反义TRX s基因对转基因小麦籽粒硫氧还蛋白还原活性的影响

以转反义TRX s基因小麦纯合系为材料,分析了转基因小麦TRX h活性和清蛋白、球蛋白、谷蛋白和麦醇溶蛋白各组分及其还原状态的变化。结果表明,不同成熟期转基因小麦籽粒和胚乳中TRX h活性平均比对照降低76.2%和14.2%,其籽粒中的清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白和谷蛋白巯基含量平均比对照分别低41%、44%、14%和13%,胚乳中分别比对照低37%、17%、45%和6%,而不同成熟期转基因小麦籽粒和胚乳中4种蛋白组分含量比对照都相应提高。说明导入的反义TRX s基因对小麦TRX h基因表达有显著(P<0.05)的抑制作用,进而影响TRX h对各蛋白组分的还原作用,造成还原态蛋白组分(巯基含量)降低,被动员消耗的蛋白质数量减少,而各蛋白组分含量显著(P<0.05)高于对照。本研究结果为转反义TRX s基因小麦种子发芽延缓和抗穗发芽特性提供了直接的证据。

过量表达Trxs对铝胁迫下转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的影响

为了解硫氧还蛋白的过量表达对提高植物抗铝毒能力的作用,以过量表达硫氧还蛋白S基因(Trxs)的转基因大麦为材料,采用水培法研究0.05 mmol/L AlCl3胁迫条件下转基因大麦株系(LSY-11-1-1)幼苗根系谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性的变化,以及蛋白质和膜脂氧化损伤程度。结果表明,(1)在0.05 mmol/L AlCl3处理下,大麦幼苗根中蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著高于非胁迫处理样品,但是转基因大麦的蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著低于非转基因对照,如在铝胁迫处理的6、24、48、72和96 h时转基因大麦幼苗根中蛋白羰基含量分别只有对照的68.13%、52.39%、56.18%、58.02%和60.48%,MDA含量分别是对照的71.26%、74.47%、83.05%、73.65%与75.31%。(2)胁迫处理下大麦根系GSH-PX、CAT和APX等抗氧化酶活性出现不同程度的增加;与非转基因对照相比,转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的活性普遍高于对照,如GSH-PX活性在处理的3、24、48、72和96 h时分别是对照的1.1、1.2、1.8、1.6和1.6倍;APX在活性高峰时分别是对照的121%(3h)和119%(96 h);CAT活性在胁迫处理的3、12、24、48和72 h分别比对照提高了62%、11%、7%、34%和17%,而且转基因幼苗根系CAT活性高峰(处理3 h)比对照提前出现21 h(处理24 h)出现。这些结果表明过量表达Trxs可以有效地提高上述抗氧化酶类的活性,缓解铝毒对大麦根系蛋白质和膜脂的氧化损伤,从而提高转基因大麦幼苗对铝胁迫的抗性。

转反义trxs基因小麦籽粒后熟过程中水解酶活性的变化

以小麦品种生抗1号（对照）及其转反义trxs基因纯合株系为材料,测定了它们在种子后熟过程中硫氧还蛋白h（Trxh）、淀粉酶和蛋白酶活性以及呼吸速率等生理指标,以探讨转反义trxs基因小麦籽粒在后熟过程中的生理生化变化规律,为提高小麦耐储性探索有效途径.结果显示,在小麦后熟过程中,转基因小麦籽粒的Trxh活性、淀粉酶活性、蛋白水解酶活性和种子呼吸速率均比对照明显下降;后熟0～30 d,转基因小麦种子的Trxh活性、α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱支淀粉酶、蛋白酶活性和种子呼吸速率平均比对照分别降低16.07%、31.64%、6.44%、21.63%、27.67%和52.90%.研究表明,反义trxs基因导入干扰或部分抑制了小麦内源同源基因的表达,致使小麦种子Trxh活性、呼吸速率和水解酶活性降低,从而延缓了籽粒储藏物质的转化速率,提高了小麦种子的耐贮藏性.

Trxs过量表达对UV-B胁迫的大麦幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

以过量表达硫氧还蛋白s基因(Trxs)的转基因大麦(LSY-11-1-1,T)及其非转基因对照(LSY,CK)为材料,采用水培法研究了UV-B胁迫条件下转基因大麦幼苗(UVB-T)与对照(UVB-CK)叶片中Fv/Fm值、H2O2与MDA含量以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,UV-B处理引起大麦幼苗叶片Fv/Fm值降低,H2O2和MDA含量升高,过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)与过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性出现不同程度的增加;UVB-T的Fv/Fm值极显著高于UVB-CK,而H2O2和MDA含量均极显著低于UVB-CK,同时,其上述抗氧化酶活性普遍高于UVB-CK,而且UVB-T的CAT活性变化趋势与UVB-CK明显不同,其CAT出现2次活性高峰,而UVB-CK仅出现1次.

反义trxs基因导入对不同品质类型小麦产量和品质性状的影响

以转反义trxs基因小麦TY18和TY34及其相应未转基因对照为材料,于2007—2009年通过大田试验系统研究了反义trxs基因导入对2种品质类型小麦籽粒产量性状和加工品质指标的影响。结果表明,4个转基因株系的穗粒数和产量较对照显著提高,反义trxs基因对小麦籽粒淀粉品质有一定的正效应。4个转基因株系的淀粉含量、支链淀粉含量、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度均显著提高,直/支比降低。反义trxs基因对小麦籽粒蛋白质品质的影响因品种类型而异,其中弱筋小麦的总蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量显著减少,醇溶蛋白含量显著增加,面粉的形成时间和稳定时间降低。强筋小麦除清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量减少外,面团的粉质和拉伸参数变化不明显。上述结果说明,反义trxs基因导入有利于两种品质类型小麦籽粒淀粉品质的改善,并在一定程度上改善了弱筋小麦的烘焙品质。

Trxs过量表达对大麦成熟种子生理生化活性及蛋白组分的影响

为进一步了解硫氧还蛋白过量表达促进大麦种子萌发的机理,以硫氧还蛋白S基因(Trxs)过量表达的转基因大麦纯合株系(LSY-11-1-1)及其非转基因对照(CK)为试验材料,研究了Trxs过量表达对大麦成熟种子中硫氧还蛋白h(Trxh)催化活性、巯基含量、激素含量、蛋白组分及吸水速率的影响。结果显示:①转基因大麦成熟种子中Trxh催化活性显著高于CK(P<0.01);转基因大麦种子的还原状态增强,LSY-11-1-1种子中巯基含量显著高于CK(P<0.01);转基因大麦成熟种子的激素含量增加,其中LSY-11-1-1的赤霉素(GA)与生长素(IAA)含量显著高于CK(P<0.05)。②转基因大麦成熟种子中醇溶蛋白与CK明显不同,高分子量蛋白条带数与丰度高于CK。③转基因大麦的吸水速率比CK快,在萌发10、30和50 h时,LSY-11-1-1的含水量分别比CK增加了21.87%、15.38%和11.11%,差异显著(P<0.05)。上述结果表明,Trxs过量表达可以通过改变转基因大麦成熟种子中巯基含量、激素含量和醇溶蛋白组分等方式影响大麦种子萌发过程中的C、N转移效率,从而促进萌发进程。

反义Trxs基因导入对弱筋小麦豫麦18淀粉积累及淀粉合成关键酶表达的影响

以转反义硫氧还蛋白基因小麦TY18-99和TY18-100及其相应未转基因对照为材料,于2007—2009年通过盆栽试验系统研究了反义Trxs基因(anti-Trxs)导入对弱筋小麦豫麦18籽粒灌浆过程中淀粉积累、淀粉合成关键酶活性以及淀粉合成酶基因表达的影响。结果表明,反义Trxs基因对小麦籽粒淀粉积累有一定的正效应。2个转基因株系的总淀粉和支链淀粉的积累速率较对照显著提高;在整个籽粒形成过程中,反义Trxs基因导入显著提高了淀粉分支酶(SBE)活性。在籽粒灌浆中期和后期,反义Trxs基因导入显著提高了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和可溶性淀粉合酶(SSS)活性,降低了颗粒束缚型淀粉合酶(GBSS)活性。实时荧光定量RT-PCR分析表明,反义Trxs基因促进了AGPase、SBE I和SSS(SSS I、SSS II和SSS III)基因的表达,抑制了GBSS I基因的表达。上述结果说明,反义Trxs基因导入后促进了AGPase、SBE I和SSS基因的转录,从而使籽粒灌浆期间的淀粉积累速率发生了改变,最终显著提高了总淀粉和支链淀粉的含量,降低了直链淀粉含量,进而提高了淀粉的支/直比,这可能是转基因小麦淀粉品质改善和产量提高的主要原因。

转TrxS基因大麦Y001籽粒灌浆期淀粉酶活性变化研究

对过量表达PaTrxS基因的T4代稳定大麦品系Y001不同灌浆期种子中α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的变化进行了动态跟踪。经PCR检测,转基因大麦豫啤1号(YP1)植株均出现了886 bp的目的带,说明目的基因已经整合到大麦基因组上。对不同发育时期转基因种子和对照种子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性进行测定,结果表明:转TrxS基因种子的α-淀粉酶活性在花后30 d内均比对照高,且峰值出现较对照早5 d;β-淀粉酶活性在整个籽粒发育时期都明显高于对照,差异达到极显著水平。表明TrxS基因对啤酒大麦的淀粉酶活性有促进作用。同时转基因大麦种子在成熟期淀粉含量和蛋白组分含量与对照相比差异并不明显。

过量表达Trxs对H_2O_2胁迫下大麦幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

[目的]分析过量表达Trxs对大麦幼苗叶片抗外源氧化剂胁迫的影响,为分析Trx参与植物抗氧化胁迫机制提供理论依据。[方法]以转Trxs基因大麦株系(LSY-11-1-1)及其非转基因对照株系为试材,研究了在1.5 mmol/L H2O2胁迫条件下,Trxs过量表达对大麦幼苗叶片抗氧化酶活性的影响。[结果]在H2O2胁迫下,转基因大麦的Fv/Fm与Fv/Fo值高于对照,而丙二醛与H2O2含量低于对照;转基因大麦的过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)与谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性普遍高于对照;转基因大麦与对照的SOD与GSH-PX活性变化趋势不一致;转基因大麦出现2次活性高峰,而对照仅1次。[结论]过量表达Trxs能够通过增强抗氧化酶活性有效地缓解HO胁迫对转基因大麦幼苗生长所造成的氧化损伤。