AtICE1等多价外源基因表达对番茄耐寒性影响
番茄（Solanum lycopersicum L.）不仅是一种重要的蔬菜，而且也是一种重要的模式植物。在我国种植番茄已经成为部分农民的主要经济来源，在经济和农村社会发展中发挥着越来越重要的作用。番茄是冷敏感植株，周期性的寒害给我国番茄产业造成巨大的经济损失，培育耐寒品种是解决番茄寒害的重要途径。传统的育种方法存在着生产周期长、工作量大、资源匮乏等缺点，因此难以通过传统的育种方式培育耐寒品种，而转基因技术为培育耐寒品种提供了很好的途径。转基因技术培育的耐寒材料有着试验周期短和低成本等优点，但植物的耐寒性是由多个微效基因控制的复杂数量性状，转入1-2个耐寒性基因并不能显著提高植物的耐寒性，具有一定的局限性。因此，本研究将多价基因导入番茄，以分析转基因番茄植株的耐寒性。主要的研究结果如下： 1．整合有AtCBF1等四价转基因番茄和野生型番茄各12株，置于4℃低温处理7天后，随之2℃低温处理14天，观察冷害症状。4℃低温处理7天，野生型番茄萎焉，番茄顶端甚至出现严重脱水症状，四价转基因番茄叶片稍微卷曲，表现出比野生型植株有更强的耐寒性，在此期间，二者均没有冷害致死；2℃处理14天时，野生型番茄已经冷害致死，四价转基因番茄植株叶片出现严重脱水症状并且顶端倒伏但没冷害致死，表现出比野生型植株有更强的耐寒性。最后，将这些番茄植株在25℃光照培养箱进行恢复处理，在恢复7天后，野生型番茄依然死亡，而四价转基因番茄萎焉枝叶恢复正常，在恢复14天时，四价转基因番茄的长出新叶。这些结果显示四价外源基因的表达增强了番茄的耐寒性。 2．利用qRT-PCR对四价外源基因和番茄内源基因的表达量进行测定，结果验证了四价外源基因在转基因番茄中均获得表达，而且在6h表达量达到最高，其中AtCBF1-2提高了约12倍；AtCBF3提高了约30倍；AtICE1提高了约2倍，番茄内源基因SlCi7、SlCi7、SlDEHL和SlCAT1相对表达量也在6h达到最高，提高了约10倍。 3．在4℃低温下处理5天，对四价转基因番茄和野生型番茄进行耐寒性相关的生理生化指标测定。结果显示，四价转基因番茄的相对离子泄漏、丙二醛含量均要低于野生型番茄；而四价转基因番茄的脯氨酸含量和抗氧化酶（CAT、POD和SOD）活性均高于野生型番茄。 4．经PCR扩增检测，在获得的AtHOS10等十一价转基因番茄（T2代）中检测到3个纯合株系。 5．整合有AtHOS10等十一价转基因番茄和野生型番茄各12株置于4℃低温处理7天后，随之2℃低温处理14天，观察冷害症状。4℃低温处理7天，野生型番茄严重倒伏并出现脱水症状，而十一价转基因番茄叶片稍微卷曲，表现出比野生型植株有更强的耐寒性，在此期间，二者均没有冷害致死。随之，将这些植株进行2℃低温处理，2℃处理14天时，十一价转基因番茄植株叶片出现严重脱水症状并且顶端倒伏但没冷害致死，表现出比野生型植株有更强的耐寒性。最后，将这些番茄植株在25℃光照培养箱进行恢复处理，在恢复7天后，野生型番茄依然死亡，而十一价转基因番茄萎焉枝叶恢复正常，在恢复14天时，十一价转基因番茄长出新的枝条并正常生长这些结果显示十一价外源基因的表达增强了番茄的耐寒性。 6．利用qRT-PCR对十一价外源基因和番茄内源基因的表达量进行测定，结果验证了十一价外源基因在转基因番茄中均获得表达，而且在6h表达量达到最高值，其中AtCBF1-3和AtCOR15A提高了约20倍；AtICE1提高了约10倍，AtCOR47、AtLTI45和AtRD29A提高了约5倍；AtCBR15B、AtHOS10和AtZAT12提高了约2倍，番茄内源基因SlCi7、SlCi7和SlDEHL相对表达量也在6h达到最高值，分别提高了约5、3和10倍。 7．在4℃低温下处理5天，对十一价转基因番茄和野生型番茄进行耐寒性相关的生理生化指标测定。结果显示，十一价转基因番茄的相对离子泄漏、丙二醛含量均要低于野生型番茄；而十一价转基因番茄的脯氨酸含量和抗氧化酶（CAT、POD和SOD）活性均高于野生型番茄。 该研究为今后深入研究AtCBF1、AtCBF2、AtCBF3、AtICE1、AtCOR15A、AtCBR15B、AtCOR47、AtHOS10、AtZAT12、AtLTI45和AtRD29A基因的调控机制及培育优异的番茄耐寒育种材料奠定了基础。
番茄;低温胁迫;基因导入;耐寒性能
西南大学
硕士
蔬菜学
张兴国
2017
中文
S641.2
69
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）