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我国是一个水资源严重短缺的国家,干旱灾害是我国最严重的自然灾害之一。适应在干旱条件下生长的优良林木品种,对于减少土地荒漠化、防沙治沙、绿化美化生态环境、以及提高林木经济效益具有极其重要的意义。因而,对林木抗旱能力和林木抗旱性机理的研究,是干旱地区选择造林树种的重要依据。
杨树是十分重要的速生经济树种,它因易于离体培养和容易受土壤农杆菌侵染而成为转基因林木研究的模式植物。本实验针对84K杨(populus,银腺杨)通过农杆菌EHA105介导法进行转基因操作,首次获得磷脂酶Dal超表达(PLDα1—OE)植株、磷脂酶Dδ1-RNAi(PLDδ1-RNAi)植株以及磷脂酶Dδ3超表达(PLDδ3-OE)植株。对这些突变体材料进行干旱胁迫处理后,观测其形态指标以及叶片WUE、膜离子渗漏率、渗透调节能力等抗旱生理指标,分析PLDs在植物干旱胁迫反应中的功能与作用机理。实验主要研究结果如下:
(1)通过植物组培技术和转基因操作,获得了抗旱生理实验的植物材料:野生型84K杨植株、PLα1-OE型、PLDδ1-RNAi型和PLDδ3-OE型84K杨植株。
(2)通过温室干旱控水生理实验,综合形态指标和生理代谢指标分析,表明PLDα1-OE型和PLDδ3一OE型植株抗旱性强于野生型84K杨植株,PLDδ1-RNAi植株抗旱性与野生型84K杨植株较接近。
(3)在抗旱机理研究方面,我们发现PLDα1基因的超表达使得84K杨转基因植株通过渗透调节机制具有较强抗旱性。PLDδ3基因的超表达使得84K杨转基因植株通过膜稳定性机制以及其他的一些抗旱机制表现出较强抗旱性。