【摘 要】
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全球气候变暖所引起的高温、干旱等灾害不断,造成大量粮食作物减产,如今已经发展为制约全球农作物产量和经济发展的重要因素。植物表皮蜡质是植物与外部环境直接接触的一层疏水保护膜,它能够调动植物体内的水分对抗干旱、高温等非生物威胁,所以对植株的生长和发育起着重要的作用。花花柴具有耐盐碱、抗干旱、耐高温和耐沙埋等特性,表皮还带有厚厚的蜡质,在植物对抗高温、干旱等非生物胁迫中起到关键作用。另外,作为我国重要的
【基金项目】
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兵团财政科技计划项目“强南”科技创新骨干人才项目“沙漠植物花花柴耐高温相关基因的克隆及转化棉花的研究”（项目编号:2021CB013）的部分研究成果,课题主持人:王彦芹教授（塔里木大学）
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全球气候变暖所引起的高温、干旱等灾害不断,造成大量粮食作物减产,如今已经发展为制约全球农作物产量和经济发展的重要因素。植物表皮蜡质是植物与外部环境直接接触的一层疏水保护膜,它能够调动植物体内的水分对抗干旱、高温等非生物威胁,所以对植株的生长和发育起着重要的作用。花花柴具有耐盐碱、抗干旱、耐高温和耐沙埋等特性,表皮还带有厚厚的蜡质,在植物对抗高温、干旱等非生物胁迫中起到关键作用。另外,作为我国重要的经济作物,棉花的生长发育深受盐碱、水分以及极端高温等危害,这些非生物胁迫也都是制约棉花产量的重要原因。本研究通过花花柴高温表达谱蜡质合成相关路径挑选出差异表达明显的基因,克隆出蜡质合成相关基因KcFAD2和KcHHT进行后续实验。构建KcFAD2和KcHHT亚细胞定位载体,将其转化烟草叶片进行瞬时表达。共聚焦显微镜结果显示,KcFAD2的绿色荧光主要集中在细胞膜上,并且能够与膜Marker的红色荧光发生共定位,说明KcFAD2蛋白定位在细胞膜上;KcHHT的绿色荧光主要集中在细胞核和细胞膜上,能够与核膜Marker的红色荧光发生共定位,说明KcHHT蛋白定位在细胞核和细胞膜上。构建两个基因的超表达载体,使用农杆菌介导法分别转入烟草和棉花中,得到KcFAD2阳性转基因烟草12株,KcHHT阳性转基因烟草10株,在棉花中超表达KcFAD2和KcHHT,得到KcFAD2阳性转基因胚状体20瓶、阳性转基因棉花幼苗2株,KcHHT阳性转基因胚状体18瓶、阳性转基因棉花幼苗1株。检测转基因材料中KcFAD2和KcHHT基因的表达水平,均上调表达,选取高表达量植株进行高温处理实验。42℃高温处理10h的结果显示KcFAD2转基因烟草比对照植株更耐热胁迫,超氧化物歧化酶的活性、脯氨酸的含量和可溶性糖的含量均显著高于阴性对照植株,丙二醛含量部分显著低于对照植株,蜡质含量在高温处理后均上升且显著相关;KcHHT转基因烟草对热胁迫更耐受,超氧化物歧化酶的活性、脯氨酸的含量部分显著高于对照植株,可溶性糖的含量均显著高于阴性对照植株,丙二醛的含量部分显著低于对照植株,蜡质含量在高温处理后均上升且显著相关。综上所述说明超表达KcFAD2和KcHHT基因可以提高植株的耐高温能力,同时,从棉花抗旱品系ZY7和敏旱品系ZY168的干旱表达谱对比分析中,也发现KcFAD2和KcHHT的同源基因Ghir-A11G034140和Ghir-A10G020150起到一定的促进抗逆的作用,为荒漠植物抗逆基因资源的挖掘与利用具有应用参考价值。
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