转过氧化氢酶基因和甜菜碱醛脱氢酶基因烟草抗逆性分析

摘要

植物在自然环境中，经常会受到干旱、盐碱、高低温等非生物胁迫因子的影响，这些逆境会造成渗透胁迫伤害和氧化胁迫伤害。多数逆境条件下（如盐碱，干旱等）往往会伴随强光，由于逆境胁迫植物光合效率降低，光合组织吸收的过剩光能导致叶绿体中产生大量的O2-、H2O2造成光抑制。正常条件下，叶绿体中通过SOD将O2-歧化为H2O2，再由抗坏血酸-谷胱甘肽途径将H2O2转化为无毒的H2O和O2。但干旱等逆境会使抗坏血酸-谷胱甘肽途径的抗坏血酸过氧化物酶钝化，产生的H2O2不能被及时分解而积累。而过氧化氢酶的活性不受干旱和强光的影响。渗透调节也是植物抵抗干旱、盐等胁迫的有效机制。因此将合成甜菜碱的关键酶基因-甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因和参与清除植物体内活性氧的过氧化氢酶(CAT)基因同时在叶绿体中定向表达，将使植物获得更强的抗逆能力。本文利用转豌豆过氧化氢酶基因烟草和转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因+豌豆过氧化氢酶基因烟草为材料，研究了在叶绿体中表达CAT和CAT+BADH的转基因烟草对干旱，盐和氧化胁迫的生理响应，主要结果如下:
　　 (1)用Percoll法分离得到叶绿体，并通过测定叶绿体和过氧化物酶体的标志酶活性表明分离叶绿体的质量。同时测定了过氧化氢酶和甜菜碱醛脱氢酶活性以及烟草叶片中甜菜碱含量，结果表明Cat和Badh均在烟草叶绿体中得到表达，并明显提高了转基因植物过氧化氢酶和甜菜碱醛脱氢酶活性。
　　 (2)用20％PEG6000和150mMNaCl溶液分别模拟干旱和盐胁迫处理，在相同胁迫条件下，与野生型烟草相比，转Cat和转Cat+Badh烟草叶绿素a荧光动力学参数(Fv/Fm)和叶绿素相对含量高;质膜透性较小，丙二醛含量较少;且抗氧化酶(CAT，SOD，POD，APX)活性高;在盐胁迫下，转基因烟草Na+含量较低，K+，Ca2+含量较高，K+/Na+比例高于野生型。表明转Cat和转Cat+Badh烟草抗旱耐盐能力得到提高，而转Cat+Badh烟草效果最好。
　　 (3)在百草枯氧化胁迫处理下，结果显示转基因烟草的离体叶片和整株烟草损伤都小于野生型，表明转Cat和转Cat+Badh烟草抗氧化能力均得到提高，转Cat+Badh烟草优于转Cat烟草。
　　 上述结果表明转Cat和转Cat+Badh基因能提高转基因烟草的抗逆性，尤其Cat和Badh基因在转基因植物中同时表达能明显提高对逆境的综合抵抗能力。

目录

缩略词对照表

摘要

一 前言

二 实验材料与方法

2．1 实验材料及其处理

2．2 实验方法

2．2．1 烟草叶片叶绿体蛋白制备

2．2．2 可溶性蛋白含量测定

2．2．3 标志酶活性和BADH活性测定

2．2．4 甜菜碱含量的测定

2．2．5 烟草植株各项生理生化指标的测定

2．2．6 统计分析

3 结果与分析

3．1 过氧化氢酶基因和甜菜碱醛脱氢酶基因表达的检测

3．1．1 过氧化氢酶基因在烟草叶绿体中表达的检测

3．1．2 甜菜碱醛脱氢酶活性检测及甜菜碱含量测定

3．2 干旱胁迫下不同基因型烟草的生理变化

3．2．1 光合作用变化

3．2．2 干旱胁迫对烟草细胞膜的影响

3．2．3 干旱胁迫对烟草叶片抗氧化酶活性的影响

3．3 百草枯氧化胁迫对不同基因型烟草的影响

3．3．1 百草枯对不同基因型烟草离体叶圆片的效应

3．3．2 不同基因型烟草叶片对不同浓度百草枯的反应

3．4 盐胁迫下不同基因型烟草的生理变化

3．4．1 盐胁迫对烟草叶绿素相对含量和叶绿素a荧光动力学参数的影响

3．4．2 盐胁迫对烟草细胞膜的影响

3．4．3 盐胁迫对烟草植株离子含量的影响

3．4．4 盐胁迫对烟草抗氧化酶活性的影响

4 讨论

参考文献

致谢

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