转砂藓RcMYB基因烟草的抗旱生理指标测定

孙静+沙伟+张梅娟+贾宇婷

摘要：以转RcMYB基因烟草和野生型烟草为试验材料，进行干旱和复水处理，测定不同处理叶片的丙二醛、游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，比较外源RcMYB基因表达对转基因烟草抗旱性的影响。结果表明，在一定时间范围内，随胁迫时间的延长，转基因烟草的丙二醛含量呈上升趋势但一直低于对照组野生型烟草，脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈上升趋势并且一直高于对照组野生型烟草；复水之后，转基因烟草较野生型烟草更快恢复原有状态。结果表明，砂藓RcMYB基因在烟草的成功表达，使转基因烟草在干旱胁迫过程中表现出更强的稳定性和恢复能力，较野生型烟草具有更强的抗旱性。

关键词：转基因；烟草；RcMYB基因；干旱胁迫；生理特性

中图分类号： S572.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）12-0062-02

干旱已成为全球性的生态问题，一旦发生嚴重干旱，会对农业、养殖业和牧业的正常运转造成重大影响。目前，植物的抗旱性研究正在逐渐得到关注和重视，而运用基因工程技术将抗旱相关基因转入植物体来提高植物的综合抗性，成为培育抗逆性新品种的一种重要手段。MYB家族转录因子是植物中非常重要的一类转录因子，在生物体内主要起转录激活作用[1-2]，在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中扮演着非常重要的角色[3]，有着广泛的生理功能，可引发一系列生理、生化反应，以降低或消除逆境给植株带来的危害[4]，在植物对环境胁迫的应答反应中起着承上启下的作用。苔藓植物中的砂藓具有可以在极干旱环境下维持生命特征、复水后立即恢复正常状态的特点，是很好的抗逆基因资源。本试验研究转砂藓RcMYB基因烟草对水分胁迫的生理应答，旨在为转RcMYB基因烟草的抗旱性研究提供可靠的理论依据，从而为实现品种的抗性改良奠定基础。

1材料与方法

1.1材料

试验材料为生长状态一致的转基因烟草和野生型烟草。

1.2处理方法

将正常生长的转基因烟草和野生型烟草进行自然干旱处理15 d，从处理16 d起复水3 d，分别于0、3、6、9、12、15、18 d取植株叶片进行相应的生理指标测定，每个处理3个重复。

1.3生理指标测定测定

丙二醛含量测定参考赵世杰等的方法[5]；脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮法。

1.4数据处理

数据采用SPSS 20.0统计软件对数据进行分析，Origin软件绘制图表。

2结果与分析

2.1丙二醛含量的变化

丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一，其积累能对膜脂和细胞造成一定伤害，其含量可反映植物受伤害程度。

从图1可以看出，在一定时间范围内，随着胁迫的加剧，转基因型烟草和野生型烟草的MDA含量均呈上升趋势，最大值分别达到0.33、0.55 μmol/L，为处理前的3.09、4.54倍，在干旱胁迫过程中，野生型烟草中的丙二醛含量高于转基因烟草，并且野生型烟草复水3 d后，其MDA含量也仍然处于较高的水平，而转基因烟草的丙二醛含量与胁迫前基本保持一致。

2.2脯氨酸含量的变化

脯氨酸作为植物体内重要的渗透调节物质，在植物的抗逆生理中发挥着重要的作用。

从图2可以看出，在干旱胁迫过程中，转基因烟草和野生型烟草脯氨酸含量均呈上升趋势，在处理15 d后达到最大值，分别为0.64、0.40 mg/g，为胁迫处理前的5.3、3.3倍。复水3 d后，转基因烟草脯氨酸含量恢复到胁迫前的1.2倍以内，而野生型烟草仍为处理前的1.42倍。

2.3可溶性蛋白含量

可溶性蛋白作为重要的一类蛋白质，亲水性很强，具有明显增强细胞的持水力、增加束缚水含量等功能，可抵御干旱带来的伤害[6]。

从图3可以看出，在一定时间范围内，随胁迫时间延长，转基因烟草叶片中可溶性蛋白含量呈明显的上升趋势，处理12 d后达到最大值并维持在较高水平。而野生型烟草的可溶性蛋白的含量在胁迫后含量持续下降，胁迫15 d，其可溶性蛋白的含量仅为处理前的80.6%。复水3 d后，转基因烟草与野生型烟草的可溶性蛋白含量均大致恢复到胁迫前水平。

2.4可溶性糖含量

可溶性糖是一种重要的渗透调节物质，在干旱胁迫过程中，植物体内可溶性糖含量的变化在一定程度上能反映其对不良环境的适应能力。

从图4可以看出，转基因烟草与野生型烟草的可溶性糖含量在干旱胁迫9 d之内的变化较为一致。随着干旱胁迫时间的延长，转基因烟草的可溶性糖含量持续上升，于15 d达到最大值，为10.2 mmol/g，野生型烟草的呈先上升后下降的趋势，于处理9 d达到最大值，为6.9 mmol/g。复水 3 d 后，转基因烟草和野生型烟草的可溶性糖含量与胁迫前大致相同。

3结论与讨论

丙二醛（MDA）的积累是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标，其活性大小代表细胞膜的损伤

程度[7]。覃鹏等发现，干旱胁迫使烟草叶片的丙二醛含量显著升高，复水一段时间后恢复胁迫前水平[8]。本试验中，在一定时间范围内，随着胁迫时间的延长，转基因烟草和野生型烟草MDA含量均呈上升趋势，但转基因烟草的MDA含量始终低于野生型烟草。复水后转基因烟草的丙二醛含量较野生型烟草更快地恢复到胁迫前水平，说明转基因烟草的细胞膜损伤程度明显弱于野生型烟草。

脯氨酸为植物细胞内主要的渗透调节物质和防脱水剂[9]。有研究表明，随着干旱胁迫的加剧，叶片脯氨酸积累量与其抗旱性呈正相关，抗旱性越强，脯氨酸的积累量越高，且变化幅度越大[10-11]。本试验中，随着胁迫时间的延长，转基因烟草的脯氨酸含量明显升高并高于野生型烟草，相同复水时间处理下，转基因烟草的脯氨酸含量几乎恢复到正常水平，野生型烟草脯氨酸含量仍明显高于处理前。说明在干旱胁迫过程中，转基因烟草脯氨酸较野生型烟草更加积极地参与细胞之间的渗透调节作用，维持其稳定的渗透压，对转基因烟草起到更好的保护作用。而野生烟草较转基因烟草对干旱胁迫更加敏感，且恢复能力较差。

可溶性蛋白作为检测植物抗旱能力的重要指标，可通过植物体内蛋白的合成和降解，使其含量发生变化[12-13]。可溶性蛋白合成量的增多，可帮助维持植物细胞较低的渗透势。本试验中，随着胁迫时间的延长，转基因烟草的可溶性蛋白含量均高于野生型烟草，说明转基因烟草在干旱胁迫发生的情况下，可提高可溶性蛋白含量，继而较野生型烟草表现出较强的抗旱能力。

可溶性糖作为一类渗透调节物质，可通过渗透调节作用提高植物对逆境的抵抗能力[14-15]。在干旱胁迫下，植物体内常常积累大量的可溶性糖，从而增加细胞原生质浓度，起到抗脱水的作用。本试验结果表明，随着胁迫时间的延长，转基因烟草的可溶性糖含量呈上升趋势，在各个时间点均高于野生型烟草，以较强的渗透调节作用来抵抗环境压力，表现出良好的抗旱性。而随着干旱胁迫的加剧，野生型烟草可溶性糖含量呈抛物线变化，说明其在胁迫前期表现出积极应对，而后期渗透调节能力明显减弱，说明在胁迫处理期间转基因烟草的耐旱性强于野生型烟草。

综上所述，15 d的控水对野生型烟草已构成胁迫，而转基因植株表现出较好的抗旱性，且在复水3 d后能基本恢复到处理前的水平，表现出良好的恢复能力。在胁迫过程中，转基因烟草的各项指标都明显优于野生型烟草，由此证明，外源endprint