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GsGST14耐盐碱基因大豆的农艺性状调查

对前期获得的转耐盐碱基因GsGST14的大豆株系HF55-GST14-1、HF55-GST14-2、HF55-GST14-3、HF55-GST14-4、HF55-GST14-5的T3代群体进行抽样PCR阳性检测,结果后代群体中转基因阳性个体比例高于80%,说明对这些后代群体的调查能够反映出GsGST14基因对转基因大豆农艺性状的影响。因此对这5个株系的T3代群体农艺性状进行调查及统计学分析。结果表明,5个转基因株系与对照在单株荚数、单株粒数、百粒重、生育期、结荚习性、花色、叶形和蛋白质含量上无显著差异,转基因株系HF55-GST14-1、HF55-GST14-3与HF55-GST14-4的株高显著低于对照。油分含量HF55-GST14-1显著高于对照,HF55-GST14-2显著低于对照。因此,5个转GsGST14基因大豆株系并未在农艺性状上产生较大的不良变异,具有良好的应用前景。

耐碱转GsGSTs基因苜蓿的农艺性状调查

为研究前期获得的耐碱转GsGSTs基因苜蓿与其对照在农艺性状上是否存在差异,进行了产量性状和形态性状的调查与统计分析。产量性状包括鲜草产量、干物质产量及茎分枝数;形态性状包括株高增长速度、节数及节间长度,同时进行了碱胁迫下表型分析。结果表明,转GsGSTs基因苜蓿植株在产量性状及形态性状方面与对照相比无显著差异。在碱胁迫下,非转基因苜蓿对照株系明显萎蔫、失绿,而转GsGSTs基因苜蓿株系均能保持较正常的生长状态。此结果说明外源基因GsGSTs在苜蓿中的表达没有改变其本身优良的农艺性状,同时其目标性状(耐碱性)有所提高,符合转基因植物安全评价中"实质等同"原则。

白洋淀野生大豆GsGST基因的克隆与鉴定

为进一步解析白洋淀野生大豆抵御盐胁迫的分子机制,本研究从白洋淀不同区域野生大豆种质资源中筛选获得高抗(salt tolerance,ST)与低抗(salt sensitive,SS)耐盐性不同的试验材料,并通过克隆获得野生大豆GsGST基因的开放阅读框序列(open reading frame,ORF),并对其编码蛋白进行了性质分析、结构预测及同源进化分析,同时对该基因表达模式进行了鉴定。研究结果表明,GsGST基因含有660 bp开放阅读框,编码219个氨基酸,α-螺旋和无规则卷曲是其整体蛋白质结构中的主要组成结构元件;野生大豆Gs GST蛋白具有亲水性,含有跨膜结构,位于细胞质中;同时该基因编码的蛋白与野生大豆Tau类谷胱甘肽S-转移酶(GsGSTU)的同源性较高,达到99.54%。在高盐(NaCl)非生物因子胁迫处理下,GsGST基因表现明显的上调表达趋势。本研究结果为白洋淀野生大豆的耐盐机制提供理论基础,为培育常规耐盐大豆新材料提供种质资源与关键基因。