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异源过表达齿肋赤藓ScABI3基因改变拟南芥气孔表型并提高抗旱性
植物学报
2021, 56 (4):
414-421.
DOI: 10.11983/CBB20212
ABI3是ABA信号通路中关键的转录调控因子, 参与种子休眠、质体发育及苔藓耐干等重要生理过程, 在植物抗逆中发挥关键作用。以荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为材料, 克隆了抗逆基因ScABI3并获得3个独立的pCAMBIA1301-ScABI3转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。结果表明, 转基因拟南芥叶片气孔孔径增大, 单位面积气孔数量减少, 植株水分利用效率提高; 在干旱处理14天后转基因拟南芥植株存活率显著高于野生型, 离体叶片失水率显著低于野生型。进一步研究发现, ScABI3转基因拟南芥通过提高自身活性氧(ROS)清除能力增强植株抗旱性。研究结果可为开发利用荒漠植物基因资源培育抗逆作物品种奠定基础。  View image in article
图5
转基因和野生型(WT)拟南芥气孔密度和水分利用率(WUE)
(A) 转基因(左)和野生型(右)拟南芥单位面积上的气孔数目; (B) 转基因和野生型拟南芥单位面积气孔数目统计; (C) 甘露醇处理下转基因和野生型拟南芥水分利用率。红色箭头指示气孔; * 表示差异显著(P<0.05), ** 表示差异极显著(P<0.01)。(A) Bars=10 μm
正文中引用本图/表的段落
转基因拟南芥和WT在对照和甘露醇处理下的气孔表型如图3所示。在正常条件下, 转基因拟南芥和WT气孔保卫细胞形态相似; 在甘露醇处理下, WT植株气孔保卫细胞明显下陷, 而转基因植株气孔表型无变化或变化幅度较小(图3)。对气孔长度和宽度进行测量, 发现在正常条件和甘露醇处理下, 转基因植株(除Line 3的气孔长度外)均显著高于WT (图4A, B)。正常条件下, 转基因植株单位面积(mm2)气孔数量显著低于WT (图5A, B); 转基因和WT株系的WUE无显著差异, 干旱处理14天后, 转基因植株WUE显著高于WT, 约为WT的2倍(图5C), 这可能与干旱条件下转基因植株具有更高的净光合速率有关。上述研究结果表明, ScABI3转基因植株叶片气孔孔径增大, 单位面积气孔数量减少, 植株水分利用效率提高。
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