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甘蔗是世界上重要的经济作物,我国是世界上第四大食糖生产国。甘蔗生长于热带及亚热带地区,适应温暖的气候条件,低温不仅限制了其地理分布,还会降低甘蔗产量和蔗糖分,是甘蔗生产区主要的气候灾害之一。因此,培育抗寒性强的品种对甘蔗生产具有重要意义。转基因技术的发展为甘蔗抗寒性的提高提供了有效的方法。本研究以转SoTUA基因甘蔗T1代及对照(WT)植株为试验材料,采用人工气候室对转基因株系(L1、L2、L3和L4)及对照进行4℃低温胁迫,旨在测定各甘蔗株系在低温胁迫下SoTUA基因和SoTUA蛋白的表达量以及生理生化表现;同时采用温室大棚种植的方法,测定转基因株系(L5、L6、L7、L8、L9、L10和L11)及对照株系在苗期、分蘖期、伸长期和工艺成熟期的农艺性状。主要研究结果如下:(1)利用PCR技术对载体上的标记基因GFP进行扩增,得到与阳性对照一致的条带,并进行GFP基因测序,表明得到了转SoTUA基因T1代阳性植株。(2)将4个转基因株系(L1、L2、L3和L4)和对照进行4℃低温处理,利用qRT-PCR测定低温胁迫下不同株系的SoTUA基因表达量,结果表明:在低温处理前,SoTUA基因在各转基因株系中的表达量高于对照组;所有株系在处理后被强烈诱导,除L1外,其他株系均在2d时基因表达量达到最高值,总体上基因表达变化模式为先上升后下降再上升;低温处理中转基因甘蔗株系中SoTUA基因的表达量普遍高于对照。利用Western blot技术测定低温胁迫下SoTUA蛋白的表达量,结果表明:在处理前各转基因株系的SoTUA蛋白表达量均高于对照组;除L1外,其他株系均在低温处理0-2 d时下调,表达模式上存在差异,L1先升高再降低,L2和L4先降低再升高,L3缓慢降低,而CK以“降低-升高-降低-升高”的模式变化;低温处理中转基因甘蔗株系中SoTUA蛋白的表达量普遍高于对照。(3)在低温胁迫下,4个转基因株系的可溶性糖和可溶性蛋白含量普遍高于对照组,各株系可溶性糖含量以不同模式变化;可溶性蛋白在低温处理前期强烈上调以响应低温,总体变化趋势为先升高后降低;脯氨酸含量总体上呈“S”型模式变化,除L4外,其他转基因株系均高于对照;各株系丙二醛含量均有上升,其中对照组的增幅最大;POD活性总体上呈先降低后升高再下降的模式变化,除L2外,其他株系与对照无明显差异。分别利用改进的极点排序法和隶属函数法对转基因株系及对照进行抗寒性评价,结果表明4个转基因株系抗寒性均强于对照。(4)农艺性状的调查的结果表明,转基因株系L5、L6和L11在四个时期株高均高于对照;株系L5、L6、L8和L11在四个时期茎径均高于对照(其中L6在四个时期均显著高于对照);在四个时期中,除L6和L7外,其他5个株系的叶绿素含量均高于对照。株系L5、L8和L9在四个时期中叶面积大小均高于对照。除株系L6和L9外,其余株系在株高、茎径、叶面积和叶绿素含量上显著高于对照或等效于对照,说明转免SoTUA基因并没有使甘蔗植株的农艺性状产生不良效果。