转AhCMO基因棉花苗期对干旱、盐胁迫的生理反应

论文摘要

干旱和盐胁迫是严重影响棉花生产的两大非生物胁迫因素。转基因技术是提高作物抗旱、耐盐性最有效的途径之一。本文以转AhCMO基因的五个棉花品系（CMO1、CMO2、CMO3、CMO4、CMO5）及其转化受体泗棉3号（SM3）为材料,在日光温室盆栽条件下,比较研究了干旱、盐胁迫下转基因品系之间、转基因品系与转化受体之间的生理表现,在此基础上探讨了转入AhCMO基因提高棉花耐盐、耐旱性的相关机理。主要结果和结论如下:1.通过对转AhCMO基因的五个棉花品系及其转化受体泗棉3号的耐盐性鉴定发现,盐处理条件下转化受体和所有转基因品系的生长发育都受到显著抑制,但5个转基因品系在种子发芽率、棉苗株高、真叶数、鲜重和光合荧光参数等方面均有明显提高或改善。转基因品系间的耐盐能力存在差异,CMO2、CMO4两个品系比其它转基因品系具有更强的耐盐性。2.以耐盐性较强的转基因品系CMO2、CMO4及其转化受体SM3为材料,待棉苗长到两片真叶时分别施加盐胁迫或干旱胁迫。处理后每隔5天取样一次,测定结果表明:盐胁迫和干旱胁迫下CMO2、CMO4的干物质积累量比SM3显著增加。CMO2、CMO4受旱、盐胁迫影响最大的部位是叶片,对根系影响较小,而SM3受影响最大的部位是根系。对光合参数、荧光参数、叶绿素含量的测定发现,CMO2、CMO4和SM3的光合作用均受到干旱和盐胁迫的显著抑制,但CMO2、CMO4的光合速率始终高于SM3,其光合机构受害程度低于SM3;胁迫后SM3叶绿素含量下降,而CMO2、CMO4的叶绿素含量上升,这可能一方面得益于甜菜碱对类囊体膜的保护,另一方面是由于盐胁迫下植物叶片含水量过低、叶肉增厚所致。干旱、盐胁迫后转基因品系中的抗氧化酶活性均高于SM3,同时MDA含量低于SM3。说明转基因品系与转化受体相比,抗氧化酶系统的活性高,活性氧的产生积累得到抑制,减轻了活性氧的伤害。棉花本身能够合成甜菜碱,但含量很低。AhCMO基因的转入显著提高了棉株体内甜菜碱的含量,且旱盐胁迫可以激发甜菜碱的大量合成。其中,经受干旱、盐胁迫后CMO4叶片中的甜菜碱含量分别达到SM3的3.6和4.7倍。SM3叶片中可溶性糖含量在干旱、盐胁迫后显著下降, CMO2、CMO4叶片中可溶性糖含量在干旱胁迫下显著上升,在盐胁迫下却显著下降;所有品系（种）叶片中的脯氨酸含量在干旱、盐胁迫下均高于对照,但逆境胁迫下CMO2、CMO4叶片中的脯氨酸含量始终高于SM3。说明盐胁迫对棉花造成的伤害大于干旱,同时甜菜碱含量的升高似乎也引起了其他渗透调节物质的积累。Na+在两个转基因品系各器官中的分布规律是叶片最多,根系次之,茎部最少。而Na+在SM3各器官的分布则没有侧重,比较均匀。CMO4各器官中K+/Na+均大于SM3,CMO2除叶片外其他器官中大于SM3。说明AhCMO基因的导入也影响了盐离子在各器官的分布,并能维持相对较高的K+/Na+。CMO2、CMO4两个品系在耐盐、耐旱性的差异,可能与甜菜碱合成量的差异有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文符号及英文对照表
• 1. 引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 盐胁迫对植物的危害
• 1.2.2 干旱胁迫对植物的危害
• 1.2.3 棉花的耐盐育种
• 1.2.4 甜菜碱的生理功能
• 1.2.5 甜菜碱转基因的研究进展
• 2. 材料与方法
• 2.1 供试材料与试验设计
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验设计
• 2.2 测定项目与方法
• 2.3 数据处理与分析
• 3 结果与分析
• 3.1 转AHCMO 基因棉花品系的耐盐性鉴定
• 3.1.1 盐胁迫对棉花转基因品系及转化受体发芽率的影响
• 3.1.2 盐胁迫对棉花转基因品系及转化受体苗期生长状况的影响
• 3.1.3 盐胁迫对棉花转基因品系及转化受体苗期叶片光合参数的影响
• 3.1.4 盐胁迫对棉花转基因品系及转化受体苗期叶片荧光参数的影响
• 3.1.5 盐胁迫对棉苗丙二醛（MDA）含量的影响
• 3.2 转AHCMO 基因棉花苗期对干旱胁迫的生理反应
• 3.2.1 干旱胁迫对棉花苗期干物质积累的影响
• 3.2.2 干旱胁迫对棉花苗期光合参数的影响
• 3.2.3 干旱胁迫对棉花苗期荧光动力学参数的影响
• 3.2.4 干旱胁迫对棉花苗期叶片叶绿素含量的影响
• 3.2.5 干旱胁迫对棉花苗期叶片膜脂过氧化及抗氧化物酶活性的影响
• 3.2.6 干旱胁迫对棉花苗期叶片渗透调节物质含量的影响
• 3.3 转AHCMO 基因棉花苗期对盐胁迫的生理反应
• 3.3.1 盐胁迫对棉花苗期干物质积累的影响
• 3.3.2 盐胁迫对棉花苗期光合参数的影响
• 3.3.3 盐胁迫对棉花苗期荧光动力学参数的影响
• 3.3.4 盐胁迫对棉花苗期叶片叶绿素含量的影响
• 3.3.5 盐胁迫对棉花苗期叶片膜脂过氧化及抗氧化物酶活性的影响
• 3.3.6 盐胁迫对棉花苗期叶片渗透调节物质含量的影响
• +、Na⁺含量及分布的影响'>3.3.7 盐胁迫对棉花苗期K⁺、Na⁺含量及分布的影响
• 4 讨论
• 4.1 转AHCMO 基因提高了棉花的耐盐、耐旱性
• 4.2 转AHCMO 基因改善了干旱、盐胁迫下棉花叶片的光合性能
• 4.3 转AHCMO 基因提高了干旱、盐胁迫下棉花叶片抗氧化酶活性
• 4.4 转AHCMO 基因对旱、盐胁迫下棉花渗透调节物质含量的影响
• 4.5 转AHCMO 基因对盐胁迫下棉花体内离子含量及分布的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况