异源表达irrE转基因烟草的耐盐耐旱性

• 作者: 孙国清 孟志刚 张锐 林敏 梁成真 王远 聂星 范鑫 赵雷霖 郭三堆
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 密码子优化 irrE 转基因烟草 耐旱耐盐
• 年，卷（期）: 2017,（20）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 3860-3870
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.20.003

摘要

[目的]IrrE是从耐辐射异常球菌中发现的全局调控蛋白,主要通过修复强辐射等逆境条件下DNA损伤,提高耐辐射异常球菌对极端逆境环境的抗性.研究按植物密码子优化的irrE后导入烟草对转基因烟草耐逆能力的提高,为棉花等作物耐逆育种研究打下基础.[方法]按照植物密码子优化细菌irrE并合成基因;通过酶切连接法构建irrE植物表达载体;通过叶盘法转化烟草并PCR验证获得阳性转基因再生苗;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析转基因株系中irrE的表达量;通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测IrrE编码蛋白;通过NaCl和甘露醇模拟盐处理和干旱处理分析纯和转基因株系的耐盐耐旱性,通过测定抗逆相关生理指标鉴定其对植物耐逆的贡献.[结果]按照植物密码子对irrE进行改造,共优化了241个密码子;构建了高效植物表达载体GBI-IE;利用除草剂草甘膦作为筛选剂获得转基因再生幼苗,并通过PCR验证共获得15个独立的转基因株系;通过qRT-PCR分析从中选取两个表达量最高的株系GO1和GO2进行后续的抗逆性分析;Western blot验证IrrE编码蛋白在GO1和GO2中能正确翻译.转基因烟草耐盐耐旱性分析:种子萌发试验表明,正常1/2 MS培养基上,转基因株系GO1和GO2发芽率和非转基因野生型对照之间没有明显的差异.然而250 mmol·L-1 NaCl培养基上GO1和GO2萌发率分别为78.8%和90.0%,野生型仅为10.3%,分别提高了68.5%和79.7%.类似地,300 mmol·L-1甘露醇条件下,野生型的萌发率为39.7%,转基因株系GO1和GO2分别提高了42.9%和50.8%;正常萌发的种子移栽到250 mmol·L-1 NaCl和300 mmol·L-1甘露醇条件12 d后,转基因株系根长、侧根数以及鲜重等生理指标显著高于野生型对照;温室中正常生长30 d的苗期烟草在250 mmol·L-1 NaCl处理下,转基因烟草SOD、CAT活性比野生型对照分别提高了48.80%和88.55%,而MDA含量比野生型对照降低了61.61%,胁迫响应基因NtABF2、NtLEA5、Ntzfp、NtCDPK2在GO1和GO2转基因株系中表达量均显著高于非转基因野生型.和盐处理结果类似,300 mmol·L-1甘露醇的处理下,转基因烟草的耐旱生理生化指标均优于非转基因对照.[结论]烟草中异源表达耐辐射异常球菌irrE可以显著提高耐盐耐旱性;其多效性耐非生物胁迫能力的提高表明其可作为植物耐逆基因工程的优良基因源.