玉米ZmDHN15基因在烟草中的遗传转化及抗冷性分析

玉米起源于亚热带,是喜温作物,易受低温胁迫的影响,脱水素(dehydrin,DHN)作为胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA)Ⅱ家族成员,是一类在植物非生物胁迫中发挥重要功能的蛋白。本研究克隆获得ZmDHN15基因,使用生物信息学手段,实时荧光定量PCR等技术对该基因的基本特性、组织表达特性进行分析,并进行植物过表达载体的构建及烟草的遗传转化,对T2代阳性植株进行抗冷性功能验证。结果表明,ZmDHN15基因全长1442 bp,共编码290个氨基酸,分子量为31.44 kD,理论等电点为6.05,是亲水性非跨膜蛋白,具有脱水素家族特有保守结构域。RT-qPCR分析表明ZmDHN15基因的在玉米叶片中表达量较高且在冷胁迫条件下表达量增加;获得T2代转基因烟草植株9株;在冷胁迫下转基因烟草与野生型相比,萌发率提高1.40倍,根长提高1.58倍,其叶片萎蔫程度更低,脯氨酸含量、丙二醛含量和过氧化物酶活性分别降低41.17%、28.47%和23.33%,可溶性糖含量、氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性分别升高58.97%、47.85%和47.53%,H_(2)O_(2)和O_(2)^(-)积累量分别减少34.78%和47.00%。综上所述,过表达ZmDHN15基因可以有效提高烟草植株对冷胁迫的耐受性,为进一步研究ZmDHN15基因在玉米中的功能奠定基础。