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《2013全国植物生物学大会论文集》2013年
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SMT和AtCpNifS超表达对离体烟草叶片硒胁迫耐受的响应机制分析

陈大清  莫莹  王建  李亚男  
【摘要】:从硒同化相关酶和硫转运载体入手,研究植物硒积累与耐受机理对开发和培育植物性生物硒源或环境硒污染的植物治理的速生品系均具有重要意义。我们实验室利用从黄芪和拟南芥中分别克隆的硒代半胱氨酸甲基转移酶基因(SMT)和拟南芥半胱氨酸脱硫酶基因(AtCpNifS)转化烟草获得了超表达阳性株系。以这两种转基因阳性株系和野生型烟草的组培无性系为材料,培养30d,培养室温度(25+1)℃,光照度1 500lx。分取离体叶片用0、20、40、60 mg·L~(-1)Na_2SeO_4溶液处理,观察6d内不同浓度硒溶液处理叶片的形态及H_2O_2组化定位,以0 d、3 d、6 d为时间点,分别测定三个试验材料的叶绿素、MDA、可溶性糖和H_2O_2含量,以及CAT、POD和SOD酶活性等生理生化指标。结果表明:SMT和AtCpNifS转基因烟草叶绿素质量比减少量都小于野生型烟草,两个转基因烟草叶绿素质量比分别与野生型烟草存在极显著差异;SMT和AtCpNifS转基因烟草丙二醛含量皆低于野生型烟草,在40、60 mg·L~(-1)高浓度硒胁迫下,野生型烟草MDA含量显著高于转基因烟草,野生型烟草分别与转SMT和转atCpX@基因烟草MDA的含量存在极显著差异;两个转基因烟草株系,在20 mg·L~(-1)硒处理时可溶性糖含量呈响应性升高,但随硒浓度增加糖含量相应下降;胁迫处理第6天,转基因烟草的可溶性糖含量显著升高,尤其是转SMT基因的株系可溶性糖含量普遍高于转AtCpNifs基因烟草;野生型烟草硒胁迫可溶性糖含量都呈下降趋势,其可溶性糖含量始终低于转基因烟草;转SMT比转AtCpNifS基因的CAT酶活性高,野生型烟草CAT酶活性则大幅下降。SMT转基因烟草与AtCpNifS转基因烟草及野生型烟草的CAT酶活性间差异极显著;两个转基因烟草POD酶活性显著高于野生型烟草,在40、60 mg·L~(-1)硒胁迫下,SMT转基因烟草的POD酶活性比AtCpNifS转基因烟草的更高;硒胁迫下,野烟草SOD酶活性都低于两个转基因烟草,并具极显著性差异,但转SMT和转AtCpNifS烟草的SOD酶活性差异不大;硒胁迫下,两个转基因烟草H_2O_2含量低于野生型烟草,并与野生型烟草H_2O_2的含量具有极显著差异,其中转SMT烟草的H_2O_2含量比转AtCpNifS烟草的更低;不同硒酸钠浓度处理3 d,两个转基因烟草叶片只有少量边缘泛黄,野生型烟草叶片黄化明显。处理第6天时,野生型烟草的叶片几乎完全黄化失活,转AtCpNifS烟草叶片黄化明显,转SMT叶片则基本保持良好状态;H_2O_2组化定位检测显示,硒胁迫处理3d时,SMT转基因和AtCpNifS转基因烟草的H_2O_2含量累积与野生型烟草的H_2O_2。含量累积差异不明显,但60 mg·L~(-1)硒处理6d,野生型叶片颜色趋近深棕色,而两种转基因烟草的叶片颜色相对较浅。综上所述,转SMT和AtCpNifS基因烟草较野生型烟草具有更强的硒耐受潜力。

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