转AtDREBlA基因草地早熟禾适应干旱及旱后复水的生理生化响应

发布时间：2016-11-27 15:28

  本文关键词：转AtDREBlA基因草地早熟禾适应干旱及旱后复水的生理生化响应，由笔耕文化传播整理发布。

《北京林业大学》 2015年

转AtDREBlA基因草地早熟禾适应干旱及旱后复水的生理生化响应

李飞飞  

【摘要】：草地早熟禾(Poa pratensis L.)由于其良好的景观、生态和运动功能,广泛应用于庭院、公园、校园和运动场,是比较常见的一种冷季型草坪草。然而,草地早熟禾的一个缺点就是相对高的水需求,这在很大程度上影响了其推广应用。科研工作者们采用了各种方法来提高草坪草的抗旱性,其中通过基因工程的方法已经在不同植物物种上得到实现。目前,利用基因工程技术,把功能基因有针对地导入草坪草特定品种的愈伤组织或原生质体,获得改良植株,已成为该领域的研究热点。本人在前人的研究基础上,选择了5个转AtDREBlA基因草地早熟禾株系,从细胞膜透性、渗透调节、抗氧化代谢、内源激素代谢、TNC等方面系统探讨了转AtDREBlA基因草地早熟禾适应干旱及旱后复水的生理生化响,进一步阐明了这些生理生化响应与抗旱性的关系。这无疑对于了解AtDREBlA基因作用机理和提高草坪草耐旱、抗旱性有重要意义,同时,也有利于进一步了解草坪草抗旱的分子生物学机制,为我们通过人为手段培育高效抗旱新品种提供了理论基础和技术指导。研究结果表明,伴随相同程度水分亏缺及复水处理,转AtDREBlA基因植株有着更好的草坪表现,被认为是细胞膜相对较稳定,透性相对较小,能够更好地耐受干旱,并有较强的恢复能力。植物细胞膜结构稳定性与草坪质量、叶片相对含水量和叶绿素含量是呈正相关的。重度水分亏缺期间,转AtDREBlA基因植株有更低的渗透势,更大的渗透调节,表明转AtDREBlA基因植株能维持更好的水分状态,在干旱胁迫下能存活更久。随着水分亏缺程度的增加,叶片有机渗透调节溶质(WSC, Proline, Soluble protein)与增大的渗透调节显著相关,转AtDREBlA基因植株能积累更多的可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白,这说明转AtDREBlA基因植株对干旱有较强的适应能力；复水后,转AtDREBlA基因植株又表现出较强的恢复生长能力。水分亏缺条件下,转AtDREBlA基因植株有较高的抗氧化酶(SOD、CAT、POD、 APX)活性,较低的H_2O_2浓度水平,表明转AtDREBlA基因植株有更强的清除H_2O_2等活性氧的能力,保护植物免受氧化损伤。转AtDREBlA基因植株有较高的IAA含量和较低的ABA含量。在外部施加的水分胁迫程度一样情况下,转AtDREBlA基因植株内部经历了相对较轻的水分亏缺,有更强的避旱性。水分亏缺条件下,转AtDREBlA基因植株和对照植株叶片TNC含量都有不同程度的积累,但转AtDREBlA基因植株有着显著较高的TNC含量,说明其较强的抗旱性。复水后转AtDREBlA基因植株能利用更多的能量物质TNC来维持正常的生命活动,表现出较强的恢复能力。总的来说,伴随相同水分亏缺及复水处理,转AtDREBlA基因植株通过各种生理生化响应(细胞膜透性变化、渗透调节、抗氧化代谢、内源激素代谢、TNC含量变化),增加了抗旱性,表现出比对照植株更强的生命力,复水后又表现出更强的恢复力。转AtDREBlA基因草地早熟禾应对水分亏缺的生理生化响应很多,每一个都不能独立应对,而是同时协作,共同起作用。尽可能的保护了大分子的结构和属性,增加了渗透调节的变化,清除或抑制了有害物质的产生,改变了内源激素的平衡,提高了能量物质的合成,共同维护了细胞内环境稳定,保持了植物的生命和活力。从本研究结果可进一步推断出,水分亏缺条件下,DREB1A作为单个转录因子足以行使其功能,启动胁迫相关基因的表达,进而激活相应的保护代谢途径。至于其分子层面的具体机制,有待进一步研究。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S688.4
【目录】：

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本文编号：195775