轉BADH和轉codA基因番茄的耐熱性比較研究.pdf

1、高溫脅迫是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一。在脅迫環(huán)境中，植物通常會積累一些可溶性物質來應對不良環(huán)境，甜菜堿是目前研究最為廣泛的可溶性物質之一，可以提高植物對脅迫的耐性。番茄是我國保護地栽培的主要蔬菜之一，高溫逆境會使番茄生長發(fā)育受限制。因此，研究甜菜堿提高番茄的耐熱性機理，比較不同甜菜堿合成途徑關鍵酶的轉基因番茄的耐熱性具有重要意義。
　　 本研究以野生型（cv.'Moneymaker'）、轉BADH基因以及轉codA基因番

2、茄為材料，測定了高溫脅迫下幼苗的生長量、葉片凈光合速率(Pn)、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、過氧化氫(H2O2)含量、丙二醛(MDA)含量、相對電導率(REC)、抗氧化酶活性等生理指標以及熱響應基因的表達量、熱激蛋白70(HSP70)和D1蛋白的含量。通過外源H2O2處理野生型和轉BADH基因番茄，測定了高溫脅迫下H2O2對番茄葉片抗氧化酶活性、MDA含量以及熱響應基因的表達，探究轉BADH基因和轉codA基因番茄耐熱性的差異。

3、主要結果如下:
　　 (1)高溫脅迫抑制番茄幼苗的生長，轉基因番茄的生長（株高、鮮重）受抑較野生型番茄輕。同時，轉codA基因番茄的生長量要大于轉BADH因番茄。
　　 (2)高溫脅迫下，番茄體內H2O2含量、O2·-的產生速率明顯增加，轉基因番茄體內H2O2含量和O2·-的產生速率低于野生型番茄。轉codA基因番茄中ROS的積累也比轉BADH因番茄低。
　　 (3)與野生型番茄相比，轉基因番茄在高溫脅迫下能夠維

4、持較高的抗氧化酶活性，較低的離子滲漏和膜脂過氧化程度;兩種轉基因番茄相比，轉coda基因番茄的抗氧化酶活性高于轉BADH基因番茄，而離子滲漏和膜脂過氧化程度低于轉BADH基因番茄。
　　 (4)與野生型番茄相比，轉基因番茄在高溫脅迫下積累較多的脯氨酸和可溶性糖;兩種轉基因番茄相比，轉coda基因番茄中脯氨酸和可溶性糖的積累量高于轉BADH基因番茄。
　　 (5)高溫脅迫降低了番茄植物的凈光合速率(Pn)、暗適應下PSⅡ最

5、大光化學效率(Fv/Fm)、光適應下PSⅡ有效光化學效率(Fv'/Fm')和實際光化學效率(ΦPSⅡ)，同時也降低了番茄卡爾文循環(huán)關鍵酶(Rubisco、sFBPase、GAPDH和Aldolase)的活性。與野生型番茄相比，轉基因番茄維持了較高的光合速率和PSⅡ活性以及卡爾文循環(huán)關鍵酶活性。在兩種轉基因番茄中，轉codA基因番茄中的光合速率和PSⅡ活性以及卡爾文循環(huán)關鍵酶活性均高于轉BADH因番茄。
　　 (6)高溫脅迫下，轉

6、基因番茄提高了抗氧化酶基因（CAT1、CAT2、Fe-SOD、Cu-SOD、APX1、APX2、GR、MDHAR、熱激蛋白基因(HSP17.4、HSP17.6、HSP17.7、HSP17.8、er-sHSP、HSP70、HSP90、HSP100)以及一些熱激轉錄因子（HsfA2a、HsfB1）的表達，在兩種轉基因番茄中，轉codA基因番茄熱脅迫基因的表達量要高于轉BADH基因番茄。
　　 (7)高溫脅迫下，轉基因番茄提高了HSP

7、70的積累量、減緩了D1蛋白含量的減少，在兩種轉基因番茄中，轉codA基因番茄的HSP70的積累量和D1蛋白含量均高于轉BADH基因番茄。
　　 (8)高溫脅迫下，外源低濃度的H2O2增強了野生型和轉BADH番茄的抗氧化酶活性，降低了膜脂過氧化程度，提高了Fv/Fm和ΦPSⅡ，提高了番茄抗氧化活性，維持了較高的PSⅡ活性。
　　 (9)高溫脅迫下，外源低濃度的H2O2增強了野生型番茄的熱激蛋白基因和一些熱激轉錄因子基因的

8、表達。
　　 上述結果表明，轉甜菜堿合成酶基因番茄提高了番茄的耐熱性，這是由于甜菜堿提高了番茄抵抗高溫脅迫的能力。高溫脅迫下，轉codA基因番茄比轉BADH因番茄具有更強的耐熱性，這可能是由于轉coda基因番茄在合成甜菜堿時產生了副產物H2O2。低濃度的H2O2作為一種信號物質，激活了番茄活性氧清除的抗氧化酶機制，減輕了ROS對細胞的傷害;增強了熱脅迫相關基因和熱激轉錄因子的表達，從而與甜菜堿共同作用提高了轉codA基因番茄的耐