白桦BpCHS3转基因植株耐盐性分析

【目的】查耳酮合成酶(CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键酶,其高表达可以促进黄酮类化合物积累,增强植物抵抗盐碱、干旱等非生物胁迫的能力,开展转BpCHS3白桦耐盐性分析,为阐明该基因的功能提供参考。【方法】以前期获得的转BpCHS3白桦为试材,进行转基因白桦qRT-PCR及Northern Blot检测,同时测定了叶片中花青素质量分数。NaCl胁迫处理下,分别测定转BpCHS3白桦的盐害指数、叶绿素荧光参数及光合参数。采用qRT-PCR技术,测定转基因株系的类黄酮代谢途径中CHS下游5个关键酶基因以及BpCHS家族成员相对表达量。【结果】qRT-PCR及Northern Blot检测显示,导入的目标基因BpCHS3在mRNA水平能够表达。转基因白桦组培生根苗在0.3%NaCl胁迫第25天,对照(WT)株系盐害指数高达83%,而转基因白桦平均盐害指数仅为39%;白桦转基因盆栽苗在0.4%NaCl胁迫后,叶绿素荧光参数及光合参数测定显示,NaCl胁迫第9天多数转基因株系最大光化学效率(F_v/F_m)仍为正常值,而WT株系降至0.66,胁迫第9天时实际光化学效率(Φ_(PSII))和光化学猝灭系数(qP)呈下降趋势,但WT株系的降幅高于转基因株系;NaCl胁迫6 d时,5个转基因株系的净光合速率(P_n)平均值仍高于WT的43.47%。认为盐胁迫下BpCHS3基因在白桦中的过量表达能够维持其较高的光电子传递活性,提高PSⅡ反应中心原初光能转换效率,同时也能维持较高的净光合效率。分别以转BpCHS3白桦cDNA为模板qRT-PCR分析显示,相对WT株系CHS下游的5个关键酶基因在转基因株系中均呈不同程度的上调表达,BpCHS家族成员中只有BpCHS3表达量显著上调,而BpCHS1和BpCHS2均呈下调表达或与WT株系差异不显著。BpCHS3过表达株系花青素质量分数分析发现,转基因白桦叶片中花青素质量分数均显著低于WT株系,推测BpCHS3的过量表达,对另外2个CHS家族成员产生共抑制,且影响花青素的合成。【结论】转BpCHS3白桦的耐盐性提高,与花青素质量分数多少无关,BpCHS3的过表达可能促进其他黄酮类化合物的积累,从而增强白桦的耐盐能力。

紫雨桦花色素苷含量的时空变化及相关基因的表达特性分析

以3年生紫雨桦无性系为试材,分别测定枝顶、中、下部叶片及不同发育阶段的花色素苷、叶绿素含量,同时采用qRT-PCR技术分析BpCHS与BpDFR的时空表达特性。结果表明:紫雨桦枝顶、中部及下部叶片的花色素苷及叶绿素含量差异显著,不同生长阶段2种色素的含量也达到显著水平;紫雨桦5—8月枝顶1~2叶片均为暗紫色或紫色,枝顶花色素苷含量在各生长阶段均显著高于中、下部叶片,枝顶、中部及下部叶片中的花色素苷与叶绿素含量时序变化呈现相反趋势。线性回归分析显示,2种色素的含量呈极显著线性负相关;对紫雨桦的3条BpCHS与4条BpDFR基因时空表达特性分析显示,在叶色呈现暗紫色或紫色的叶片中BpCHS2与BpCHS3基因表达量最高,在紫雨桦枝顶、中部及下部叶片颜色变化明显阶段,参试的4条BpDFR基因呈现显著的上调或下调,因此紫雨桦的叶色与BpCHS2、BpCHS3及BpDFR密切相关。