转YHem1基因番茄植株耐盐机理研究
番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是茄科(Solanaceae)番茄属(Lycopersicon)中多汁浆果类的草本植物。番茄是保护地内经济效益较高的蔬菜之一，也是露地及设施栽培的主要蔬菜品种，然而近年来随着农业生产的不断发展，灌溉农业和设施农业都会不同程度地引起土壤的次生盐渍化，而且日益突出，已严重影响到番茄的经济效益。因此，如何提高番茄耐盐性是解决好番茄产业化的关键问题。
5-氨基乙酰丙酸(ALA)具有提高植物抗逆性效应。在动物及酵母中，ALA合酶是ALA合成的限速酶。酵母中，ALA合酶由Hem1基因编码;拟南芥中ALA生物合成的关键酶GluTR由HemA1基因编码，并受到光敏型启动子调控。最近，张治平将拟南芥光敏型启动子控制的酿酒酵母ALA合酶基因(YHem1)转入番茄体内，得到转基因植株，并且证明它具有更强的光合能力，但尚不清楚YHem1基因转化对番茄植株耐盐性影响。本试验以转基因番茄T2代为材料，研究了200mmol·L-1 NaCl胁迫下植株叶片ALA代谢、光合特性、活性氧代谢与耐盐性的关系，证明YHem1转入可以提高植物耐盐性。现将主要结果介绍如下:
1.NaCl胁迫明显降低转基因及野生型番茄ALA合成与代谢能力，降低叶绿素含量，但是，由于转基因番茄体内存在ALAS活性，因此无论有无盐胁迫，转基因植株的内源ALA含量、ALA合成能力、ALA代谢能力以及叶绿素含量均显著高于野生型。YHem1和HemB(ALA脱水酶编码基因)的相对表达量随盐胁迫时间的延长而逐渐下调，转基因番茄HemB相对表达量显著高于野生型，说明番茄体内YHem1基因表达对盐胁迫是敏感的，但转入YHem1基因能够促进ALA代谢关键酶基因表达。另外，无论在适境还是逆境下，转基因番茄HemA(GluTR编码基因)以及GSA(GSA-AM编码基因)的表达量均低于野生型，说明转入YHem1基因抑制了植物原有的ALA生物合成途径中相关基因表达。
2.NaCl胁迫降低番茄叶片的净光合速率(Pn)、叶绿素荧光产额以及植株生物学产量，但是，转YHem1基因番茄保持较高的叶片光合性能指数(PIABS、PICS)和电子传递到QA-下游的其他电子受体的概率(ψo)，单位受光面积电子传递能量(ETo/CS)和单位有活性的反应中心用于电子传递的能量(ETo/RC)显著高于野生型，还有较低的热耗散(DIo/CS、DIo/RC)，K相可变荧光占J相可变荧光的比例(Wk)和QA被还原的最大速率(Mo)低于野生型。另外，转基因番茄叶片保持较高的光合酶(Rubisco活化酶以及Rubisco小亚基)相对表达量，暗示着转入YHem1基因可以提高番茄叶片光合暗反应能力。这种效应在盐胁迫下仍然表现得很明显。
3.NaCl胁迫明显增加野生型番茄叶片O2(·)产生速率、H2O2和丙二醛(MDA)含量，而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化酶(APX)等抗氧化酶活性呈现先上升后降低趋势。与野生型植株相比，转基因植株抗氧化酶活性始终保持较高，而O2(·)产生速率和丙二醛(MDA)含量则较低，说明转入YHem1基因可以提高盐胁迫条件下番茄抗氧化能力。转基因番茄叶片H2O2含量始终保持较高水平，暗示着它可能作为一种信号分子，参与细胞生理调节。无论有无盐胁迫，与野生型相比，在本研究检测的大部分抗氧化酶家族基因在转基因植株中表达量都是上调的。
转YHem1基因;番茄;植株叶片;耐盐机理;光合特性;活性氧代谢
南京农业大学
硕士
蔬菜学
汪良驹
2012
中文
S641.2;S601
95
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）