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转OsNAS1基因提高烟草抗逆性的研究

作　者: 邓明军
导　师: 崔红
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 烟草逆境胁迫烟酰胺合酶基因(NAS) 转基因抗逆性生理指标
分类号: S572
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 156次
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内容摘要

干旱、盐碱及低温等不良环境条件，都会构成对植物的逆境胁迫，使植物细胞受到伤害，甚至导致植物死亡。由此造成的作物严重减产，已成为全球性的问题。如何通过提高作物抗干旱、盐碱及低温的能力来增加粮食产量，以满足日益增长的粮食需求，无疑是关系到国计民生的重大问题。与传统的育种技术和分子标记辅助育种相比，利用基因工程手段提高植物的抗逆性是更具吸引力的途径。烟酰胺合酶基因（NAS）是由巴西早稻组织中获得的数十种盐胁迫诱导基因中的其中之一，它被证实在植物的缺铁胁迫应答反应中起着关键作用，其催化产物烟酰胺（NA）是铁及其他二价金属离子在体内吸收和转运的重要载体，同时也可以通过结合细胞内游离的Fe³⁺，抑制Fenton反应，从而起到抗氧化作用。水稻中的NAS基因即是一种与铁代谢相关的盐胁迫诱导基因，水稻烟酰胺合酶基因（OsNAS1）是它的一种表达模式，过表达OsNAS1基因能够增强植物对干旱、高盐和低温这三种胁迫条件的抗逆性。本文以盐胁迫诱导基因OsNAS1为主要研究对象，构建表达载体，用农杆菌介导的叶盘法转化烟草，经PCR鉴定，证明外源基因OsNAS1在转基因烟草中的整合。对转基因烟草植株的盐／旱／低温胁迫试验表明：转OsNAS1基因烟草植株在温室中经过20天的干旱胁迫处理，仍可维持一定的生长发育，而对照植株则出现严重萎蔫，生长发育停止；转OsNAS1基因烟草植株经高盐处理30天后，生长发育不受明显抑制，而对照植株生长基本停止，大多数叶片失绿，甚至枯死；转OsNAS1基因烟草植株低温处理40天后，生长发育受抑制程度较轻，没有明显的冷害症状，对照植株叶片则严重皱缩，生育停止。对转基因烟草植株的生理指标检测表明：与植株抗逆性成正相关的生理指标，如CO₂净吸收率、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性等，转导植株在胁迫开始前均明显高于对照，胁迫过程中的变化趋势与对照规律相仿，但是变化幅度较小；与植株抗逆性成负相关的生理指标，如丙二醛（MDA）含量、膜系统伤害度等，转导植株在胁迫开始时均明显低于对照，且在随后的胁迫期内上升幅度较小。研究结果表明：转基因烟草植株中NAS基因的导入有效的抵御了逆境造成的过氧化作用，提高了烟草植株的抗逆性。

全文目录

摘要  7-8
1.文献综述  8-16
  1.1 逆境胁迫和功能基因转导  8-15
    1.1.1 逆境胁迫和植物抗逆境胁迫的分子机制  8-10
    1.1.2 植物的逆境胁迫应答反应  10-15
      1.1.2.1 渗透胁迫应答反应  10-11
      1.1.2.2 离子胁迫应答反应  11-13
      1.1.2.3 氧化胁迫应答反应  13-15
  1.2 铁元素和烟酰胺合酶(NAS)基因  15-16
2.引言  16-17
3.材料与方法  17-23
  3.1 材料  17
  3.2 质粒  17
  3.3 培养基  17
    3.3.1 细菌培养基  17
    3.3.2 农杆菌转化培养基  17
  3.4 烟草无菌苗扩繁培养  17-18
  3.5 质粒DNA的制备  18-19
    3.5.1 细菌的培养与活化  18
    3.5.2 质粒DNA的提取  18-19
      3.5.2.1 质粒DNA的小量提取  18-19
      3.5.2.2 质粒DNA的大量提取  19
  3.6 农杆菌介导法转化烟草  19-20
  3.7 烟草叶片总DNA的提取(SDS法)  20-21
  3.8 卡那霉素抗性植株的PCR扩增  21-22
    3.8.1 PCR引物  21
    3.8.2 PCR反应体系及步骤  21-22
  3.9 转基因烟草的获得及其胁迫耐受表现  22-23
    3.9.1 转基因烟草的逆境胁迫处理  22
    3.9.2 转基因烟草的生理指标测定  22-23
4.结果与分析  23-31
  4.1 农杆菌介导法转化烟草体系的建立  23-24
  4.2 PCR检测  24-25
  4.3 转基因烟草的耐逆境表现  25-26
    4.3.1 干旱逆境(20天)下的生长表现  25
    4.3.2 高盐逆境(30天)下的生长表现  25-26
    4.3.3 低温处理(40天)下的生长表现  26
  4.4 转基因烟草生理指标的测定结果与分析  26-31
    4.4.1 转基因烟草CO_2净吸收率的变化  26-27
    4.4.2 转基因烟草可溶性糖的变化  27-28
    4.4.3 转基因烟草丙二醛(MDA)含量的变化  28-29
    4.4.4 转基因烟草SOD活性的变化  29-30
    4.4.5 转基因烟草CAT活性的变化  30
    4.4.6 转基因烟草质膜透性的变化  30-31
5.结语与讨论  31-34
  5.1 讨论  31-32
  5.2 结语  32-34
参考文献  34-42
Abstract  42

转OsNAS1基因提高烟草抗逆性的研究

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