嗜盐古菌MnSOD基因在水稻中表达及其耐盐性研究

论文摘要

随着灌溉农业的发展和化肥的使用不当,盐碱地的面积在逐年增加。土壤盐渍化已成为一个全球性生态问题。盐胁迫能引发渗透胁迫、离子毒害以及氧化胁迫、营养亏缺等次生胁迫,这些胁迫严重影响了作物的产量和质量。高等植物适应盐胁迫的重要机制之一就是快速有效地清除活性氧（ROS）,从而防止盐胁迫诱导的氧化伤害。超氧化物歧化酶（SOD）是清除ROS酶促系统的第一道防线,它能催化细胞中多余的超氧阴离子（O2-）转化成过氧化氢（H2O2）和O2。SOD在酶保护系统中处于核心地位。大量研究表明,植物体内SOD等酶的活性与植物的耐盐能力呈正相关。本研究中,利用农杆菌介导法将嗜盐古菌（Natrinema sp.） MnSOD导入粳稻品种日本晴中使其在转基因水稻中过表达。经PCR分子检测结果证明,MnSOD已经整合到水稻基因组中。SOD活性染色表明MnSOD基因在转基因水稻已成功表达并产生了功能性蛋白酶。过表达MnSOD基因的转基因水稻的耐盐性增强,100mM NaCl处理下,转基因水稻比野生型植株生长的更为健壮。此外,转基因水稻能维持较高的光合速率,并且转基因植株叶片的相对电导率和丙二醛（MDA）含量都显著性低于非转基因水稻,这都表明转基因水稻能更好的抵抗盐胁迫诱导的氧化胁迫。另外,我们观察到在盐胁迫下转基因植株的过氧化氢酶（CAT）也高于野生型水稻。同时我们看到转基因水稻中的02和H2O2显著低于非转基因水稻。这些结果表明SOD在ROS清除系统中起到关键性作用,嗜盐菌MnSOD的过表达提高了转基因植株的ROS清除效率,从而提高了转基因水稻的耐盐性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略表
• 第一章 文献综述与研究意义
• 1.1 盐胁迫与植物
• 1.1.1 盐胁迫对植物的伤害机理
• 1.1.2 盐胁迫对植物的影响
• 1.1.3 植物的耐盐性机理
• 1.2 植物耐盐性鉴定指标及提高植物耐盐性的途径
• 1.2.1 植物耐盐性鉴定指标
• 1.2.2 提高植物耐盐性的方法
• 1.3 超氧化物岐化酶（SOD）研究概况
• 1.3.1 SOD的分布及分类
• 1.3.2 SOD的生物学功能
• 1.3.3 SOD转基因植物与植物抗逆性
• 1.4 本研究的目的及意义
• 第二章 嗜盐古菌MnSOD基因水稻表达载体的构建及遗传转化
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 表达载体p1301-NaMnSOD的构建
• 2.2.2 农杆菌介导的遗传转化和表达植株再生
• 2.2.3 转基因植株的鉴定
• 2.3 讨论
• 2.3.1 水稻表达载体p1301-NaMnSOD的构建
• 2.3.2 农杆菌介导的遗传转化及转基因检测
• 第三章 转MnSOD基因水稻的耐盐性研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 SOD活性染色
• 3.2.2 盐胁迫对水稻表型的影响
• 3.2.3 盐胁迫对光合速率和叶绿素荧光参数的影响
• 3.2.4 盐胁迫对相对电导率和MDA含量的影响
• 3.2.5 盐胁迫对SOD和CAT酶活的影响
• 3.2.6 盐胁迫对NaMnSOD表达情况的影响
• 2^-产生速率和H₂O₂含量的影响'>3.2.7 盐处理对O₂^-产生速率和H₂O₂含量的影响
• 3.3 讨论
• 第四章 全文总结和展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 致谢