转基因甘薯旱后复水的修复机制和叶片喷施H2O2的效果

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甘薯淀粉含量高,增产潜力大,是世界第七大粮食作物,也是重要饲料和能源作物,对解决粮食短缺和能源危机具有重要意义。日益严峻的全球性的水分亏缺严重限制了甘薯的生长和产量。提高作物的抗逆性,实现有限水资源的高效利用和作物丰产成为了目前农业生产研究的热点和难点。因此,阐明干旱缺水条件下甘薯的生理生化适应机制,并通过基因工程手段培育耐旱新品种或对现有品种进行遗传改良,对增大粮食供给、提高甘薯的丰产潜力具有重要的理论和实践意义。基于此,本研究以转铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因甘薯(TS)和未转基因甘薯(NS)为试验材料,通过室内聚乙二醇(PEG 6000)介导的干旱胁迫处理试验。研究转入铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因甘薯幼苗在干旱胁迫及复水后的恢复过程中较非转基因对照植株是否具优势性;以及用外源过氧化氢(H2O2)于干旱胁迫前预处理甘薯叶片,研究其能否增强幼苗的抗旱性及旱后恢复能力。(1)在水分胁迫和复水前期,转基因植株表现出普遍显著高于非转基因植株的抗氧化酶活性和类胡萝卜素含量,较高于非转基因植株的光合速率以及显著低于非转基因植株的MDA、H2O2含量和叶绿素a和叶绿素b含量;复水后期,与非转基因植株相比,转基因植株则表现较快的抗氧化酶活性下降速度,较高的光合速率和类胡萝卜素含量以及叶绿素a、叶绿素b含量,较低的MDA和H2O2含量。(2)用1.0 mmol·L-1 H2O2预处理组的植株较未预处理的在干旱胁迫以及其后的恢复过程中,表现出了较强的SOD、APX、CAT和POD酶活性,但也表现出较高的MDA和H2O2含量以及较低类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b和光合速率。结论:转基因植株在干旱胁迫处理中较非转基因对照表现出较强的耐受性,在旱后恢复过程中也显示出更强的恢复能力,转基因甘薯幼苗更具有抗旱优势;用1.0 mmol·L-1 H2O2预处理不仅没有显示出较PEG组高的抗旱性及旱后恢复能力,反而有加重其胁迫程度的趋势。
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