转NAS基因匍匐翦股颖抗旱生理及坪用特性的研究

论文摘要

本实验以转入外源NAS基因匍匐翦股颖为材料,研究了烟碱酰胺合成酶（nicotianamine synthas,NAS）基因增强植物耐受干旱胁迫的作用机理以及转NAS基因匍匐翦股颖的坪用特性。NAS基因主要调控烟碱酰胺（nicotianamine,NA）的代谢,而NA与植物细胞对铁元素的吸收和运输有关,因此本研究对转NAS基因匍匐翦股颖中铁元素参与的部分代谢途径的生理生化指标进行了测定,包括叶绿素（Chlorophyll）含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）合成,含氮有机物脯氨酸（Pro）的固定积累;还对其进行质膜透性、绿叶率、根系活力等抗旱相关的生理生化指标进行测定,为该基因在作物遗传改良的应用提供理论依据。同时,对转NAS基因匍匐翦股颖的坪用特性应用灰色理论系统中的关联度分析方法进行了综合评价。获得了如下结果:（1）应用DPS2.0数据分析软件对生理生化指标测定数据进行了分析,结果表明:转NAS基因匍匐翦股颖与对照匍匐翦股颖的总体抗旱性差异显著（5%显著水平）,甚至出现极显著差异（1%极显著水平）。在干旱胁迫条件下,转基因匍匐翦股颖与对照匍匐翦股颖的绿叶率、叶绿素含量和根系活力随处理的时间延长都逐渐下降,转基因植株绿叶率下降幅度基本都保持在10%以内,叶绿素含量下降幅度在15%-34%之间,根系活力下降幅度在69%-70%之间,而对照植株绿叶率下降幅度高达33.59%,叶绿素含下降幅度为68%,根系活力下降幅度为92%;质膜透性则呈上升趋势,转基因植株的上升幅度在47%-61%之间,而对照植株为64%;MDA含量也逐渐增大,转基因植株上升幅度在41%-44%之间,而对照植株为56%;三种保护酶活性都是上升后下降,但五个株系的SOD、POD、CAT活性分别达到最高值的时间不同,SOD、POD基本都是在第4天左右达到最大值,而CAT活性基本都是在第2天左右达最高,以后随胁迫时间的延长其活性都逐渐下降。转基因植株SOD、POD达到最高值增加幅度分别为:156%-252%、247%-267%,而对照植株则是:120%、175%;而转基因植株CAT的下降幅度在40%-49%,对照植株是67%。（2）坪用性状评定采用国际上通用的九分制法,并用灰色理论系统中的关联度分析方法对转NAS基因和非转基因的匍匐翦股颖的全部坪用性状坪用性状进行关联度分析。从整个评定时期看,转基因草坪草抗旱性能明显好于对照草坪草。五个株系在一年生长周期中,转基因草坪草经历1个绿度下降时期:温度较高的7、8月份,而对照草坪草则有两个绿度下降时期:一个是温度较低的12、1、2月份,另一个则是7、8份。但是不同草坪草率度下降的幅度及持续的时间不同。除了抗旱性能的显著性增强外,其他方面如草坪草叶片质地、均匀度、成坪高度、密度等差异不明显。综上所述,根据实验室研究结果和田间坪用特性研究比较得出,在类似于湖南等过渡带气候区域里,转NAS基因匍匐翦股颖的抗旱性能和坪用特性均好于非转基因匍匐翦股颖,转NAS基因匍匐翦股颖能够安全渡过夏季干旱天气,而非转基因匍匐翦股颖容易出现枯黄现象。因此,充分说明在过渡带气候区转NAS基因匍匐翦股颖具有一定的推广应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 国内外草坪草抗旱研究概况
• 2 草坪草抗旱性指标研究概况
• 2.1 草坪草抗旱的生态适应
• 2.2 冷季型草坪草抗旱的生理生化机理
• 2.2.1 渗透调节
• 2.2.2 蒸腾速率
• 2.2.3 其它抗旱性生理生化指标
• 3 冷季型草坪草抗旱性机理研究的有关问题与发展趋
• 4 主要研究内容、研究意义及创新点
• 第二章 转外源NAS基因匍匐剪股颖抗旱机理研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 水分胁迫处理
• 1.2.2 绿叶率的测定
• 1.2.3 叶绿素含量的测定
• 1.2.4 Pro含量的测定
• 1.2.5 根系活力的测定
• 1.2.6 酶液的提取
• 1.2.6.1 SOD酶液的提取
• 1.2.6.2 POD和CAT酶液的提取
• 1.2.7 三种膜保护酶活性分析
• 1.2.7.1 SOD活性分析
• 1.2.7.2 POD活性分析
• 1.2.7.3 CAT活性分析
• 1.2.8 质膜相对透性的测定
• 1.2.9 MDA含量的测定参
• 1.2.10 几种抗性指标的综合评价及数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 干旱胁迫对草坪草绿叶率的影响
• 2.2 干旱胁迫对草坪草绿叶素含量的影响
• 2.3 干旱胁迫对草坪草脯氨酸（Pro）含量的影响
• 2.4 干旱胁迫对草坪草根系活力的影响
• 2.5 干旱胁迫对草坪草膜保护酶活性的影响
• 2.5.1 SOD活性的变化
• 2.5.2 POD活性的变化
• 2.5.3 CAT活性的变化
• 2.6 干旱胁迫对草坪草细胞质膜相对透性的影响
• 2.7 干旱胁迫对草坪草丙二醛（MDA）含量的影响
• 3 讨论
• 3.1 NAS基因在植物遭受干旱胁迫过程中的作用机理
• 3.2 NAS基因调控的代谢途径中铁元素与植物抗旱性之间的关系
• 第三章 转NAS基因匍匐剪股颖坪用特性比较
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验地概况
• 1.3 试验设计与田间管理
• 1.4 研究内容与方法
• 1.4.1 生长周期的观测
• 1.5 坪用性状评定方法
• 1.6 数据分析和分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 坪用特性比较
• 2.1.1 转基因植株与对照植株苗期以及成坪后生长速度比较
• 2.1.2 转基因植株与对照植株绿度以及叶片质地比较
• 2.1.3 转基因植株与对照植株抗旱性比较
• 2.1.4 转基因植株与对照植株均匀度、密度以及成坪高度比较
• 2.1.5 转基因植株与对照植株坪用特性关联度分析
• 3 讨论
• 3.1 转基因植株与对照植株的播种日期、出苗期以及出苗天数比较
• 3.2 转基因植株与对照植株的分株苗期及成坪后生长速度比较
• 3.3 转基因植株与对照植株绿度以及叶片质地比较
• 3.4 转基因植株与对照植株抗旱性、均匀度、密度、成坪高度比较
• 3.5 转基因植株与对照植株的综合评定比较
• 3.6 转基因植株与对照植株的关联度分析
• 3.7 转基因植株与对照植株的坪用特性评定方法和数据分析
• 参考文献
• 附录
• 缩略词
• 致谢
• 作者简历