S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因对银腺杨84K抗旱性的影响

【目的】多胺广泛存在于植物体内,参与调节植物发育过程以及胁迫响应,S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)是多胺合成途径的关键限速酶。本研究以SAMDC转基因银腺杨84K为材料,分析在干旱胁迫下SAMDC对杨树生长的影响,探讨SAMDC在林木响应干旱中的作用,为揭示多胺在杨树抗逆性方面的作用提供参考。【方法】以生长3个月的银腺杨84K及其PagSAMDC4a过表达转基因株系的土培苗为试验材料进行干旱处理,观察植株表型,并对多胺含量、H2O_(2)含量、叶片相对含水量、叶片失水率、电解质渗透率等生理指标进行分析。【结果】PagSAMDC4a过表达银腺杨84K株系PagSAMDC4a-OE#3、PagSAMDC4a-OE#15、PagSAMDC4a-OE#17的内源亚精胺、精胺含量都显著高于未转基因植株,且PagSAMDC4a-OE#17株系内源腐胺、亚精胺、精胺含量分别是未转基因植株的1.95、3.43、1.32倍。正常条件下,过表达PagSAMDC4a植株的叶片表型、叶片相对含水量和电解质渗透率与未转基因植株无显著差异,而过表达株系PagSAMDC4a-OE#15和PagSAMDC4a-OE#17的叶片失水率显著低于未转基因植株。在干旱胁迫下,未转基因银腺杨84K叶片萎蔫,相对含水量比正常情况下降低26.44%,电解质渗透率升高27.68%,而PagSAMDC4a-OE#3、PagSAMDC4a-OE#15、PagSAMDC4a-OE#17植株叶片生长正常,相对含水量比正常条件下分别降低了10.9%、3.66%、1.33%,电解质渗透率较低、变化幅度较小。与未转基因植株相比,过表达PagSAMDC4a的转基因植株正常条件下H2O_(2)含量显著降低;在干旱胁迫后,H2O_(2)含量虽有增加但幅度显著低于未转基因植株,H2O_(2)含量由高到低为未转基因植株>PagSAMDC4a-OE#3>PagSAMDC4a-OE#15>PagSAMDC4a-OE#17。【结论】PagSAMDC4a可以调控银腺杨84K内源多胺含量,过表达PagSAMDC4a基因使植株内源多胺含量升高、H2O_(2)含量降低,减轻干旱胁迫引起的氧化损伤,进而有效缓解植株叶片所受水分胁迫,从而降低植株对干旱的敏感性。因此,可以通过调控SAMDC4a过表达影响内源多胺水平的变化从而调控干旱胁迫适应过程。