農(nóng)藝學

張桂蓮，張順堂，肖浪濤，等

農(nóng)藝學

抽穗開花期高溫脅迫對水稻花藥、花粉粒及柱頭生理特性的影響

張桂蓮，張順堂，肖浪濤，等

目的：近年來，伴隨全球工業(yè)化進程的加速，全球平均氣溫升高，極度高溫天氣頻發(fā)，高溫熱害已成為作物生長的主要限制因素之一。而中國長江流域雙季早稻的開花結(jié)實期及中稻開花期經(jīng)常遭遇異常高溫天氣，導致水稻結(jié)實率降低，產(chǎn)量大幅度下降。高溫熱害已成為限制我國南方稻區(qū)水稻安全生產(chǎn)的瓶頸。目前，關(guān)于高溫對水稻花器官影響的系統(tǒng)報道不多，關(guān)于水稻特別是雜交稻抗高溫遺傳的報道甚少。本研究從花藥、花粉粒和柱頭等方面研究高溫脅迫對水稻花器官的影響，目的是探明高溫脅迫對水稻的傷害機理，找出耐熱性相關(guān)的生理生化指標，為選育耐熱性水稻品種或改良現(xiàn)有超高產(chǎn)水稻品種的耐熱性提供理論依據(jù)。方法：以6個耐熱性差異較大的水稻重組自交系及其親本996（熱鈍感）和4628（熱敏感）為材料，于抽穗開花期在人工氣候室進行高溫處理（8：00—17：00，37℃；17：00—8：00，30℃）和適溫處理（8：00—17：00，30℃；17：00—8：00，25℃），研究高溫脅迫對耐熱性不同水稻株系花藥抗氧化酶活性、膜透性、可溶性糖含量、熱穩(wěn)定蛋白含量、花粉粒性狀及柱頭活力的影響。結(jié)果：（1）高溫脅迫下，水稻花藥SOD、POD及CAT活性呈先上升后下降的趨勢，脅迫期間耐高溫株系花藥的SOD、POD及CAT活性顯著高于熱敏感株系。（2）高溫使花藥熱穩(wěn)定蛋白含量增加，可溶性糖含量降低、MDA含量和相對電導率急劇上升。與熱敏感株系相比，高溫下耐高溫株系花藥具有較高的熱穩(wěn)定蛋白含量和可溶性糖含量、較低的MDA含量和相對電導率。（3）高溫脅迫下，花藥開裂受阻，柱頭上花粉粒數(shù)和花粉粒直徑膨脹幅度減小，花粉活力和柱頭活力下降，開花受精受到影響。高溫下耐高溫株系的花藥開裂系數(shù)，柱頭上花粉粒數(shù)，花粉活力和柱頭活力顯著高于熱敏感株系。以上表明雜交后代可能遺傳了親本996的一些耐熱性狀。結(jié)論：與熱敏感株系相比，高溫下耐高溫株系花藥不僅具有較高的抗氧化酶活性、熱穩(wěn)定蛋白含量、可溶性糖含量和較低的膜透性，而且具有較好的花粉散落特性和花粉活力，結(jié)實率較高，同時也表明親本996的一些耐熱性狀可遺傳給雜交后代，因此花藥抗氧化酶活性、膜透性、熱穩(wěn)定蛋白含量和花粉活力可作為水稻耐熱性鑒定指標。在耐熱性品種選育中，可根據(jù)育種目標選配親本，在雜交后代中通過花藥抗氧化酶活性、膜透性、熱穩(wěn)定蛋白含量和花粉活力的定向選擇有望獲得耐熱性雜交后代材料，選育耐熱性水稻新品種。

來源出版物：中國水稻科學, 2014, 28(2)：155-166

入選年份：2014

中國大豆育成品種10個重要家族的遺傳相似性和特異性

熊冬金，王吳彬，趙團結(jié)，等

摘要：目的：大豆育成品種是直接應用于育種實踐的核心種質(zhì)資源。要拓寬作物育種材料的遺傳背景，需分析比較不同種質(zhì)間的相似性和相異性。本文選取了我國10個重要家族的179個大豆育成品種，分析其親本系數(shù)和相似系數(shù)，研究其品種間的遺傳關(guān)系，揭示其衍生群體的遺傳基礎，以期為我國大豆育種親本選配，擴大親本來源，拓寬我國大豆育成品種遺傳基礎提供參考。方法：選用我國51-83（A002）、白眉（A019）、濱海大白花（A034）、奉賢穗稻黃（A084）、滑縣大綠豆（A122）、即墨油豆（A133）、上海六月白（A201）、銅山天鵝蛋（A231）、武漢菜用大豆混合群體（A291）和山東壽張縣無名地方品種（A295）等10個主要親本家族的179份系譜信息完整的大豆品種，為研究材料。這些大豆分布于I、II、III、IV和V等5個不同生態(tài)區(qū)，包括從1943年育成的豐地黃（生態(tài)區(qū)I）到2005年育成的GS鄭交9525（生態(tài)區(qū)II）等，具有廣泛的代表性。根據(jù)系譜信息，計算不同品種間的親本系數(shù)；選用161個均勻分布于大豆基因組的SSR分子標記，對群體進行基因型分析，采用PowerMarker Ver. 3.25軟件分析參試材料的遺傳多樣性、相似性與特異性。結(jié)果：中國10個大豆育成品種重要家族的179個品種，在161個SSR位點上共檢測到1697個等位變異，單位點變幅為5～24個，平均10.5個；多態(tài)信息含量在0.549～0.937間，平均0.819。聚類分析表明，179個品種可歸為6大類11小類，同一家族的品種有聚為一類的趨勢。品種間，親本系數(shù)平均值為0.02，分布范圍在0～0.75間，95%以上的親本系數(shù)分布在0～0.13之間；遺傳相似系數(shù)均值為0.16，分布范圍在0.03～0.80間，95%以上分布在0.07～0.22之間；品種間親本系數(shù)和遺傳相似系數(shù)顯著相關(guān)（r＝0.67）；山東壽張縣無名地方品種（A295）、即墨油豆（A133）、滑縣大綠豆（A122）和銅山天鵝蛋（A231）4個家族親本系數(shù)和相似系數(shù)均較小，遺傳基礎較寬廣；矮腳早（A291）、上海六月白（A201）、奉賢穗稻黃（A084）和51-83（A002）4個家族親本系數(shù)和相似系數(shù)較大，遺傳基礎較狹窄，這與選擇育種品種較多有關(guān)；東北白眉（A019）家族與其他家族間的親本系數(shù)和遺傳相似系數(shù)均最小。家族間特異性分析表明，東北白眉（A019）家族和其他9個家族地理距離較遠，存在較多互補、特有、特缺等位變異；而III區(qū)和II區(qū)地理位置較近，種質(zhì)交流較多，兩區(qū)家族間特有、特缺等位點數(shù)較少，其中A002、A231和A122三個家族無特有等位變異，A084、A201、A034和A231四個家族無特缺等位變異。結(jié)論：盡管179個品種來源于我國10個主要家族，但品種間仍具有豐富的遺傳變異。179個品種可歸為6大類11小類，同一家族的品種有聚為一類的趨勢。品種間親本系數(shù)和遺傳相似系數(shù)顯著相關(guān)（r＝0.67），其均值分別為0.02和0.16；A295、A133、A122和A231 4個家族遺傳基礎最寬廣；A291、A201、A084和A002 4個家族遺傳基礎較狹窄。A019家族和其他9個家族地理距離較遠，存在較多特有、特缺等位點，而III區(qū)和II區(qū)地理位置較近，種質(zhì)交流較多。

來源出版物：作物學報, 2014, 40(6)：951-964

入選年份：2014

鎘脅迫下秈稻和粳稻對鎘的吸收、轉(zhuǎn)移和分配研究

龍小林，向珣朝，徐艷芳，等

摘要：目的：鎘是一種有毒重金屬，含有高水平鎘的化肥不加控制的施用、污水灌溉和采礦污染等導致越來越多稻田受到污染，最終使鎘進入食物鏈，對人類健康造成潛在威脅。土壤中高濃度的鎘抑制作物生長發(fā)育，降低作物產(chǎn)量。筆者選用秈稻和粳稻兩個不同類型水稻品種，通過盆栽試驗，研究了在不同濃度鎘脅迫下、在2個對鎘吸收的關(guān)鍵時期——分蘗期和成熟期、不同器官對鎘的吸收、積累和分配，并對秈、粳稻籽粒鎘含量的差異進行研究，以期了解秈稻和粳稻在鎘脅迫下對鎘的吸收、運轉(zhuǎn)規(guī)律及分布特點，為低鎘含量水稻新品種的培育提供理論依據(jù)。方法：采用盆栽土培試驗方法，以秈稻品種（CG132R）和粳稻品種（粳925）為研究材料。土壤風干后過篩，然后向土壤中加入CdCl2使土壤中鎘含量分別為10、20、30、50、70 mg/kg，以不加鎘處理為對照。每個處理重復3次，隨機排列，外設保護行。水稻種子經(jīng)浸種催芽后均勻播于盆缽內(nèi)，每盆播種20粒，出苗后每盆株數(shù)控制為4株。于分蘗期盛期和成熟期取水稻植株樣品，將植株分為根、莖、葉、糙米和稻殼（成熟期）幾個部分。樣品110℃殺青后，70℃烘至恒重，測量各部分重量，然后粉碎、過100目篩，采用MARS5微波消解儀進行前處理后，由西南科技大學分析測試中心用（PerkinElmer Instrument Co. USA）原子吸收光譜儀進行鎘含量測定。稻谷風干后按農(nóng)業(yè)部部頒《米質(zhì)測定方法》（NY147～88）出糙。結(jié)果：（1）對CG132R和粳925各器官鎘含量進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)CG132R和粳925的根、莖、葉、糙米鎘含量與土壤鎘濃度呈極顯著正相關(guān)。CG132R和粳925各器官鎘含量依次為根＞莖＜葉＜糙米＜谷殼。加鎘處理后，CG132R和粳925的糙米鎘含量均超過了國標規(guī)定的糙米中鎘限定標準值，且前者顯著高于后者。（2）鎘富集系數(shù)因生育期、土壤鎘濃度和水稻品種而異。在低濃度鎘處理下，CG132R和粳925各器官鎘富集系數(shù)較高。根的鎘富集能力遠高于莖和葉，且富集系數(shù)大于1。CG132R和粳925各器官對鎘富集能力存在顯著差異。（3）在分蘗期和成熟期，CG132R各器官鎘積累量都顯著高于粳925，其中CG132R籽粒鎘積累量大約是粳925的5倍。（4）在成熟期，鎘在CG132R和粳925各器官的分配系數(shù)依次為根＜莖葉＜籽粒。CG132R根部鎘分配系數(shù)小于粳925，而莖葉和籽粒中鎘的分配比例高于粳925。（5）水稻各器官的轉(zhuǎn)移系數(shù)因土壤鎘濃度、生育期和品種而異。CG132R莖和糙米中的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)明顯高于粳925。糙米中的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)與土壤鎘處理濃度無顯著相關(guān)性。鎘由水稻根部向地上部轉(zhuǎn)移能力表現(xiàn)為分蘗期＜成熟期。結(jié)論：根是水稻吸收和積累鎘的主要器官。在對鎘的吸收、積累、轉(zhuǎn)移和分配方面，秈稻CG132R與粳稻粳925存在顯著差異。秈稻CG132R有更強的鎘富集能力，能夠吸收更多的鎘積累于水稻植株中。秈稻CG132R植株莖、葉和籽粒中鎘的分配系數(shù)均高于粳稻粳925，即秈稻CG132R將更多的鎘轉(zhuǎn)移到了植株地上部。秈稻CG132R糙米鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)高于粳稻粳925，前者是后者的2倍多，最終導致秈稻CG132R糙米鎘含量高于粳稻粳925。鎘向水稻糙米的轉(zhuǎn)運能力由水稻基因型決定，受鎘脅迫等環(huán)境因素影響較小。因此，在耐鎘低積累型水稻新品種選育過程中，除了考查水稻品種對鎘的耐受性之外，應重點關(guān)注糙米鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)。

來源出版物：中國水稻科學, 2014, 28(2)：177-184

入選年份：2014

時間分辨熒光免疫層析試紙條在油料餅粕黃曲霉毒素B1檢測中的應用

李靜，李培武，張奇，等

摘要：目的：油料餅粕資源豐富，且富含蛋白質(zhì)，是配混合飼料中的主要植物蛋白質(zhì)來源之一。然而，油料作物在收獲前或收獲后被霉菌感染產(chǎn)生真菌毒素，或油料餅粕在生產(chǎn)、加工、儲運過程中感染霉菌產(chǎn)生真菌毒素，都會影響油料餅粕的品質(zhì)，從而影響飼料的質(zhì)量。這些真菌毒素中尤其以黃曲霉毒素B1污染最常見，且毒性最強、危害最重。因此，本文在我們前期成功研制出黃曲霉毒素B1時間分辨熒光免疫層析試紙條和配套檢測儀的基礎上，探析其在飼料領(lǐng)域的應用前景，為現(xiàn)代飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中控制黃曲霉毒素B1污染找到一種新型的快速監(jiān)測手段。方法：以無污染的花生餅粕、大豆餅粕、菜籽餅粕、棉籽餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕為對象，分別添加2、5、10、20、40 μg/kg黃曲霉毒素B1，采用時間分辨熒光免疫層析試紙條與檢測儀進行測定，用測定的回收率評價該檢測方法的準確度，用測定結(jié)果的變異系數(shù)評價該檢測方法的精密度。以無污染的花生餅粕為對象，分別添加2、5、10、20、40 μg/kg黃曲霉毒素B1，采用不同批次的時間分辨熒光免疫層析試紙條進行測定，用測定結(jié)果的批間變異系數(shù)評價方法結(jié)果的重復性。以花生餅粕、大豆餅粕、菜籽餅粕、棉籽餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕的盲樣為對象，采用時間分辨熒光免疫層析試紙條進行測定，同時采用標準的液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜方法進行測定，并比對兩組測定結(jié)果的差異程度，用以評價時間分辨熒光免疫層析試紙條方法的可靠性。結(jié)果：在方法準確度評價方面，時間分辨熒光免疫層析試紙條對6 種油料餅粕做5個濃度黃曲霉毒素B1添加回收率試驗，花生餅粕回收率為77.0%～116.6%，大豆餅粕回收率為76.0%～111.8%，菜籽餅粕回收率為78.5%～116.4%，棉籽餅粕回收率76.5%～110.7%，葵花籽餅粕回收率78.0%～112.3%，芝麻餅粕回收率為77.0%～117.2%。在方法精密度評價方面，時間分辨熒光免疫層析試紙條測定結(jié)果的批間、批內(nèi)變異系數(shù)均在5.55%～14.63%之間。在時間分辨熒光免疫層析試紙條檢測方法與液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法方法比對檢測方面，兩種方法對20個油料餅粕盲樣檢測中，其中9個樣品兩種方法均未檢測出黃曲霉毒素B1，另外11個樣品兩種方法均檢測出了黃曲霉毒素B1，且表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（y＝1.00783x-0.21482，R2＝0.9837），兩種方法的檢測結(jié)果相對誤差在8.38%～14.92%之間。結(jié)論：時間分辨熒光免疫層析試紙條技術(shù)在檢測飼料中黃曲霉毒素B1的回收率均能被控制在70%～120%范圍內(nèi)，變異系數(shù)均在15%以下，盲樣檢測結(jié)果與標準的液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜方法的結(jié)果基本一致，這些結(jié)果表明，黃曲霉毒素B1時間分辨熒光免疫層析試紙條檢測方法的準確度、精密度、重復性等主要技術(shù)指標均滿足了黃曲霉毒素B1快速定量檢測的需求。該方法在應用中表現(xiàn)出測定快速、準確，技術(shù)穩(wěn)定、可靠，且配套的時間分辨熒光速測儀經(jīng)濟、小型，非常適合現(xiàn)場檢測，適用于大批量油料餅粕樣品的快速檢測和風險評估，具有廣闊的應用前景。

來源出版物：中國油料作物學報, 2014, 36(2)：256-262

入選年份：2014

小麥骨干親本碧螞4號的基因組特異位點及其在衍生后代中的傳遞

袁園園，王慶專，崔法，等

摘要：目的：從DNA水平探討小麥骨干親本碧螞4號的遺傳構(gòu)成及其特異位點在衍生品種（系）中的傳遞特點，為揭示骨干親本形成的遺傳基礎及其對衍生品種的影響機制提供依據(jù)。方法：以小麥骨干親本碧螞4號及其衍生品種（系）76份為材料，其中子一代14份，子二代35份，子三代20份，子四代7份；碧螞4號子一代衍生品種（系）的另外3個親本分別是早洋麥、尤皮2號和蘇聯(lián)早熟1號。利用覆蓋小麥全基因組的1239個SSR、EST-SSR和STS標記對碧螞4號子一代衍生品種（系）的4個親本進行標記篩選，篩選出的特異標記可用于76份碧螞4號衍生材料的分析。按照SDS-酚法提取植株幼嫩葉片的DNA。結(jié)果：（1）從1239個標記中共篩選出33個碧螞4號特異標記，包括22個單位點標記和11個多位點標記。33個標記中有28個能被定位在7個部分同源群上，其中，第2部分同源群上的特異標記最多，有7個；第1、第3和第7部分同源群（如7A染色體上的STS標記Xmag4044和Xmag2999）上分別有6個；第4、第5和第6部分同源群分別只有1個。（2）在子一代和子二代材料中，除標記Xgwm577外的32個標記均能擴增出碧螞4號特異帶，且分別有8個和10個標記位點的傳遞頻率大于50%，有6個標記位點Xgwm498、Xgwm261、Xedm80、BARC22、SWES222和CFE223在子一代和子二代中都保持傳遞頻率大于50%，其中Xgwm261的傳遞頻率最高，為92.6%。（3）在子三代和子四代材料中能擴增出碧螞4號特異帶的標記分別有29個和20個，傳遞頻率大于50%的標記位點分別有8個和4個。在20份子三代材料中，多位點標記SWES98和7A染色體上的3個標記Xmag4044、Xmag3284和Xmag3283均沒有擴增出碧螞4號特異帶。有趣的是SWES222在子三代和子四代中的傳遞頻率均最高，分別為85.0%和85.7%。（4）Xgwm261、Xedm80、SWES222和CFE223在4個世代中的傳遞頻率都保持在50%以上。標記Xmag2999在碧螞4號及其部分衍生后代材料中的擴增結(jié)果。（5）在碧螞4號衍生品種（系）中，遺傳貢獻率大于25%的碧螞4號特異位點共18個，其中有6個位點的遺傳貢獻率大于50%，它們分別是Xpsp2999、Xgwm498、Xgwm261、Xedm80、SWES222和CFE223，有8個SSR標記與重要農(nóng)藝性 狀相關(guān)，如BARC83與QTgw.ucw-1A（千粒重）、QGlui.ucw-1A（麩質(zhì)指數(shù)）和QSew.ucw-1A（沉降值）等QTL緊密連鎖；BARC13與QYr.sgi-2B.1（條銹病成株抗性）、QEet.inra-2B（抗枯萎?。┑萉TL緊密連鎖；Xgwm261與QGy.ccsu-2D（籽粒產(chǎn)量）、QHi.ccsu-2D.2（收獲指數(shù)）、QSl.ccsu-2D.2（穗粒數(shù)）等QTL緊密連鎖。推測這些基因組位點及其附近的染色體區(qū)域可能是被育種家強烈選擇的部分，碧螞4號含有一些特殊的與重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因組位點/區(qū)段，可能是其成為骨干親本的遺傳基礎。結(jié)論：檢測出碧螞4號的33個特異基因組位點并明確了它們在衍生后代品種（系）中的傳遞特點和對衍生后代品種（系）的遺傳貢獻率。碧螞4號特異位點Xgwm261、Xedm80、SWES222、CFE223和Xpsp2999不僅能穩(wěn)定地傳遞至子四代，且遺傳貢獻率都在50%以上，可用于骨干親本碧螞4號的標記/性狀關(guān)聯(lián)分析，以追蹤與這些位點緊密連鎖的重要染色體區(qū)段。

來源出版物：作物學報, 2010, 36(1)：9-16

入選年份：2015

水稻葉片早衰及鹽敏感突變體osles的生理分析和基因精細定位

毛節(jié)景，趙晨晨，黃福燈，等

摘要：目的：葉片衰老是作物葉片發(fā)育的最后階段，是一種細胞死亡的過程，也是營養(yǎng)物質(zhì)從衰老部位被重新調(diào)運到種子和成熟組織等貯藏器官的過程。然而，功能葉片的過早衰老將直接影響葉片光合作用，進而導致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。分析作物葉片早衰分子機理，將有利于培育延緩葉片衰老的作物新種質(zhì)。本文利用葉片早衰及鹽敏感突變體osles，探討葉片早衰的分子生理機理。方法：利用60 Co輻射誘變秈稻品種自選1號，獲得隱性突變的葉片早衰及鹽敏感突變體osles。首先，調(diào)查突變體osles的全生育期的葉片表型并統(tǒng)計分析主要農(nóng)藝性狀，測定葉片衰老相關(guān)的主要生理指標，包括葉綠素含量、抗氧化酶SOD和POD、MDA、以及可溶性蛋白含量。利用含100 mmol L-1NaCl的Yoshida營養(yǎng)液處理生長7 d的幼苗一周，而后再恢復生長5 d，分析處理前后及恢復生長后NaCl對幼苗株高、根長及整株干重的影響。利用突變體osles分別與原始親本自選1號，以及粳稻02428雜交獲得F1代并自交獲得F2群體，基于F1代植株和F2群體的表型確定調(diào)控osles葉片衰老的分子規(guī)律，同時利用突變體osles與粳稻02428雜交獲得的F2群體的隱性葉片衰老群體，借助分子標記對衰老突變基因進行基因定位。結(jié)果：從田間表型可以看出，突變體osles最明顯農(nóng)藝差異包括：其一該突變體從分蘗期開始葉片就出現(xiàn)早衰，表現(xiàn)為葉尖和葉邊緣變黃，伴有紅褐色斑點；其二由于葉片早衰導致突變體的株高、穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率及千粒重顯著低于對照。生理結(jié)果表明，與野生型相比，突變體除倒一葉外，倒二葉和倒三葉在分蘗期的葉綠素含量均顯著降低，而POD活性則在倒一葉、倒二葉和倒三葉中依次顯著升高；突變體3片葉片的MDA含量均高于野生型15%左右；除倒一葉外，突變體的SOD活性均顯著高于野生型；突變體和野生型3片葉中的可溶性蛋白含量依次下降，但突變體的倒一和倒二葉中的可溶性蛋白含量顯著高于野生型，而倒三葉則相反。從鹽脅迫處理結(jié)果看，突變體對鹽更敏感，導致突變體葉片卷曲枯萎、植株高度和生物量顯著降低。遺傳分析表明，osles突變性狀受一隱性基因控制，借助圖位克隆技術(shù)將控制該性狀的基因精細定位于第6染色體長臂的IN6-005769-11/12和RM20547兩個標記之間，物理距離為210 kb，期間橫跨兩個BACs，包含30個預測基因。結(jié)論：osles是一個新的葉片早衰及鹽敏感突變體。因此，本文調(diào)查突變體osles的主要農(nóng)藝特性及其對鹽的敏感性，通過分析葉片衰老相關(guān)的主要生理特征，可以初步確定影響突變體osles葉片衰老的生理機理。利用圖位克隆技術(shù)將衰老突變基因OsLES精細定位在第6染色體長臂的IN6-005769-11/12和RM20547兩個標記的210 kb區(qū)間，對定位區(qū)間候選基因進行細致分析，可以進一步判定衰老候選基因。

來源出版物：作物學報, 2014, 40(5)：769-778

入選年份：2014

轉(zhuǎn)PvP5CS1基因擬南芥植株對干旱和鹽脅迫的反應

陳吉寶，趙麗英，毛新國，等

摘要：目的：逆境脅迫下植物體可以通過積累脯氨酸減輕逆境對細胞的傷害。吡咯啉-5-羧酸還原酶（P5CS）是高等植物體內(nèi)脯氨酸合成中谷氨酸途徑的限速酶，控制脯氨酸積累速度。本研究通過在擬南芥體內(nèi)過量表達普通菜豆（Phaseolus vulgarisL.）脯氨酸合成酶基因P5CS1，探索P5CS基因在改善植物耐滲透脅迫的作用。方法：將P5CS1融合到帶有CaMV35S啟動子的pCHF3表達載體中，并應用農(nóng)桿菌介導法，將PvP5CS1基因轉(zhuǎn)入擬南芥。以野生型和轉(zhuǎn)基因擬南芥株系為材料，分別在種子萌發(fā)期、7 d和14 d齡幼苗進行干旱脅迫和鹽脅迫處理，所有的滲透脅迫試驗均在25℃溫室中進行，光照為16/8暗/白，空氣濕度為60%。種子萌發(fā)期的滲透脅迫試驗是分別將種子培養(yǎng)在含150 mmol L-1甘露醇和150 mmol·L-1NaCl的1×MS固體培養(yǎng)基中，第7天檢測種子發(fā)芽率。種子的相對發(fā)芽率的計算以1×MS固體培養(yǎng)基上不添加滲透脅迫物質(zhì)的培養(yǎng)為對照。7 d苗齡滲透脅迫試驗是分別將幼苗培養(yǎng)在添加不同濃度甘露醇（150、250 mmol·L-1）和NaCl（150 mmol·L-1）的1×MS固體培養(yǎng)基中，模擬干旱脅迫和鹽脅迫處理，第8天檢測幼苗的脯氨酸含量、相對電導率和相對根長。14 d苗齡滲透脅迫試驗是在營養(yǎng)缽內(nèi)的營養(yǎng)土上正常培養(yǎng)擬南芥至14 d苗齡，澆灌300 mmol·L-1NaCl水溶液，繼續(xù)培養(yǎng)15 d，模擬鹽脅迫；或者對14 d苗齡植株停止?jié)菜囵B(yǎng)25 d后復水，然后培養(yǎng)5 d，模擬干旱脅迫，處理后統(tǒng)計兩種脅迫下幼苗的死亡率。結(jié)果：通過對轉(zhuǎn)化幼苗進行抗生素（Kan）篩選和目標基因的基因組PCR驗證，共獲得6個轉(zhuǎn)基因株系（Tp1、Tp2、Tp3、Tp4、Tp5和Tp6）；應用RT-PCR方法檢測到PvP5CS1基因在轉(zhuǎn)基因植株中表達。種子萌發(fā)試驗表明，在150 mmol·L-1NaCl和150 mmol·L-1甘露醇條件下滲透脅迫處理10 d，6個轉(zhuǎn)基因株系種子的發(fā)芽率均顯著高于野生型（P＜0.001），分別是野生型的1.60倍和1.62倍。因為轉(zhuǎn)基因株系Tp6收獲的種子少，所以后續(xù)的滲透脅迫試驗用5個轉(zhuǎn)基因株系。轉(zhuǎn)基因株系的7 d齡幼苗在150、250 mmol·L-1甘露醇和150 mmol·L-1NaCl處理下8 d，結(jié)果顯示，5個轉(zhuǎn)基因擬南芥株系幼苗脯氨酸含量、4個轉(zhuǎn)基因株系的相對電導率、3個轉(zhuǎn)基因株系的相對根長都顯著高于野生型植株（P＜0.05），1個轉(zhuǎn)基因株系的電導率外和2個轉(zhuǎn)基因株系的根長與野生型差異不顯著。在150、250 mmol·L-1甘露醇和150 mmol·L-1NaCl處理下，5的轉(zhuǎn)基因株系的脯氨酸含量平均值分別是野生型的2.68倍、1.30倍和1.30倍；5轉(zhuǎn)基因株系的平均電導率分別是野生型植株的85%、77%和85%；5個轉(zhuǎn)基因株系平均根長分別是野生型植株的1.2倍、1.3倍和1.2倍。14 d齡幼苗在300 mmol·L-1NaCl處理下至第7天，幼苗葉片開始變黃，其中野生型葉片黃化程度比轉(zhuǎn)基因植株嚴重；處理至第15天，轉(zhuǎn)基因植株的平均死亡率為42%，顯著低于野生型（90%）（P＜0.05）。14 d齡幼苗干旱脅迫處理至第25 d，所有植株均呈現(xiàn)枯死狀；復水后培養(yǎng)5 d，部分植株復活，結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因植株的死亡率分別為45%、60%、61%、53%和61%，平均死亡率為56%，顯著低于野生型70%（P＜0.05）。結(jié)論：在擬南芥中過表達PvP5CS1基因，可以通過提高滲透脅迫下種子的發(fā)芽率和幼苗脯氨酸含量，減輕滲透脅迫對細胞的傷害，改善轉(zhuǎn)基因植株的抗旱性和耐鹽性。

來源出版物：作物學報, 2010, 36(1)：147-153

入選年份：2015

張寧寧