苹果MdcyMDH过量表达对光合、激素和生长的影响

• 作者: 周李杰 姚玉新 王庆杰 郝玉金 金仲鑫
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 苹果 MdcyMDH 转基因 生长势 光合特性 脱落酸
• 年，卷（期）: 2015,（14）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 2868-2875
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.018

摘要

【目的】获得过量表达苹果细胞质苹果酸脱氢酶基因（MdcyMDH）的苹果植株，评价其过量表达对转基因株系生长的影响，并通过光合特性和和激素水平来探讨其调控生长的机理，为进一步揭示该基因调控生长发育的机制奠定基础。【方法】从苹果叶片中克隆MdcyMDH编码区，连接植物表达载体pBI121，转化农杆菌LBA4404；利用农杆菌侵染‘嘎啦’苹果叶片，通过叶片再生的方法获得MdcyMDH过表达的转基因苹果株系。以分化的苹果组培苗叶片为材料，提取基因组DNA，利用来自35S启动子和转化基因序列的引物，通过PCR初步筛选转基因株系；然后，提取初筛的转基因苹果组培苗叶片RNA，分别采用半定量和荧光定量PCR的方法检测MdcyMDH表达量，来确定MdcyMDH过表达株系。以继代培养40和60 d的野生型和转基因苹果组培苗为材料，进行生根处理，30 d后测定MdcyMDH过表达对组培苗表型以及株高、叶片数量、根重等生长参数的影响。以驯化的、在大田生长一年的野生型和转基因苹果苗为材料，测定叶片光合参数和叶绿素含量的变化；以组培苗为材料，利用液质联用仪测定叶片内源激素含量的变化。【结果】以苹果叶片基因组DNA为材料，PCR初步筛选获得了3个转基因株系，即Line 2、Line 3和Line 4；半定量和荧光定量PCR检测发现Line 2和Line 4中MdcyMDH表达量分别比野生型提高了12倍和5倍，因此确定以上两个株系为MdcyMDH过表达株系。此外，MdcyMDH过量表达也提高了叶绿体苹果酸脱氢酶基因（MdchMDH）表达量。组培苗生根培养30 d后，MdcyMDH过表达对转基因株系的株高、叶数目、茎粗度、地上部重量未造成显著性影响，但小幅提高了转基因株系的株高和地上部总重量；与野生型相比，MdcyMDH过量表达显著提高了根系的重量和总鲜重。MdcyMDH过表达显著提高了转基因株系的光合速率，Line 2和4光合速率分别提高了13.2%和15.1%；转基因株系的蒸腾速率和气孔导度总体上都有显著性提高，但其胞间CO2浓度显著降低；MdcyMDH过量表达显著提高了叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量，与对照相比，Line 2和4株系叶绿素总含量分别提高了20.4%和15.9%。叶片激素含量测定表明，MdcyMDH过量表达显著抑制了ABA水平，其含量约为对照的1/2。【结论】MdcyMDH过量表达通过提高光合能力和降低ABA水平促进了转基因苹果组培苗的生长，尤其是促进了生根。