转OXO拟南芥抗黄萎病机理的初步研究

摘要

棉花黄萎病是一种土传真菌维管束病害，是棉花生产过程中最具破坏力的主要病害之一。黄萎病严重影响棉花的生长发育过程，可造成棉花大幅减产及纤维品质下降，因此又被称为棉花的“癌症”。目前采用的用于防治黄萎病的方法主要有化学熏蒸、轮作等。但这些方法具有一定的局限性且只能实现有限的控制。因此，利用基因工程技术培育转基因抗病棉花品种刻不容缓。鉴于此，本实验以floral dip法转化得到的转草酸氧化酶（OXO）拟南芥为实验材料，从抗氧化酶活性、H2O2积累量、木质素积累量等角度探究其对黄萎病的抗性，以期为培育抗病转基因棉花提供新思路。本研究结果如下：
　　1、利用GUS染色及PCR手段鉴定转基因拟南芥，得到可稳定遗传外源基因的转基因植株。
　　2、利用沾根法及活体叶片穿刺法对野生型拟南芥和转OXO拟南芥接种大丽轮枝菌。野生型拟南芥显示出严重的黄萎病病征，具体表现为生长缓慢，叶片枯黄现象严重。相对于野生型拟南芥，转基因拟南芥显示出一定的抗病性，具体表现为病情发展较慢，且病情指数较低。
　　3、利用叶片穿刺法对野生型及转OXO拟南芥接种大丽轮枝菌，48h后检测其抗氧化酶SOD、POD、CAT及抗病相关酶PPO的活性变化。实验表明，接种大丽轮枝菌后48h后，野生型拟南芥及转基因拟南芥SOD酶活性都呈下降趋势，野生型拟南芥SOD酶活性下降了46.7％，而转基因拟南芥只下降了15.7%。野生型拟南芥接菌后CAT酶活下降了16.6%，转基因拟南芥CAT活性与接种前无明显差异。表明大丽轮枝菌抑制了植物体内相关酶的活性，使植株清除活性氧的能力受到抑制，而转基因拟南芥酶活性受抑制的程度要低于野生型拟南芥，展现出了一定的抗病性。转基因拟南芥接菌48h后，POD和PPO酶活均呈上升趋势，其上升幅度分别为42.9%、64.9%。野生型拟南芥接菌48h后POD活性几乎不变，PPO酶活性上升幅度仅为24%。其中POD可氧化木质素前体为木质素残基，在木质素合成过程中发挥关键作用。推测转基因拟南芥通过积累更高水平的木质素抵御黄萎病。
　　4、利用叶片穿刺法对野生型及转OXO拟南芥接种大丽轮枝菌，48h后检测其苯丙氨酸解氨酶基因PAL1、PAL2的表达量变化。接种大丽轮枝菌后PAL1和 PAL2在野生型和转基因拟南芥中的表达量都呈上升趋势。转基因拟南芥PAL1和PAL2的上升幅度高达260%和384%，远高于野生型拟南芥的上升水平。植物PAL基因在抗逆过程中发挥重要作用，它是苯丙素循环中的第一个酶，影响木质化过程。推测其通过激活苯丙素通路大量合成木质素来赋予转基因拟南芥一定的抗病性。
　　5、本实验通过DAB染色检验接种大丽轮枝菌48h后野生型拟南芥及转基因拟南芥体内活性氧水平的变化，实验发现转基因拟南芥可积累更多的 H2O2。POD可以氧化木质素单体，进而合成木质素，这一过程需要H2O2的参与。
　　6、利用灌根法对野生型拟南芥和转OXO拟南芥接种大丽轮枝菌并在其抽薹后检测茎基部木质素含量。实验发现，接菌后，转基因拟南芥所积累的木质素水平远高于野生型拟南芥。

目录

声明

1 文献综述

1.1 黄萎病

1.2 木质素

1.3 类胚素与抗病原菌的关系

1.4 本研究的目的与意义

2 转OXO拟南芥的筛选及其抗病性的鉴定

2.1 实验材料

2.2 实验试剂配制

2.3 实验方法

2.4 结果与分析

2.5 小结和讨论

3 黄萎病菌对拟南芥抗氧化酶的影响

3.1 实验材料

3.2 实验试剂的配制

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

3.5 小结与讨论

4 转OXO拟南芥感染黄萎病后木质素积累量升高

4.1 实验材料

4.2 实验试剂的配制

4.3 实验方法

4.4 结果与分析

4.5 小结与讨论

5 结论与展望

参考文献

个人简介与科研成果

致谢