Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 小麦TaER 基因的耐热性功能研究 | |
| 郑甲成 | |
| 完成单位 | 安徽科技学院 |
| 登记(发布)日期 | 2017 |
| 中文摘要 | 一、课题背景与目的意义 小麦是全球最重要的粮食作物之一,世界上40%的人口以小麦为主粮。在小麦的黄淮主产区,小麦抽穗至成熟的日平均气温大于30℃占到该生育期的1/3,并时常伴有干热风的出现,可使该地区小麦种植面积的2/3发生危害,出现“高温逼熟”的灾害。然而,据统计,目前每年通过遗传改良途径增加的小麦产量不到1%,高温特别是开花期和灌浆期的高温胁迫严重影响小麦的产量和品质。因此,研究小麦的耐热机理,培育耐热性小麦品种对于保障小麦的安全生产具有重要意义。 ERECTA是从拟南芥中分离得到的一个编码富含亮氨酸重复序列的类受体激酶。研究发现,在番茄和水稻中过表达ERECTA基因后,分别在温室和大田的多个试验点观察发现：转基因植株的生长正常,但植株的耐热性明显增强,生物量也显著增加,而拟南芥erecta突变体对高温则表现出很敏感,说明ERECTA对于植物的耐热性具有重要的调控作用。因此,研究小麦中ERECTA基因—TaER,对于揭示小麦耐热的分子机理、提高小麦的耐热性、稳定和提升黄淮地区小麦的生产潜力具有重要的意义。 二、主要论点与论据 (1)在大田生长环境下,灌浆期午间高温条件下测定了TaER转基因小麦株系和对照小麦株系的光合相关生理指标,结果发现,相比对照小麦株系,在高温胁迫后,TaER转基因小麦的光合速率显著增加,蒸腾速率显著降低,气孔导度有降低的趋势,但是差异不显著,而胞间CO2浓度没有明显变化。 (2)在大田生长环境下,光合相关指标测定后,取样测定TaER转基因小麦株系和对照小麦株系的相对含水量和相对电导率,结果发现：TaER转基因小麦和对照小麦株系的相对含水量差异不明显,说明在田间自然高温胁迫下,TaER基因对于小麦的相对含水量调控作用不显著,需要进一步在可控培养箱进行胁迫处理鉴定;相对电导率在TaER转基因小麦株系中较低,在对照小麦株系中较高,说明TaER基因可以通过一定的调控途径,降低细胞膜的透性,这可能会增加小麦对外界逆境的抗性,需要进一步鉴定逆境下小麦细胞膜的微观变化。 (3)在大田生长环境下,光合相关指标测定后,测定了TaER转基因小麦和对照小麦株系的抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT和丙二醛),结果发现,TaER转基因小麦的抗氧化酶活性都明显高于对照小麦株系;在温室盆栽生长环境下,高温胁迫处理后,同样测定了6个转基因小麦株系和两个对照株系的抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT和丙二醛),得到了与大田累类似的结果。这些结果说明TaER基因可以调控小麦的抗氧化酶活性,侧面证实TaER可能会提高小麦的抗逆性。 三、创见与创新 (1)参考拟南芥中ERECTA基因在耐热性方面的功能,利用现有的小麦中ERECTA基因—TaER的转基因材料,明确TaER在小麦耐热性方面的调控机理; (2)高温胁迫处理后,测定转基因材料电导率、相对水分含量、叶绿素荧光等生理指标,以及羧基、丙二醛、游离蛋白、活性氧活性等生化指标,深入揭示小麦中TaER调控小麦耐热性的机理。 (3)利用电子克隆的办法,获得小麦中耐热基因TaHsfA2的部分序列,鉴定TaER转基因小麦不同株系的表达模式,以及转基因小麦的组织表达特异性。 四、社会经济效益,存在的问题 相比模式作物,小麦生长周期较长,短时间内获得大量研究结果较困难。因此,研究结果归纳整理、论文撰写发表周期略长。转TaER基因小麦后代有分离现象,需要逐代筛选鉴定,归类整理数据,也说明利用基因枪轰击小麦幼胚后,由于插入位点的改变,导致后代表型不一致,鉴定工作量较大。该项目属于基础研究,可以为小麦耐热性改良提供理论依据。 五、历年获奖情况 在次项目研究过程中,取得如下奖励： (1)第七届长三角作物学博士论坛,2014.10.29,二等奖,南京农业大学农学院 (2)中国旱区节水农业研究员第二届博士生学术论坛,2014.12.05,优秀奖,西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院 (3)旱区作物逆境生物学国家重点实验室“第一届研究生论坛”,2014.06,优秀奖,旱区作物逆境生物学国家重点实验室 (4)主要粮食作物(小麦)生物学协同创新中心研究生学术交流会,2014.04.06,三等奖,西北农林科技学大学 (5)陕西现代农业研讨会,2011.12.01,三等奖,陕西省农业厅 六、成果简介要向社会公开 以上所述,转TaER基因小麦目的基因可以超表达,超表达TaER基因可以提高小麦抗氧化物酶活性,增加小麦丙二醛和可溶性糖含量。大田高温胁迫后, TaER基因可以通过一定的调控途径,降低细胞膜的透性,可能会增加小麦对外界逆境的抗性;TaER基因可以调控小麦的抗氧化酶活性,侧面证实TaER可能会提高小麦的耐热性。本项目面向全社会公开,可以技术转让或者合作开展研究。 |
| 中文关键词 | 小麦 ; aER基因 ; 耐热性功能 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S512.1 |
| 资源类型 | 成果 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/365796 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郑甲成. 小麦TaER 基因的耐热性功能研究[Z]. ,2017. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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