ZmDRO1基因通过调控根系发育提高玉米耐旱性的研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pgq1989
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干旱严重影响植物的生长发育,是制约玉米等作物产量最主要因素之一。除了常规的抗旱措施外,基因工程改造在农作物抗旱领域已经卓有成效,因此,筛选出重要的抗旱基因,了解其抗旱机制,并在玉米中进行遗传转化,得到玉米抗旱新种质,对于我国玉米生产具有非常重要的意义。本研究克隆得到了玉米178中的深根基因ZmDRO1,并将ZmDRO1转入拟南芥和玉米18-599,得到过表达株系。本研究发现ZmDRO1主要在玉米根中表达,且受到生长素和PEG的诱导;在拟南芥过表达植株与野生型进行根系弯曲和根系发育对比分析,发现ZmDRO1可以控制根系的生长角度;同时,还对ZmDRO1玉米过表达植株进行了抗旱性分析以及相对水含量、脯氨酸、丙二醛、叶绿素和相对电导率五项生理指标分析。另外,还构建了pEGAD-ZmDRO1-GFP瞬时表达载体,通过农杆菌侵染烟草进行了亚细胞定位分析。本文的主要研究结果如下;(1)通过实时荧光定量PCR检测,发现ZmDRO1主要在玉米根部表达。在20%PEG和20μm浓度IAA处理下,ZmDRO1在玉米根中的表达受到明显抑制。(2)对转基因拟南芥和转基因玉米进行实时荧光PCR检测,筛选出拟南芥高表达株系L2,L3,玉米高表达株系#4,#7,#14。用于后续表型鉴定和相关指标检测。(3)对过表达拟南芥L2、L3和野生型初生根进行重力偏转实验,发现L2、L3偏转角度更大,在重力作用下更靠近重力方向偏转,更有利于扎根,起到了深根的作用。同时,用平板培养拟南芥,发现ZmDRO1过表达时拟南芥根系比野生型更向重力方向偏转,根系变窄,进一步证明具有深根的作用。(4)通过对玉米ZmDRO1过表达植株#4,#7,#14初生根根长测量对比,发现#4,#7,#14的初生根长均大于野生型18-599。对#4,#7,#14和野生型18-599苗期进行断水处理,转基因玉米表现出更高的耐旱性。(5)对转基因玉米和野生型18-599自然断水,并测量了它们的抗旱相关生理生化指标,发现转基因玉米的脯氨酸、相对水含量和叶绿素含量均高于18-599,而丙二醛、相对电导率则都低于18-599,说明转基因玉米各项生理指标都得到了改善,提高了玉米的抗旱能力。(6)构建pEGAD-ZmDRO1-GFP瞬时表达载体,通过农杆菌侵染烟草进行亚细胞定位,确定ZmDRO1定位在质膜上。
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