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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)。
正文中引用本图/表的段落
正常条件下, 转基因拟南芥和WT的SOD和POD酶活性以及MDA和H2O2含量无显著差异; 在甘露醇处理下, 转基因植株SOD和POD的活性显著升高, MDA和H2O2含量则显著降低(图8A-D)。表明ScABI3基因过表达可改变转基因拟南芥的耐旱生理指标。
对转基因拟南芥耐干性进行分析, 我们发现在成苗干旱处理和离体叶片脱水实验中, 转基因拟南芥都表现出更高的存活率和含水量(图7), 表明ScABI3基因可能通过降低失水率的方式提高抗旱性。进一步分析转基因植株干旱处理下的相关生理指标, 结果显示, 甘露醇处理下转基因拟南芥SOD和POD的活性更高, MDA和H2O2的含量更低, 表现出更高的活性氧(ROS)清除能力(图8), 推测过量表达ScABI3基因导致ROS关键基因转录活性或者酶活性增强, ROS清除能力增强, 从而间接提高植株的抗旱性。
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