本文關(guān)鍵詞：霸王ZxNHX和ZxVP基因改良甜菜抗逆性的研究

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【摘要】：土壤鹽漬化和干旱是環(huán)境非生物脅迫的主要因子,對(duì)大多數(shù)高等植物、尤其農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育造成嚴(yán)重的影響。在極端干旱環(huán)境中長(zhǎng)期適應(yīng)生存的荒漠旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)利用液泡膜Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Zx NHX將細(xì)胞質(zhì)中Na~+轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡中,一方面保護(hù)細(xì)胞質(zhì)遭受Na~+的毒害,另一方面降低了細(xì)胞的滲透勢(shì),使細(xì)胞免受過(guò)多失水。糖料作物甜菜因長(zhǎng)期生長(zhǎng)在較肥沃的土壤中,其耐鹽抗旱潛力有限,尤其在苗期對(duì)高鹽和干旱極為敏感。因此,培育耐鹽、抗旱的甜菜新品種(系),對(duì)我國(guó)西北地區(qū)農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及鹽堿地和荒漠化土地的改良利用具有重要的意義。鑒于此,本研究以甜菜為材料,在探究其對(duì)鹽和滲透脅迫的生理響應(yīng)基礎(chǔ)上,采用根瘤農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將霸王ZxNHX和液泡膜H~+-焦磷酸酶基因ZxVP1-1共同轉(zhuǎn)化甜菜,對(duì)其耐鹽、抗旱性進(jìn)行了分析。取得的結(jié)果如下:1.與對(duì)照(未加鹽)相比,鹽處理(50~150 mmol/L NaCl)使甜菜地上部鮮、干重分別增加70%~90%,Na~+濃度增加4~5倍,葉和側(cè)根中K~+濃度下降35%~50%,貯藏根中脯氨酸含量增加93%,而蔗糖和果糖含量降低40%~50%,葡糖糖含量顯著性增加。2.滲透脅迫(-0.5~-1.5 MPa)下,甜菜植株葉片發(fā)黃和萎蔫,甚至出現(xiàn)死亡。與對(duì)照(0 MPa)相比,滲透脅迫使甜菜地上部鮮重和組織含水量分別降低40%~50%,Na~+濃度增加30%~40%,側(cè)根中K~+濃度下降40%~50%,地上部和貯藏根中脯氨酸含量增加2~3倍,貯藏根中蔗糖顯著性增加,果糖和葡萄糖含量沒(méi)有顯著性差異。3.通過(guò)基因組DNA水平檢測(cè)和RT-PCR表達(dá)分析,在405株侵染甜菜植株中,獲得了40株共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1的甜菜植株,其轉(zhuǎn)化效率為9.8%。4.鹽脅迫(400 mmol/L)下,野生型(WT)植株葉片發(fā)黃和萎蔫,而共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1基因的植株(T0)生長(zhǎng)健壯,具有較高的地上部鮮重和組織含水量。與WT相比,鹽脅迫下T0植株地上部積累更多的Na~+、K~+和脯氨酸,葉中溶質(zhì)滲透勢(shì)(Ψs)和丙二醛(MDA)含量顯著性降低,貯藏根積累更多的蔗糖、果糖和葡萄糖。5.滲透脅迫(-1.0 MPa)均抑制WT和T0植株的生長(zhǎng),相比之下,WT受到抑制程度更為明顯。與WT相比,滲透脅迫下T0植株地上部Na~+和Ca2~+濃度分別增加15%~30%,脯氨酸增加40%~50%,鮮重和組織含水量分別增加40%~45%,貯藏根積累更多的蔗糖和果糖�？梢�(jiàn),鹽能促進(jìn)甜菜的生長(zhǎng),地上部大量的Na~+和脯氨酸是甜菜適應(yīng)鹽和滲透脅迫的主要策略。共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1基因增加甜菜植株離子區(qū)域化能力,使其在鹽和滲透脅迫下積累更多的可溶性溶質(zhì),降低地上部的滲透勢(shì),減輕細(xì)胞膜的傷害,從而增強(qiáng)甜菜的耐鹽性和抗旱性。
【關(guān)鍵詞】：甜菜 ZxNHX ZxVP1-1 耐鹽性 抗旱性
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S566.3
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 前言10-12
• 第二章 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-22
• 2.1 植物液泡膜Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白12-17
• 2.1.1 植物液泡膜Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)及其表達(dá)12-13
• 2.1.2 植物液泡膜Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能13-16
• 2.1.3 超表達(dá)液泡膜Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因增強(qiáng)植物抗逆性16-17
• 2.2 植物液泡膜H~+-PPase17-20
• 2.2.1 植物液泡膜H~+-PPase的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 植物液泡膜H~+-PPase的功能18-19
• 2.2.3 超表達(dá)液泡膜H~+-PPase基因增強(qiáng)植物抗逆性19-20
• 2.3 甜菜抗逆性研究20-22
• 第三章 鹽和滲透脅迫對(duì)甜菜生長(zhǎng)和溶質(zhì)積累的影響22-32
• 3.1 材料與方法22-23
• 3.1.1 植物材料及其培養(yǎng)22
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法22
• 3.1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定22-23
• 3.2 結(jié)果與分析23-30
• 3.2.1 鹽處理對(duì)甜菜生長(zhǎng)和可溶性溶質(zhì)積累的影響23-27
• 3.2.2 滲透脅迫對(duì)甜菜生長(zhǎng)和可溶性溶質(zhì)積累的影響27-30
• 3.3 討論30-31
• 3.4 小結(jié)31-32
• 第四章 霸王ZxNHX和ZxVP1-1 基因?qū)μ鸩诉z傳轉(zhuǎn)化32-37
• 4.1 材料與方法32-34
• 4.1.1 試驗(yàn)材料32-33
• 4.1.2 農(nóng)桿菌介導(dǎo)ZxNHX和ZxVP1-1 基因遺傳轉(zhuǎn)化甜菜33-34
• 4.1.3 甜菜基因組DNA提取和目的基因的檢測(cè)34
• 4.1.4 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株半定量表達(dá)分析34
• 4.2 結(jié)果與分析34-35
• 4.2.1 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株P(guān)CR檢測(cè)34-35
• 4.2.2 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株RT-PCR表達(dá)分析35
• 4.3 討論35-36
• 4.4 小結(jié)36-37
• 第五章 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株耐鹽性和抗旱性評(píng)價(jià)37-50
• 5.1 材料與方法37-38
• 5.1.1 植物材料37
• 5.1.2 試驗(yàn)方法37
• 5.1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定37-38
• 5.2 結(jié)果與分析38-47
• 5.2.1 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株耐鹽性分析38-43
• 5.2.2 共表達(dá)ZxNHX和ZxVP1-1 基因甜菜植株抗旱性分析43-47
• 5.3 討論47-49
• 5.4 小結(jié)49-50
• 參考 文獻(xiàn)50-66
• 致謝66-67
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：665184