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

图6 甘露醇处理下转基因和野生型(WT)拟南芥ABA含量
** 表示差异极显著(P<0.01)。

正文中引用本图/表的段落

在正常条件下, ScABI3转基因植株和WT内源ABA含量无显著差异。在甘露醇处理下, ScABI3基因过表达会引起植株内源ABA含量明显升高(图6)。

气孔是植物与外界进行气体和水分交换的重要通道, 植物可通过调控气孔运动调节光合与蒸腾作用, 多种非生物逆境以及外源ABA处理均可引起植物内源ABA水平升高(Yu et al., 2008)。ABA诱导气孔发育的信号途径是细胞信号转导领域研究较为深入的热点问题, 越来越多的信使物质及调节因子被成功鉴定(王雅静等, 2019)。ABA功能缺陷突变体aba2-2子叶小, 能持续形成拟分生组织细胞和保卫细胞母细胞, 气孔数目增加, 表皮细胞扩增变小(王宏亮等, 2018)。在ABA过度积累的cyp707a1/cyp707a3双突变体或者外源施加ABA可使气孔细胞数目变少, 并且导致表皮细胞扩增加大, 表明ABA作为激素不仅诱导气孔关闭而且抑制气孔发育(Tanaka et al., 2013)。本研究发现, 在拟南芥中过量表达ScABI3基因会改变植株的气孔发育特征, 变为气孔下陷、气孔长度和宽度增大、单位面积气孔数量减少以及植株水分利用率提高, 从而增强植株的耐干性(图3-5)。同时, 作为ABA信号途径的重要基因, 在拟南芥中过表达ScABI3, 正常生长条件下并不会引起内源ABA含量的显著变化, 但当受到干旱处理后, ScABI3转基因植株中ABA含量极显著高于WT (图6), 说明过表达ABI3基因可能涉及ABA合成或代谢过程, 由此推测ScABI3转录因子在调控脱落酸信号与合成过程中可能存在“交叉对话”。

本文的其它图/表

• 图1 转基因拟南芥植株PCR检测
  M: DL2000分子量标准品; 1-6: 转基因株系; 7: 阳性对照; 8:野生型
  
• 图2 转基因拟南芥叶片ScABI3基因表达水平
  ** 表示差异极显著(P<0.01)。
  
• 图3 转基因及野生型(WT)拟南芥在干旱处理下的气孔表型
  Bars=2 μm
  
• 图4 甘露醇处理下转基因和野生型(WT)拟南芥气孔长度(A)和宽度(B)
  * 表示差异显著(P<0.05), ** 表示差异极显著(P<0.01)。
  
• 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
  
• 图7 干旱条件下转基因和野生型(WT)拟南芥表型比较
  自然干旱下转基因和野生型拟南芥表型(A)、存活率(B)、失水率(C)以及离体叶片失水表型(D)。* 表示差异显著(P<0.05)。(A) Bars=2 cm; (D) Bars=10 mm
  
• 图8 甘露醇处理下转基因和野生型拟南芥生理指标
  (A) 超氧化物歧化酶(SOD)活性; (B) 过氧化物酶(POD)活性; (C) H₂O₂含量; (D) 丙二醛(MDA)含量。* 表示差异显著(P<0.05), ** 表示差异极显著(P<0.01)。