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过表达LpNAC6和LpNAC17转基因细叶百合抗逆性研究

摘要细叶百合(Liliumpumilum)由于其美丽的花朵和较高的药用价值和抗逆性,越来越受到人们的关注。NAC作为植物特有的一类转录因子,参与植物生长发育过程及植物对逆境胁迫的响应。本研究以分别过表达细叶百合LpNAC6和LpNAC17的转基因细叶百合植株为研究材料,通过测定两个转基因株系在盐碱和干旱胁迫下的光合、生理指标,结合植株表型变化,进一步验证两个NAC转录因子的功能,探究两个基因在细叶百合响应非生物胁迫下的生理机制,为进一步揭示细叶百合的抗逆机制提供参考,同时为百合等观赏植物基因工程育种提供基因源。主要研究结果如下:<br>  1.细叶百合耐盐(NaCl)阈值浓度为150mM。LpNAC6和LpNAC17增强了转基因细叶百合的耐盐性,过表达LpNAC6细叶百合的耐盐性优于过表达LpNAC17植株。盐胁迫处理下,转LpNAC6和LpNAC17的细叶百合比野生型细叶百合长势好,各项光合指标(Pn、Ci、Gs、Tr)、叶片叶绿素含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性均显著高于野生型,相对电导率、MDA含量、ROS(H2O2、O2-)含量均显著低于野生型。盐胁迫下,LpNAC6和LpNAC17在根、鳞茎和叶中的过表达,增强了转基因细叶百合的抗盐性。<br>  2.细叶百合耐碱(NaHCO3)阈值浓度为160mM。LpNAC6和LpNAC17增强了转基因细叶百合的耐碱性,且过表达LpNAC6的细叶百合对碱胁迫的耐受性优于过表达LpNAC17的细叶百合植株。在碱胁迫条件下,过表达LpNAC6和LpNAC17的细叶百合长势优于野生型,各项光合参数如Pn、Ci、Gs、Tr以及叶片叶绿素含量和抗氧化酶活性均显著高于野生型植株;叶片的相对电导率、MDA含量和ROS的积累量显著低于野生型。碱胁迫下,LpNAC6、LpNAC17在转基因细叶百合根、鳞茎和叶中的高表达,提高其抗碱能力。<br>  3.LpNAC6和LpNAC17增强了转基因细叶百合耐旱能力,且过表达LpNAC17转基因植株表现出更强的抗旱性。对野生型和转基因植株进行干旱胁迫处理,野生型和转基因植株均出现失水萎蔫现象。与野生型相比,转LpNAC6细叶百合抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、光合参数(Pn、Ci、Gs、Tr)略高,MDA含量、叶绿素含量趋于一致,相对电导率、H2O2和O2-含量略低于野生型。转LpNAC17细叶百合在光合指标、叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性等方面高于野生型,相对电导率、MDA含量、ROS的积累量显著低于野生型。干旱复水后,过表达LpNAC6和LpNAC17的细叶百合植株均有着较强恢复能力。转基因细叶百合株系叶片恢复生长,高度与对照组基本相同。各项光合参数(Pn、Ci、Gs、Tr)、叶绿素含量、抗氧化酶活性、MDA含量等各项指标,基本均恢复到对照水平。干旱胁迫下,LpNAC6和LpNAC17在细叶百合不同部位的高表达提高了植株抗旱性。

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