GRP1.8-反义pt4CL1基因对巨尾桉木质素含量的影响

桉树是桃金娘科桉树属(Eucalyptus)植物的统称,是制浆造纸的主要原料之一,但是桉树中含有大量木质素,木质素的存在会严重影响纸浆的质量。4-香豆酸∶辅酶A连接酶(4CL)是木质素单体生物合成的关键酶之一,抑制4CL基因的表达,可以有效降低植物中木质素的含量。通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法,将形成层定位启动子GRP1.8融合的杨树反义4-香豆酸:辅酶A连接酶基因导入巨尾桉,经卡那霉素筛选和PCR鉴定,获得9株转基因阳性植株。通过4CL酶活性测定和木质素、纤维素含量的分析,发现转基因组培苗的4CL酶活性比对照植株下降了44%,温室转基因幼苗中硫酸木质素含量下降了16%。

过表达EuCuZnSOD提高巨尾桉的耐寒性研究

铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)是一种清除超氧阴离子自由基的金属酶,与多种抗逆性相关。该研究利用CaMV35S启动子融合巨尾桉EuCuZnSOD1基因通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法导入巨尾桉中,经卡那霉素初步筛选和PCR鉴定,得到10株转基因阳性植株。结果表明:通过-13.1℃暗处理5 h的抗寒性实验,发现40和41号植株在低温下无叶片萎蔫现象,组培室培养100 d后全株存活无白化叶片,说明这两株转基因巨尾桉的抗低温和冻害后恢复能力较强。在4℃低温胁迫下跟踪监测转基因温室苗的SOD酶活性发现,与对照相比转基因植株的SOD酶比活力无规律性且变化不大,但是相同条件下实时定量PCR检测结果表明抗寒性较强的40和41号植株在常温下EuCuZnSOD1的表达量较对照增加了约9倍,4℃处理36 h后EuCuZnSOD1的表达量相比对照植株分别增加了16倍和36倍,说明EuCuZnSOD1在低温胁迫下的表达量增加提高了巨尾桉的耐寒性。分析转基因组培苗全株的硫酸木质素含量,表明EuCuZnSOD1高表达不影响甚至降低了巨尾桉的木质素含量,40号植株的木质素含量与对照相同,而41号整株植株的木质素含量相比对照降低了56%,其他检测转基因植株的木质素含量均有不同程度的降低。该研究结果表明巨尾桉中大量表达EuCuZnSOD1基因可以提高巨尾桉的抗寒能力以及寒害后的恢复能力,不影响甚至可能是负调控了转基因巨尾桉的木质素生物合成。

正义EuCuZnSOD和反义4CL1双基因对巨尾桉耐低温能力的影响

本研究采用双向启动子载体同步将巨尾桉CuZnSOD1基因和反义4CL1基因导入巨尾桉,通过PCR鉴定得到8株转基因巨尾桉。综合分析转基因组培苗-13.1℃处理3.5 h的抗寒性实验结果和全株硫酸木质素测定数据,获得一株优质抗寒的转基因巨尾桉植株76号。跟踪监测盆栽转基因苗在4℃低温胁迫下的SOD酶活性、q PCR分析CuZnSOD1和CCS表达量变化,研究CuZnSOD的m RNA表达量以及成熟蛋白酶与桉树植株耐低温能力的关系。研究数据表明冻害处理3.5 h后76号植株叶片受温度影响出现萎蔫现象,在组培室培养72 h后植株完全恢复,100 d后叶片没有白化损伤全株存活。76号温室苗的SOD酶比活力随4℃低温胁迫时间的延长而增加,但是CuZnSOD1和CCS的表达量则是逐渐降低。76号组培苗全株硫酸木质素含量为8.6%,相比对照降低约40%。本研究利用双基因转化技术获得了兼具低木质素和抗寒能力强的转基因植株,为培育高产和环境友好型桉树的研究提供技术支持。