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假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.) Hack.)是禾本科蜈蚣草属一种优良的暖季型草坪草。低温是限制假俭草推广的限制因子之一,提高抗寒性成为假俭草的一个主要育种目标。在水资源日愈匮乏的条件下,培育耐旱的草坪草具也有重要的意义。利用现代生物技术手段提高假俭草的抗逆性是一条有价值的途径。本实验室前期研究建立了由“Common"假俭草种子为外植体的高效再生体系,同时用化学诱变剂EMS诱导胚性愈伤组织变异,并对获得的体细胞变异体经过2年筛选后得到3个抗旱变异体株系(28、121、138)和一些抗寒变异体株系。本论文此研究基础上,尝试通过基因枪法将SgNCED1转入假俭草中以提高其耐旱、抗寒性,同时研究了EMS诱变的3个体细胞变异体株系的耐旱性机制,并且对EMS诱变的抗寒变异体进行田间抗寒性比较分析。论文主要的内容和结果如下:
1、基因枪法转化假俭草
用基因枪法将构建好的pOX-SgNCED1表达载体转入假俭草愈伤组织,以潮霉素进行抗性筛选。进行过21次转化,筛选得到81株再生株系。结果表明,在轰击压力为1100psi,轰击距离为9cm时获得较高的抗性率。通过对转SgNCED1基因抗性植株进行了PCR检测,电泳结果没有检测到目的基因特异条带,仅2株检测到潮霉素抗性基因特异条带。对部分株系进行Southern blot分析,均未出现杂交信号,表明基因枪转化假俭草没有获得成功。
2、假俭草变异体株系耐旱性及其机理
随着干旱时间的延长,土壤水分不断蒸散,叶片相对含水量均比对照高。变异体株系28、121、138的相对电导率和MDA含量均小于对照,结果表明变异体株系在干旱胁迫下质膜受损伤程度低于对照,耐旱性较好,其中28耐旱性表现最好。
干旱胁迫下,各株系的抗氧化酶SOD、CAT、APX活性均呈现先上升后下降的趋势,但是变异体株系能够维持比对照高的SOD、CAT、APX活性水平,清除由于干旱胁迫导致产生和积累的活性氧的能力比对照强,减轻干旱胁迫对假俭草变异体的伤害,表明其耐旱性可能与抗氧化系统有关。干旱造成光系统II(PSII)活性下降,光合机构受到破坏。28、121的最大光化学效率(Fv/Fm)维持在0.85左右,均明显高于对照,表明变异体株系的PSII受伤害程度较对照轻。
3.冬季田间体细胞变异体假俭草的抗寒性评分
对假俭草EMS诱变的体细胞变异体田间越冬期间进行枯黄度、返青率、绿期、抗寒性以及草坪质量观测评分,结果表明:株系65、56在返青率,绿期,抗寒性评分,质量评分上的综合水平较好,抗寒性强。