转chlAPX基因杨树对逆境胁迫的响应

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植物遭受盐胁迫、干旱胁迫等外界胁迫时,会在细胞内产生大量活性氧(ROS)。ROS在植物体内过量积累,会对植物细胞造成氧化伤害。抗坏血酸过氧化物酶(APX)主要依靠AsA-GSH循环清除植物体内过量H2O2,从而提高植物在逆境下的生存能力。叶绿体是产生ROS的主要场所,叶绿体型APX(chlAPX)包括类囊体膜APX(tAPX)和基质APX(sAPX),被认为是清除植物体内尤其叶绿体中H2O2的关键酶。因此,研究毛白杨的chlAPX与其抗逆性之间关系,利用基因工程方法培育出较强抗性的转基因新品种具有重要的意义。本文利用pBI121-chlAPX重组质粒,通过农杆介导的叶盘转化法将目的基因导入野生型741毛白杨,得到过量表达毛白杨chlAPX基因的转基因杨树。对过量表达chlAPX基因毛白杨进行氧化、干旱和盐胁迫处理,研究过量表达chlAPX基因对杨树抗逆能力的影响,主要研究成果如下:1.在MV诱导的氧化胁迫下,观察过量表达chlAPX毛白杨的外部形态,其受MV伤害程度普遍比野生型杨树轻。在对转基因毛白杨和野生型毛白杨进行生理生化检测时发现,大部分转基因毛白杨的蛋白质含量、APX酶活性、GR酶活性和总叶绿素显著高于野生型毛白杨,而MDA含量、H2O2含量却低于野生型毛白杨,并且转基因株系的Pn和Fv/Fm降幅较小,表现出更高的抗氧化能力。2.在PEG模拟的干旱胁迫条件下,比较形态和生理指标可看出,与野生型741毛白杨相比,转基因杨树具有更高的抗干旱能力。3.在盐胁迫处理的试管苗中,各转基因株系较野生型毛白杨更易生根,生根数量较多。其出现损伤的时间相对延迟,受损伤程度较轻。4.盐胁迫条件下,过量表达chlAPX毛白杨Na+含量和Na+/K+低于野生型毛白杨,说明在盐胁迫下,过量表达chlAPX株系相对于野生型毛白杨能够保持细胞内更低水平的Na+含量和Na+/K+比值,维持较稳定的离子平衡,缓解盐胁迫带来的营养胁迫和渗透胁迫;其他生理生化指标亦显示,过量表达chlAPX毛白杨在抵御盐渍胁迫方面有更强的能力。综上所述,在一定范围的胁迫条件下,过量表达chlAPX基因毛白杨比野生型毛白杨表现出更高的抗逆(抗氧化、抗旱、耐盐)能力。
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