梭梭HaNAC12转录因子抗逆功能验证

摘要

【目的】验证梭梭NAC转录因子基因(HaNAC12)的抗逆功能,以期解析梭梭响应逆境胁迫的分子机制,为梭梭及其他作物抗逆遗传改良提供理论参考。【方法】通过实时荧光定量PCR对HaNAC12基因在干旱、高盐、ABA处理下的表达模式分析。利用同源重组法、农杆菌介导喷花法、喷洒除草剂等方法构建并筛选HaNAC12转基因拟南芥阳性植株,在不同胁迫处理后测定其与野生型(WT)在萌发率、气孔开度、相对含水量、株高、生长速率和生理指标等方面的差异,并以正常生长的植株为对照,验证HaNAC12基因在拟南芥逆境胁迫下的抗逆功能。【结果】HaNAC12基因相对表达量在干旱胁迫12 h时极显著高于0 h(P<0.01,下同),盐胁迫1 h时极显著高于0 h,ABA处理3和12 h均显著高于0 h(P<0.05,下同)。筛选获得3个高表达量的T3代转基因株系HaNAC12-1、HaNAC12-2和HaNAC12-3。种子干旱胁迫后WT的最终萌发率为45.00%,3个转基因株系的最终萌发率为66.11%~85.00%;种子盐胁迫后WT的最终萌发率为36.42%,3个转基因株系的最终萌发率为49.38%~58.64%。自然干旱和高盐胁迫下WT出现明显的干枯、枯黄现象,而3个转基因株系未出现干枯;自然干旱胁迫下3个转基因株系出现了提前抽薹、早花等生殖发育加速现象,且植株生长速率比WT快。苗期自然干旱胁迫后WT的气孔开度缩小67.54%,3个转基因株系的气孔开度分别缩小了91.08%、83.14%和85.04%,且HaNAC12-1、HaNAC12-2和HaNAC12-3株系的相对含水量显著或极显著高于WT。干旱和盐胁迫后3个转基因株系的丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化氢含量、过氧化氢酶活性均较胁迫前明显上升,其中,脯氨酸含量和过氧化氢酶活性上升幅度较WT大,而丙二醛含量和过氧化氢含量上升幅度较WT小。【结论】拟南芥过表达HaNAC12基因可增强拟南芥在萌发期和苗期对干旱和高盐胁迫的抗性,干旱胁迫可促进拟南芥开花,说明HaNAC12基因可提高转基因拟南芥的抗旱和耐盐性。