大豆GmRIQ2基因逆境胁迫下功能分析

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:requst2009
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逆境胁迫严重影响植物生长发育,当前已经在多种植物体内发现对逆境胁迫进行抵抗的机制。大豆作为重要的经济作物,敏感且极易受光照、干旱、温度与盐等非生物胁迫的威胁,进而影响品质与产量。因此,培育优质、耐逆境胁迫的大豆种质,对提高我国大豆的品质和产量具有重要意义。本课题组前期通过拟南芥At RIQ2基因序列在大豆基因组数据库中找到并成功从大豆基因组中分离,得到GmRIQ2基因,研究发现其CDS全长序列为585 bp。本研究构建植物表达载体分别转化拟南芥野生型和At RIQ2基因缺失突变体,分别获得了GmRIQ2基因过表达植株(GmRIQ2-G)与GmRIQ2基因补偿植株(GmRIQ2-B)2种转基因拟南芥植株。对At RIQ2基因缺失突变体的植株(GmRIQ2-K)、GmRIQ2基因过表达植株、GmRIQ2基因补偿植株进行PCR分子鉴定,对阳性植株与野生型植株(CK)进行不同干旱、温度、盐胁迫与光强等胁迫处理,比较分析了GmRIQ2基因不同表达量拟南芥植株丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、光合色素以及气孔数目、开闭等相关指标。同时也对前期获得的GmRIQ2基因过表达植株(GmRIQ2-a),GmRIQ2基因RNAi干扰植株(GmRIQ2-b)与GmRIQ2基因缺失突变体(GmRIQ2-c)3种转基因大豆株系T1代植株进行PCR分子鉴定,并对3种转基因阳性植株与对照植株进行干旱胁迫,比较分析了GmRIQ2基因不同表达量大豆植株的丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、光合色素与气孔数目开闭等相关指标。研究结果如下:(1)构建GmRIQ2基因植物表达载体,转化野生型与GmRIQ2基因缺失突变体拟南芥,对拟南芥进行PCR鉴定,获得GmRIQ2基因过表达拟南芥株系3株和GmRIQ2基因补偿拟南芥株系2株。(2)将获得的转GmRIQ2基因芽期与苗期与野生型拟南芥分别进行2%PEG 6000、5%PEG 6000、40 mmol/L Na Cl、80 mmol/L Na Cl、10℃、38℃、33%光照胁迫处理,观察拟南芥发芽率与苗期拟南芥根长生长状态,鉴定发现逆境胁迫下拟南芥发芽率均会降低,苗期根长均缩短。GmRIQ2基因的高表达,可提高干旱、低温胁迫下拟南芥的发芽率,有助于干旱、温度、盐与弱光胁迫下苗期拟南芥根的增长,但高温、盐与弱光胁迫,对不同GmRIQ2基因表达量拟南芥对发芽率无显著性影响。(3)将获得的转GmRIQ2基因苗期与野生型拟南芥分别进行2%PEG 6000、5%PEG6000、40 mmol/L Na Cl、80 mmol/L Na Cl、10℃、38℃、33%光照胁迫处理,测定拟南芥苗期叶片MDA含量、POD活性与叶绿素含量。发现GmRIQ2基因的高量表达在干旱、低温、盐与弱光胁迫下,可降低拟南芥叶片MDA含量,提高拟南芥叶片POD活性与叶绿素含量;高温胁迫则无显著变化。说明GmRIQ2基因能够提高抗旱性、耐寒性、对弱光抵抗能力,对高温不敏感。(4)将获得的转GmRIQ2基因苗期与野生型拟南芥分别进行2%PEG 6000、5%PEG6000、40 mmol/L Na Cl、80 mmol/L Na Cl、10℃、38℃、33%光照胁迫处理,测定拟南芥苗期叶片气孔密度与气孔开度。通过电镜观察发现,在干旱、低温、盐与弱光胁迫下,GmRIQ2基因高表达可使气孔密度变化幅度变小,气孔开度增加,有助于提高抗逆能力,但对高温胁迫抗性表现不佳。(5)将获得的转GmRIQ2基因过表达拟南芥分别进行2%PEG 6000、5%PEG 6000、40 mmol/L Na Cl、80 mmol/L Na Cl、10℃、38℃、33%光照胁迫处理,通过荧光定量PCR分析发现,结果表明在干旱、盐和弱光胁迫时,基因均在6小时有响应,低温胁迫基因最佳响应时间是3小时,对高温胁不敏感。(6)将获得的转GmRIQ2基因与对照大豆分别进行一周干旱胁迫下观察生长状态,测定其MDA、POD活性及叶绿素等生理指标,抗旱能力呈转GmRIQ2基因过表达>东农50>GmRIQ2基因缺失突变体,垦丰16>GmRIQ2基因RNAi干扰,表明GmRIQ2基因可提高耐旱性。
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