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内质网小分子热激蛋白基因导入番茄的研究

赵春梅

  低温能对植物造成伤害,表现为膜脂的相态发生改变,膜的通透性增加,体内的活性氧和自由基含量增加,叶绿素的含量减少,一些次生代谢物质积累等。这些现象的出现主要是由于低温对植物细胞膜系统的破坏,导致参与生命活动的各种酶的结构被破坏,活性降低,从而使细胞的代谢系统紊乱。利用基因工程方法,将内质网小分子热激蛋白基因(endoplasmic reticulum-located small heat shock protein gene,ER-sHSP gene)-LeHSP21.3导入到番茄体内,使之在植物体中组成性表达(constitutive expression)内质网小分子热激蛋白(ER-sHSP),观察转基因番茄在低温条件下的生长和表型反映,研究ER-sHSP在提高植物耐寒性中的作用,同时为体内研究ER-sHSP的分子伴侣机制提供依据。构建植物表达载体pROKⅡ-ER质粒,对番茄进行根癌农杆菌Ti质粒介导的遗传转化。通过对转基因植株的PCR鉴定,说明LeHSP21.3基因已成功导入番茄。对收获的转基因番茄T_1代种子进行卡那霉素抗性筛选,结果发现,70%以上独立转化株系的T_1代种子出现了3∶1的抗性分离,另一些独立转化株系的种子并未表现出符合孟德尔遗传的分离比,说明大部分ER-sHSP基因是以单拷贝的方式插入植物基因组。将转基因苗和对照一起置于5-15℃低温下,处理3周以上,然后测定其各项生理指标。1.生长量:在低温处理期植物株高变化对比显著,转基因苗的生长势明显高于对照,株高变化明显,对照的生长缓慢,株高变化不明显。2.花青素的积累:低温处理3周后,从外观即可看出对照的叶片明显变红,花青素积累显著,而转基因苗的叶色几乎没有变化,有的微红,花青素积累极少。3.叶绿素含量:低温能抑制叶绿素的生物合成、破坏叶绿体的结构。低温处理后,对照中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b总含量均显著低于转基因苗,叶绿素a/b的比值反映叶绿体中类囊体膜的垛叠程度,对照的叶绿素a/b的比值低于转基因苗。4.光合指标:低温能抑制植物的光合作用。低温处理后,对材料进行两次光合测定。对照的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度后期比前期略有上升,但均低于转基因苗,山东师范大学硕士研究生学位论文其细胞间隙COZ浓度下降。转基因苗后期的净光合速率值比前期有较大升高,气孔导度和蒸腾速率均升高,升高的幅度均明显大于对照。5.丙二醛(MDA)含量:MDA可以很好的反映冷害下膜脂的氧化程度。结果发现,低温处理后,对照的MDA含量显著的高于转基因苗。以上结果表明,相同的低温处理,对于对照来说,已造成明显的冷害胁迫;而转基因苗由于体内大量的ER-sHSP的存在,行使分子伴侣功能,降低了低温胁迫效应。由此我们可以确定,ER-SHSP的组成性表达确实提高了番茄的耐寒性。……   
[关键词]:番茄;ER-sHSP;冷害胁迫;分子伴侣;转基因植株
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东师范大学2003年