转果聚糖合成关键酶基因多年生黑麦草的获得及抗旱性的提高.pdfVIP

第20卷第1期 草 业学 报 111—118 SINICA VoJ．20，No．1 ACTAPRATACULTURAE 2011年2月 转果聚糖合成关键酶基因多年生黑麦草 的获得及抗旱性的提高 张小芸1，何近刚1’2，孙学辉1，吴金霞¨ (1．中国农业科学院生物技术研究所，北京100081‘2．河北省农林科学院遗传生理研究所．河北石家庄050051) 摘要：以多年生黑麦草(品种卡特)胚性愈伤组织为转化受体，利用农杆菌介导的遗传转化方法将冰草果聚糖：果聚 糖一卜果糖基转移酶基因(Acl—FFT)导入黑麦草中。对再生植株喷洒basta溶液和PCR法检测，共获得18个阳性株 系，RT—PCR结果表明．该基因在转基因黑麦草中正常表达。转基因黑麦草株系中的可溶性总糖含量和果聚糖含 量明显高于对照植株。耐旱性提高，干旱胁迫6d时其相对含水量和叶绿素含量明显高于对照植株，且下降速度慢， 但其电解质渗漏率和丙二醛含量显著低于对照植株，复水后很快复原。而对照植株无法恢复。说明转基因植株中由 于干旱处理发生的损伤是可逆的。而对照植株中的损伤是非可逆的。以上结果表明，转基因黑麦革中Ac卜FF丁的 表达及果聚糖合成可能是其耐旱性提高的最重要原因。 关键词：多年生黑麦革；冰草；果聚糖；果聚糖一1一果糖基转移酶基因；果聚塘；抗旱性 中图分类号：S543+．603；Q943．2文献标识码：A 文章编号：1004-5759(2011)01-0111一08 多年生黑麦草(Lolium perenne)是在全世界温带地区种植最普遍的草类，是一种重要的冷季型禾草，由于其 易于消化，具有良好的耐放牧性和充足的种子产量，常被用做饲料和草坪草[1’2]。但由于其抗旱、抗寒能力较弱， 导致产量受到严重影响[3]，而植物产生的果聚糖等低分子量渗透调节物质可以增加植物对渗透胁迫的适应和耐 旱性[4]。黑麦草高度自交不育，传统育种技术改良成效甚微，随着生物技术的发展，转基因技术已成为牧草和作 物遗传改良的有效途径[5]，因此．通过转基因技术提高多年生黑麦草的抗旱性，减少逆境胁迫对多年生黑麦草的 损害，对于提高多年生黑麦草的产量具有重要意义。 物【6]。到目前为止，发现高等植物有5种主要类型的果聚糖，分别是线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、 线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列[7]。果聚糖作为一种渗透调节 物质，在提高植物的抗逆性方面发挥了重要的作用。将果聚糖合成关键酶基因导人果聚糖缺乏的植物中时，会导 致多聚果聚糖的积累，而在积累果聚糖的植物中则产生新的果聚糖。而利用转基因的方法通过调节果聚糖的合 草(Nicotiana meier[1们对转基因马铃薯(Solanumtuberosum)的研究表明，果聚糖这类水溶性碳水化合物代谢途径的引入，可以 显著提高其抗旱性。2007年，李慧娟等[tlAZ]将莴苣(Lactuca 酶)基因转入烟草后，转基因烟草的耐寒性和耐旱性均明显提高。 牧草中果聚糖的合成至少涉及了3个重要的酶。蔗糖：蔗糖一1-果糖基转移酶(sucrose：sucrose 1一fructosyl— transferase。1-SST)、果聚糖：果聚糖一1一果糖基转移酶(fructan：fructan 糖一6一果糖基转移酶(sucrose：fructan 的关键酶。1一SST催化果聚糖合成起始．以蔗糖为底物催化生成蔗果三糖等低聚合度的果聚糖，1一FFT进一步催 化生成不同聚合度的果聚糖，两者协同作用导致不同链长果聚糖分子混合物的形成。而6一SFT在草和禾谷类植 收稿日期：2010-01_18l改同日期t2010-03—08 基金项目：国家973计划项目(2007CBl08900)和863(2006AAIOZl24)项目资助。 作者简介t张小芸(1985一)．女．山西B粱人．硕士。E-mail，daisy—