǎn)codA基因番茄葉片中活性氧的積累較少,而且轉(zhuǎn)codA基因番茄葉片中CAT1基因表達水平高于野生型番茄。高溫脅迫下轉(zhuǎn)codA基因番茄通過維持較高的抗氧化物酶活性增強活性氧清除能力,減輕活性氧對光合機構(gòu)的傷害。
　　 7、外源施加甜菜堿同樣提高了番茄葉片光合作用和PSⅡ反應中心對高溫的耐性。
　　 8、從鹽脅迫的菠菜中克隆甜菜堿醛脫氫酶(BADH)基因,構(gòu)建真核表達載體,利用農(nóng)桿菌介導的葉盤法

5、轉(zhuǎn)化番茄,用PCR和western雜交的方法對帶卡那霉素抗性的轉(zhuǎn)基因番茄植株進一步檢測,獲得了轉(zhuǎn)BADH基因的番茄植株。
　　 9、轉(zhuǎn)BADH基因提高了番茄葉片光合作用對高溫的耐性。
　　 10、高溫誘導HSP70的積累,轉(zhuǎn)codA基因番茄和轉(zhuǎn)BADH基因番茄葉片中HSP70含量高于野生型番茄；轉(zhuǎn)codA基因番茄類囊體膜上HSP70含量高于野生型番茄:外源施加甜菜堿同樣提高了高溫下番茄葉片中HSP70的含量。
　　

6、 11、高溫導致PSⅡ反應中心的損傷,尤其是D1蛋白的降解,造成D1蛋白含量的降低。轉(zhuǎn)codA基因和轉(zhuǎn)BADH基因番茄D1蛋白含量高于野生型番茄,而且外源施加甜菜堿番茄葉片中D1蛋白含量高于未施加甜菜堿的番茄。
　　 以上結(jié)果表明,轉(zhuǎn)codA基因番茄種子對高溫的耐性提高,而且轉(zhuǎn)codA基因和轉(zhuǎn)BADH基因番茄幼苗對高溫的耐性也提高,這種耐性的提高與轉(zhuǎn)基因番茄番茄中甜菜堿的積累有關(guān)。高溫脅迫下,轉(zhuǎn)基因番茄種子和葉片中熱激蛋白的積