【作者】 樊文菊； 张莹； 陈欢； 张亚楠； 岳丹； 张可炜；

【机构】 山东大学生命科学学院/植物细胞工程与种质创新教育部重点实验室；

【摘要】 以聚合ZmPLC1/betA基因棉花(BC-1、BC-2、BC-3)、转betA基因棉花(B)、转ZmPLC1基因棉花(C)和野生型对照鲁棉研19(CK)为材料,比较盐处理对聚合ZmPLC1/betA基因棉花生理生化指标、甜菜碱含量、脯氨酸代谢关键酶表达的影响,初步了解ZmPLC1和betA基因共同作用的抗逆机制。水培条件下,250mmol·L-1NaCl处理7d后,与野生型对照和转单基因棉花相比,聚合ZmPLC1/betA基因株系棉花子叶边缘发黄程度较小,真叶萎蔫程度较小,顶叶卷曲和萎蔫程度较小。盐胁迫后,聚合ZmPLC1/betA基因棉花叶片的相对含水量、光合作用参数、叶绿素荧光参数显著高于野生型对照和转单基因棉花,饱和渗透势显著低于野生型对照和转单基因棉花。沙培条件下,250mmol·L-1NaCl处理21d后,与转单基因棉花和野生型对照相比,聚合ZmPLC1/betA基因株系棉花株高较高,叶片较大,叶片受损程度较小。聚合ZmPLC1/betA基因棉花BC-3株系的叶片相对含水量、叶绿素含量、抗氧化酶活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量、甜菜碱含量、离子含量(K+、Na+、Ca2+、Cl-)、K+/Na+比、叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、Fv/Fm显著高于转单基因棉花和野生型对照,离子渗漏、丙二醛含量和饱和渗透势显著低于转单基因棉花和野生型对照。RT-PCR和Real-TimePCR检测结果显示,盐胁迫后,聚合ZmPLC1/betA基因棉花中ZmPLC1和betA基因的表达量明显升高,且显著高于转单基因棉花和野生型对照。RT-PCR检测结果显示,盐胁迫后,聚合ZmPLC1/betA基因棉花中脯氨酸合成关键酶基因P5cs的表达高于转单基因棉花和野生型对照,脯氨酸降解中的关键酶基因ProDH的表达低于转单基因棉花和野生型对照。东营盐碱地实验发现,聚合ZmPLC1/betA基因棉花的子棉产量显著高于转ZmPLC1基因棉花、转betA基因棉花和野生型对照。这些结果表明,转单基因棉花和基因聚合棉花的耐盐性显著高于野生型对照,且基因聚合棉花的耐盐性显著高于转单基因棉花。推测,ZmPLC1和betA基因聚合可以更大程度地提高棉花叶片中的离子含量,维持细胞中的离子平衡;可以提高抗氧化酶活性,加强活性氧和自由基的清除,减缓盐胁迫对光合系统和细胞膜的损伤,降低离子渗漏和细胞中丙二醛含量;可以进一步减缓盐胁迫对棉花PSII反应中心的损伤,提高棉花的光合能力;可以诱导下游基因的表达,促进脯氨酸的积累,进行渗透调节和渗透保护,从而提高棉花的耐盐性。更多还原