转GsPPCK1基因苜蓿植株的获得及其耐碱性分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶激酶(phosphoenolpyruvate carboxylase kinase,PPCK)是一种钙不依赖的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)类蛋白激酶,参与碳氮代谢等多个生物学过程,然而其在碱胁迫反应中的作用尚未见报道。本研究在前期野生大豆碱胁迫基因表达谱数据基础上,采用同源克隆的方法分离野生大豆(Glycine soja)PPCK1基因,该基因编码的氨基酸序列与大豆(Glycine max)PPCK1蛋白(AAQ83695.1)具有99%的相似性,被命名为GsPPCK1。在50mmolL–1NaHCO3胁迫处理3h内,根和叶中GsPPCK1基因上调表达,属碱胁迫早期应答基因。通过农杆菌介导法对肇东苜蓿进行遗传转化,并对RT-PCR阳性的超表达转基因株系进行耐碱性分析,在100mmolL–1NaHCO3处理15d后转基因株系生长状态良好,而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05),而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05),说明超量表达GsPPCK1基因增强了苜蓿的耐碱能力。以上结果表明,GsPPCK1参于植物耐碱胁迫反应过程,在碱胁迫基因工程研究领域具有良好的理论和实际应用意义。

野生大豆GsGST19基因的克隆及其转基因苜蓿的耐盐碱性分析

谷胱甘肽S-转移酶对植物抵御逆境胁迫和解除细胞毒素起着重要作用。本研究从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到GsGST19基因,将其转化苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对转基因苜蓿进行耐盐碱性分析。结果显示在正常培养条件下,转基因苜蓿株系19-4和19-9的GST酶活性分别是非转基因株系的1.52倍和1.49倍。在100mmol L-1 NaHCO3处理14d后转基因株系生长状态良好,而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05),而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05),说明超量表达GsGST19基因增强了苜蓿的耐盐碱能力。

转GsGST13/SCMRP基因双价苜蓿的耐盐性分析

本研究是将从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选得到的GsGST13基因和采用生物信息学方法改造的高甲硫氨酸蛋白基因SCMRP构建成双价植物表达载体,通过农杆菌介导法转化农菁1号苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对其中2个转基因苜蓿株系进行耐盐性分析及氨基酸组分分析。结果显示,转基因苜蓿具有较强的耐盐性,表现为随着盐浓度的升高,野生型苜蓿盐害不断加重,生长发育受抑制,叶片逐渐变黄、卷曲、萎蔫,而转基因苜蓿只受到轻微影响,仍能正常生长。转基因株系的丙二醛含量和过氧化氢含量显著低于非转基因株系(P<0.05),而株高,鲜重,GST活性和SOD活性显著高于非转基因对照(P<0.05,P<0.01);同时株系G16和G50的含硫氨基酸含量分别比野生型植株提高了0.57%和0.52%。说明超量表达GsGST13/SCMRP基因增强了苜蓿的耐盐性,并提高了含硫氨基酸含量。

转GsSAMS基因苜蓿农艺性状调查

以前期试验获得的两个耐盐转GsSAMS基因苜蓿株系A-21和A-23为试验材料,进行产量性状和形态性状的调查与分析,为其产业化提供依据。结果表明,在产量性状上,两个转基因苜蓿株系春秋季的茎分枝数、产草量及干重与对照株系相比,不存在显著差异;在形态性状上,两个转基因苜蓿株系的生长速度、株高、节数及节间长度与对照株系相比,差异亦不显著。说明外源基因GsSAMS在苜蓿体内表达并未显著改变苜蓿的产量性状和形态性状。

转AtDREB2A基因苜蓿的耐碱性分析

对已获得的转基因苜蓿进行了RT-PCR检测,确定AtDREB2A基因已在转基因苜蓿中超量表达。并研究了转AtDREB2A基因苜蓿在碱胁迫(100mmol/L,pH8.5)下表型和生理生化指标的变化。结果表明,转AtDREB2A基因苜蓿的相对质膜透性及丙二醛含量显著低于野生型株系,株高、叶绿素及根系活力明显高于野生型株系,说明AtDREB2A基因的超量表达提高了转基因苜蓿的耐碱能力。