转MvNHX1和MvP5CS基因棉花耐盐抗旱性比较与育种价值分析

通过对花粉管通道法获得的T7转MvNHX1基因的10个棉花株系和转MvP5CS基因的3个棉花株系与对照非转基因棉花D5在温室内盐和干旱胁迫下的发芽率、生理生化指标以及田间花期干旱胁迫下农艺性状和纤维品质进行分析发现:温室内盐和干旱胁迫后,转基因棉花叶片叶绿素含量、脯氨酸含量均高于对照,而丙二醛含量低于对照;田间花期干旱胁迫下,2种转基因植株果枝数、有效果枝数、铃数、有效铃数、铃重、子棉、皮棉、衣分、子指和衣指均高于对照,说明转MvNHX1基因和转MvP5CS基因植株在干旱逆境下的产量高于非转基因;经花期干旱胁迫后,2种转基因棉花的纤维断裂伸长率、短纤维率、马克隆值和纺纱一致性指数优于非转基因棉花D5。综合分析表明:2种转基因棉花的耐盐抗旱性均有提高,其中转MvNHX1基因棉花的耐盐性优于转MvP5CS基因棉花植株,而转MvP5CS基因棉花植株的抗旱性优于转MvNHX1基因棉花植株。

新牧一号苜蓿MvP5CS基因的克隆和功能分析

为研究苜蓿(Medicago sativa)耐盐分子机制,为抗逆分子育种提供依据,通过同源克隆和RT-PCR技术克隆了新牧一号杂花苜蓿(M.varia Xinmu-1)的MvP5CS基因,MvP5CS全长2 148bp,Genbank登录号为:EU371644。荧光定量PCR分析发现,在盐胁迫下MvP5CS基因表达明显上调,说明MvP5CS与苜蓿的耐盐性相关。利用农杆菌介导的叶盘转化法,将MvP5CS基因成功转入烟草(Nicotiana tabacum),盐胁迫下转MvP5CS基因T1代烟草萌发率和根长均高于非转基因烟草。表明新牧一号苜蓿P5CS基因能够提高转基因烟草的耐盐性。

转MvP5CS基因棉花抗旱性及其育种价值评价

利用花粉管通道法,获得的转Δ1-二氢吡咯-5-羧酸合成酶(Pyrroline-5-carboxylate synthetase,MvP5CS)高代棉花材料,比较田间干旱胁迫下转MvP5CS基因的T6代3个株系植株与受体棉花材料D5主要生理生化指标和农艺性状的差异。结果表明:从生理生化指标分析,转基因棉花比非转基因棉花植株更有利于在干旱胁迫条件下生长。从干旱胁迫后测量的农艺性状、产量性状和纤维品质的比较发现,转基因棉花植株的叶片颜色更绿;植株的主根更长,须根更多,更强壮;转基因棉花在单铃重、籽棉产量、皮棉产量、棉花衣分等性状明显优于非转基因棉花;纤维长度和强度略有增加,马克隆值降低,品质得到改善。

新牧1号苜蓿两种抗逆相关启动子的功能分析

前期已成功克隆了新牧1号苜蓿MvP5CS与MvNHX1基因和二者的启动子序列。在此基础上,本试验分别构建了含有Mvp5cs和Mvnhx1启动子的调控GUS报告基因的植物表达载体,并通过农杆菌介导法得到了含有Mvnhx1与Mvp5cs启动子的转基因烟草植株。PCR检测证明了两种启动子已稳定的整合到烟草基因组中;GUS组织染色证明两种启动子均具有启动基因表达的功能。通过测量GUS活性来探究两种不同的诱导型启动子在4种非生物胁迫下(干旱、盐、脱落酸、赤霉素)的表达活性。结果表明,1)Mvnhx1与Mvp5cs启动子均响应盐、脱落酸、赤霉素、干旱胁迫,与CaMV35S启动子相比,差异显著。2)Mvnhx1启动子在盐胁迫、脱落酸胁迫下所起诱导作用要优于Mvp5cs启动子。在48h100mmol/L、150mmol/L NaCl胁迫处理时,Mvnhx1启动子GUS活性分别是Mvp5cs启动子的2.03和3.23倍,差异显著。在25μmol/L、50μmol/L ABA处理下,Mvnhx1启动子的活性整体高于另两种启动子,差异显著。3)Mvp5cs启动子在干旱胁迫、赤霉素胁迫所起诱导作用优于Mvnhx1启动子。干旱胁迫时,Mvp5cs启动子的GUS活性在36h是同时间Mvnhx1启动子的2.22倍。70μmol/L GA处理时,Mvp5cs启动子在36h达到最大值,是同时间段Mvnhx1启动子的1.79倍。