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大豆是一种重要的粮食作物和油料作物。基因工程技术在大豆遗传改良中有着重要的作用。自上世纪80年代第一株转基因大豆问世以来,大豆基因工程获得了很大的发展。多年来,大豆基因工程的进展主要集中在两个方面:一,改进大豆遗传转化体系的研究,包括对转化受体,转化方法,转换系统的研究:二,改良大豆性状的研究。其中包括改良大豆品质,如提高优质油脂成分含量或蛋白含量,提高大豆种子中其它有利于人体健康的物质的研究,提高大豆抗病虫害,和抗除草剂等的研究。而利用转基因技术获得抗逆大豆品种的研究进展颇缓,尤其是抗盐大豆的研究,据本研究所知,鲜见报道。
土壤盐渍化是全球面临的一个严重问题,目前全球面临粮食短缺和粮食涨价的严峻问题,因此,利用植物基因工程手段获得抗盐大豆新品种,来开发和利用盐碱地具有重要的意义。
AtNHX1是位于液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白,在番茄、油菜、小麦、棉花和荞麦等作物上的研究证明,AtNHX1是一种比较有效的抗盐功能基因(Zhang等,2001;Zhang等,2001;Xue等,2004;He等,2005;Chen等,2008)。本实验将AtNHX1转入大豆品种(辽豆15)中,得到了如下结果:
(1)建立大豆栽培品种(辽豆15)的再生转化体系。采用大豆子叶节为外植体,用B5培养基加上6-BA 2.0 mg/L和IAA 0.1mg/L作为分化培养基,得到平均96%的再生频率。利用该受体系统,用携带AtNHX1基因的农杆菌LBA4404转化大豆,得到了4株转基因植株。
(2)对其中2株转基因植株的后代进行了盐胁迫实验。生长3周的转基因和野生型小苗用不同浓度的NaCI处理一个月,发现100 mM NaCI不影响转基因植物和野生型的生长,200和300 mM NaCI浇灌时,野生型逐渐死亡,转基因植株生长虽然受到了一定程度的抑制,但仍可以存活。在盐敏感的开花时期对转基因和野生型植物进行100 mMNaCl处理,二者虽都能正常生长、开花和结实,但是各种生物量指标存在显著性差异。
(3)辽豆15是我国东北地区优质高油品种,对生长于正常情况及用100 mM NaCl处理后收获的大豆种子进行了油脂含量测定,发现无论是正常生长还是盐胁迫后收获的种子中油脂的成分均没有发生显著性变化。
以上实验结果表明,通过农杆菌转化获得的转AtNHX1基因的大豆植株,在营养生长期和生殖生长期的耐盐性状都得到了很大程度的提高,并且转基因大豆种子中油脂成分没有发生明显变化,具有一定的应用价值。