低温胁迫对转SoTUA基因甘蔗生理生化特性的影响

[目的]研究低温胁迫对转α-微管蛋白(TUA)基因甘蔗生理生化特性的影响,对甘蔗TUA基因(SoTUA)进行功能鉴定,为甘蔗抗寒品种选育提供参考依据。[方法]通过对pCAMBIA3300载体上的标记基因GFP进行PCR扩增及测序,鉴定转SoTUA基因阳性甘蔗品系。从中选择4个转基因品系(L1、L2、L3和L4),以野生型ROC22植株为对照(CK),对各处理进行低温(4 ℃)胁迫处理,在胁迫第0、4、7和12 d时分别测定不同处理甘蔗的生理生化指标。[结果]运用PCR筛选得到转SoTUA基因T1代甘蔗植株,对其中4个品系及CK的低温胁迫试验结果表明,在低温下各品系可溶性糖含量以不同模式变化,转基因各品系普遍高于CK;各品系中的可溶性蛋白在冷驯化前期强烈诱导,总体变化趋势为先升高后降低,转基因各品系普遍高于CK;各品系中丙二醛(MDA)含量增加,其中CK的增幅最大;过氧化物酶(POD)活性下降,除L2外,POD活性变化总体上呈先升高后降低的变化趋势;脯氨酸含量在低温胁迫过程中的变化趋势无明显规律。利用改进的极点排序法对各品系抗寒性进行评价,可知各品系抗寒性强弱排序为:L3>L1>L2>L4>CK。[结论]低温胁迫下4个转SoTUA基因甘蔗品系在生理生化指标上的表现均优于CK,即SoTUA基因在甘蔗体内的过量表达有利于甘蔗抗寒性能的提高。

转α-微管蛋白基因SoTUA甘蔗T2代的生理生化特性分析

本研究对已获得的转α-微管蛋白基因SoTUA的T2代甘蔗株系进行PCR扩增及测序,从检测阳性的转基因甘蔗中选6个转基因株系(T1、T2、T3、T4、T5、T6)与非转基因野生型甘蔗对照(WT)进行了低温胁迫(4℃)处理,在处理0、5、10 d测定甘蔗叶片丙二醛(MDA)和渗透调节物(可溶性糖、可溶性蛋白)含量以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,并采用RT-qPCR法分析了低温处理下甘蔗叶片α-微管蛋白基因的表达情况。结果表明:在4℃低温处理下,6个转SoTUA基因甘蔗与WT中α-微管蛋白的转录因子表达量随着胁迫时间的延长上调表达。胁迫后5、10 d转基因株系的相对表达量始终高于WT甘蔗,低温处理10 d时转基因T1显著高于其他株系(P<0.05)。在低温胁迫下,甘蔗的MDA含量逐渐增高,而转基因甘蔗增幅显著低于WT甘蔗,10 d时转基因株系MDA的含量比WT低41.77%(P<0.05);POD活性在不同株系之间变化趋势不同,但转基因甘蔗POD活性显著高于WT甘蔗(P<0.05);转基因T1、T2、T4、T6株系的SOD活性随着胁迫天数增加呈现先增加后减少的趋势,而WT与转基因T3、T5的SOD活性逐渐升高;甘蔗的可溶性糖含量逐渐上升,转基因甘蔗的可溶性蛋白含量在0 d显著高于野生型甘蔗,胁迫后变化趋势在株系之间有所差异;转基因甘蔗SoTUA相对表达量与可溶性糖含量呈极显著的正相关。利用隶属函数综合分析评价,抗寒性排序结果为:T3>T2>T1>T5>T6>T4>WT。在低温胁迫下,转基因甘蔗SoTUA基因的上调表达能提高甘蔗的抗寒性,且具有遗传稳定性。