水分胁迫下转DREB3基因抗旱大豆的生理反应

采用田间试验方法,在苗期和初花期自然状态、水分胁迫以及充足灌水条件下,研究了转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸和蔗糖含量的变化。结果表明,在自然状态下,苗期水分胁迫第5天时,转DREB3基因抗旱大豆叶片SOD活性显著高于受体大豆东农50,初花期无明显变化;苗期和初花期转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎和根中丙二醛、脯氨酸含量与受体大豆东农50相比无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片和根中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,初花期差异不显著。在水分胁迫条件下,转DREB3基因抗旱大豆SOD活性显著高于受体大豆东农50,丙二醛含量显著低于受体大豆东农50,初花期水分胁迫第10天时叶片和茎中脯氨酸含量显著高于受体大豆东农50,蔗糖含量显著低于受体大豆东农50。充足灌水管理下,转DREB3基因抗旱大豆与受体大豆东农50相比,苗期和初花期叶片、茎和根中SOD活性、丙二醛和脯氨酸含量无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,但在初花期水分胁迫10天时转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著高于受体大豆东农50,苗期和初花期茎和根中蔗糖含量无显著差异。

转GmHAP3-17基因大豆的抗旱性分析

Gm HAP3-17基因是一个与At HAP3-1同源的转录因子,本研究利用超表达Gm HAP3-17大豆,在模拟干旱条件下以及田间干旱试验下进行了转基因大豆的抗旱性分析。结果显示:在大棚盆栽模拟干旱胁迫条件下,转基因大豆H16、H18、H26比野生型大豆WT根系发达,主根长且侧根较多,植株生长状态比对照好,叶片枯萎发生较迟、程度较轻。转基因大豆与野生型相比,MDA含量低,叶片伤害度较轻,叶片含水量较高。进一步研究表明,在田间自然干旱胁迫下,转基因大豆同样表现出较好的生长状况,较低的叶片伤害度和较高的叶片含水量。在自然干旱条件下,与野生型大豆相比,转Gm HAP3-17基因大豆表现为根系发达、扎根深、侧根多,增加了株高、主茎节数、有效分枝数。H26株系的有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重均比野生型提高明显,表现出了显著的产量优势。上述结果表明:GmHAP3-17基因具有正调控干旱的功能,因而该基因将成为培育抗旱转基因作物的一个有效的基因资源。

转TaDREB3a大豆品系KD1遗传稳定性分析及抗旱性鉴定

利用基因工程技术将抗旱基因转入大豆,培育高抗旱大豆品种,可提高大豆总产量。抗旱转基因大豆KD1是通过农杆菌介导法将来源于小麦TaDREB3a基因导入大豆受体品种垦农18中获得的转基因大豆材料。利用PCR方法,对转基因大豆KD1连续3代(T_(2)~T_(4)代)转基因大豆进行特异性PCR检测验证。结果表明,TaDREB3a和bar基因在KD1后代中稳定遗传。进一步对外源基因作表达分析,连续3代(T_(2)~T_(4))qRT-PCR检测结果表明,外源基因TaDREB3a和标记基因bar在转基因大豆叶、茎、根和籽粒中均表达且稳定遗传,且TaDREB3a基因在叶片和根中表达水平较高。Western blot结果表明,TaDREB3a和bar基因翻译的外源蛋白在转基因材料后代中稳定表达。对连续2代转基因材料抗旱性分析表明,KD1在芽期具有较强抗旱性,且其抗旱性状显著高于对照且稳定遗传。对转基因大豆KD1作靶标及非靶标除草剂抗性及耐性分析得知,外源基因bar在转基因大豆中稳定表达且在受体垦农18中表达TaDREB3a基因未改变非靶标除草剂抗性。

转OsDREB3基因大豆外源基因拷贝数的确定及标准分子的构建

为建立抗逆转OsDREB3基因大豆快速稳定的品系特异性检测方法,本试验通过实时Real-time PCR方法,以大豆凝集素基因(lectin)作为内源参照基因,确定了外源基因OsDREB3在转OsDREB3基因大豆基因组中的拷贝数为单拷贝,为建立快速、有效的品系特异性检测方法奠定基础.同时,在原有构建的含4种转基因大豆品系特异性序列的标准分子载体上又增加了转OsDREB3基因大豆品系特异性序列,新构建了含有5种转基因大豆品系特异性序列的标准分子及大豆内参照基因(lectin),已完全满足对现有国内覆盖面最大的5种转基因大豆同时、快速筛查检测工作的需要.

转GmGT-2B基因大豆的耐盐性分析

采用盆栽试验方法,苗期在盐胁迫条件下,比较GmGT-2B转基因大豆与非转基因大豆的损伤程度、超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸和K^+、Na^+含量以及基因表达量变化差异。结果表明:盐胁迫对转基因大豆叶片的伤害程度明显低于对照;SOD活性、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量在盐胁迫5 d后均与对照有显著或极显著差异;植株的Na^+含量随盐胁迫时间的增加而升高,在胁迫第8天转基因大豆的Na^+含量达到对照约2倍;转基因大豆的基因的表达量呈上调趋势,在第8天达到表达高峰。基因表达量的变化趋势与生理指标SOD活性、脯氨酸含量和Na^+含量表现的一致。结果表明GmGT-2B基因与盐应答反应有关,其中转GmGT-2B大豆株系N11和N24盐害程度较低,该基因和转GmGT-2B基因大豆具有较大的应用价值。