轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯提高抗冷性的研究.pdf

1、低溫對(duì)植物造成的傷害，表現(xiàn)為膜的損傷，活性氧和自由基含量增加以及一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累等。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由于低溫對(duì)植物細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，導(dǎo)致參與生命活動(dòng)的各種酶的結(jié)構(gòu)被破壞，活性降低，從而使細(xì)胞的代謝系統(tǒng)紊亂。植物光系統(tǒng)對(duì)低溫脅迫非常敏感，在低溫逆境條件下活性氧的大量積累，導(dǎo)致光合機(jī)構(gòu)因受氧化脅迫而受損傷，光化學(xué)效率下降，同時(shí)催化光合暗反應(yīng)的酶活性也因?qū)Φ蜏孛舾卸档?，最終表現(xiàn)為光合速率的下降。
　　 本研究以擬南芥CBF

2、3（CRT/DRE binding factor 3）基因?yàn)槟康幕?，?yīng)用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化法將35SCBF3和rd29ACBF3導(dǎo)入馬鈴薯（Solanum tuberosum L）魯引1號(hào)塊莖，實(shí)現(xiàn)其在馬鈴薯中過量表達(dá)得到轉(zhuǎn)基因植株，對(duì)其進(jìn)行了分子生物學(xué)的驗(yàn)證及光合生理指標(biāo)的測定，研究轉(zhuǎn)AtCBF3基因馬鈴薯對(duì)低溫的抗性機(jī)理。主要結(jié)果如下：
　　 （1）短期及長期低溫處理均導(dǎo)致馬鈴薯葉片光合速率，光合羧化效率，表觀量子效率的下降

3、。轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯葉片降低幅度低于野生型馬鈴薯，誘導(dǎo)型啟動(dòng)子植株葉片低于組成型啟動(dòng)子植株。
　　 （2）低溫處理過程中，轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯的最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和表觀光合量子傳遞效率（ΦPSII）雖都有所下降，但與野生對(duì)照相比，其光抑制抑制程度有較大改善。而轉(zhuǎn)基因株系非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）高于野生對(duì)照，這說明在低溫弱光脅迫抑制光合碳同化的情況下，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯葉片的NPQ能夠更好地發(fā)揮耗散過剩激發(fā)能、保護(hù)光系統(tǒng)的

4、作用。
　　 （3）低溫處理過程中，對(duì)轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯葉片PSII供體側(cè)、反應(yīng)中心、受體側(cè)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，只有野生型馬鈴薯植株受到輕微傷害，轉(zhuǎn)基因植株維持較平穩(wěn)的狀態(tài)。轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯增強(qiáng)了光抑制后PSII的修復(fù)，與轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯體內(nèi)較高的活性氧清除酶活性和抗氧化物質(zhì)含量，降低活性氧的積累有關(guān)。
　　 （4）低溫處理?xiàng)l件下，馬鈴薯葉片中H2O2和O2-的積累增加，野生型馬鈴薯中H2O2的含量和O2-生成速率大

5、于轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯。轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯植株中可溶性糖和脯氨酸等可溶性物質(zhì)的含量高于野生型馬鈴薯。轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率比野生型馬鈴薯低，誘導(dǎo)型啟動(dòng)子植株比組成型啟動(dòng)子植株低。
　　 （5）短期及長期低溫處理?xiàng)l件下，轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯抗氧化酶活性高于野生型馬鈴薯，降低膜脂過氧化程度，維持膜的穩(wěn)定性，減輕了活性氧對(duì)PSII的損傷，維持較高的PSII光化學(xué)活性，提高PSII對(duì)低溫抗性。
　　 （

6、6）低溫處理?xiàng)l件下，轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯葉片卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶活性高于野生型馬鈴薯。低溫處理時(shí)馬鈴薯植株碳同化能力快速下降，而PSII只受到輕微傷害是由低溫條件抑制了卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶活性造成的。
　　 （7）低溫處理?xiàng)l件下CBF3基因誘導(dǎo)下游某些基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)CBF3基因馬鈴薯低溫處理時(shí)某些抗性基因的表達(dá)高于野生型，提高了馬鈴薯對(duì)低溫的耐性。
　　 （8）與野生型相比較,35S:AtCBF3馬鈴薯植株受到嚴(yán)重的生長抑制，葉