抗坏血酸过氧化物酶基因OsAPX2转化大豆及耐旱功能分析

【作者】 邵振启； 孔佑宾； 李喜焕； 李文龙； 张彩英；

【机构】 河北农业大学农学院教育部华北作物种质资源研究与利用重点实验室；

【摘要】 【研究背景】大豆是重要经济作物,由于其根系不发达,对水分敏感且是需水量较大。干旱胁迫是影响大豆产量提高和品质改良重要限制因子,据统计每年由于干旱胁迫导致的大豆产量损失约为其它非生物胁迫因子引起产量损失的总和。长期进化中,植物演变了多张抵御干旱胁迫的适应性机制。活性氧清除成为植物适应干旱环境的重要途径。抗环血酸过氧化物酶在植物活性氧清除过程中的重要酶类。因此,发掘和利用植物耐旱基因,采用基因工程手段改良大豆成为解决其抗旱的重要途径;【材料与方法】本研究以水稻抗坏血酸过氧化物酶基因OsAPX2为转化对象,分别利用农杆菌与发根农杆菌将其转入大豆品种,获得阳性植株和毛状根,研究OsAPX2在转基因材料中的功能,创制转基因耐旱新种质,为今后选育耐旱大豆新品系（种）提供重要材料;【结果与分析】利用发根农杆菌遗传转化技术获得了转OsAPX2的大豆毛状根。干旱胁迫处理条件下的过氧化氢（H₂O₂）、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量的上升量显著低于野生型,初步说明OsAPX2具有提高转基因大豆毛状根耐旱性功能。进一步利用根癌农杆菌转化技术将OsAPX2转化大豆品种,获得了9个转基因株系,实时定量PCR分析发现,9个转基因株系OsAPX2表达量存在较大差异,其中以L1、L2、L33与L34株系表达量较高。抗坏血酸过氧化物酶活性分析显示,L1、L2、L33与L34株系过氧化物酶活性显著高于其他转基因株系和野生型,表明OsAPX2超表达能够显著提高植株的酶活性。进一步分析了L33、L34在干旱胁迫条件下转基因植株的抗旱性与产量相关性状。结果表明OsAPX2超表达能够显著降低植株体内的H₂O₂、MDA、Pro含量,且转OsAPX2基因大豆植株长势优于野生型。产量相关性状测定结果显示,干旱胁迫条件下,转基因株系产量相关性状显著高于野生型对照。【结论】本研究获得转OsAPX2大豆,抗坏血酸过氧化物酶活性等干旱指标及产量相关性状测定表明OsAPX2超表达能够显著提高大豆的耐旱性,为今后选育耐旱大豆新品系（种）提供重要材料更多还原