轉DREB基因小麥新品系抗旱生理指標測定

摘 要：脫水應答元件結合蛋白（DREB）基因的應用，為培育抗旱轉基因小麥新品種奠定了重要基礎。本試驗對在旱地和水地上種植的6個轉GmDREB1和GhDREB基因的轉基因小麥新品系旗葉中可溶性糖和脯氨酸進行了提取與測定，結果顯示轉基因小麥新品系旗葉中的可溶性糖及脯氨酸含量較其受體品種有所提高，證明抗旱轉錄因子基因的導入可提高受體小麥品種的抗旱性。

關鍵詞：小麥；DREB；轉基因；抗旱；測定

中圖分類號：S512.1+10.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）03-0038-04

由于全球氣候變暖導致水分蒸發量升高，農用水資源日趨緊張，嚴重制約了我國小麥生產水平的進一步提高，而抗旱小麥品種是解決這一問題的關鍵因素。近年來，發現逆境轉錄因子基因可以調控一系列與抗逆境相關功能基因的表達，而被廣泛應用于抗旱、耐逆小麥新品系的培育，并對獲得的新品系進行了有關生理生化研究。郝曉燕（2006）[2]對轉GmDREB1基因和GhDREB基因小麥植株從拔節期到開花期進行了干旱脅迫，測定了光合速率、蒸騰速率、可溶性糖含量和脯氨酸含量等，發現轉基因小麥株系在干旱脅迫下比受體小麥光合速率降低幅度小，蒸騰速率增加的速率慢，可溶性糖和脯氨酸的積累量高。高世慶等（2005）[3]研究發現，干旱脅迫2～6 d 時， 轉GmDREB基因小麥植株可溶性糖含量接近對照的2倍。Wang等（2006）[4]研究表明，在16 個轉DREB基因小麥株系中有10個株系葉片脯氨酸含量比對照提高2倍多。

本試驗對在旱地和水地上種植的6個轉入抗旱轉錄因子GmDREB1和GhDREB基因的小麥轉基因品系旗葉中可溶性糖和脯氨酸進行了分離提取與測定，旨在探討轉基因小麥新品系利用滲透調節物質應對抗旱脅迫的變化規律，為培育高產優質及抗旱性強的轉基因小麥新品種提供理論依據。

1 材料與方法1.1 供試材料

2009～2011年度在山東省農業科學院作物研究所隔離網室，分別在旱地和水地上種植了引自中國農業科學院作物研究所的轉基因小麥新品系08T299、08T378、08T349、08SD34、08SD36和08SD69，其中，含有GmDREB1基因的08T299受體為魯麥14；含有GmDREB1基因的08T378和08T349品系的受體為濟麥19；含有GhDREB基因的08SD34、08SD36和08SD69品系的受體為魯麥23。抗旱對照品種為魯麥21。

1.2 試驗方法

旱地和水地上的供試材料均隨機區組排列，重復3次，小區面積為9 m2。條播，正常田間管理，除自然降水外，旱地種植材料不進行灌溉，而水地種植材料于冬前、拔節期和開花期進行灌溉。 當每個小區小麥材料開花時（0d）、開花后7、21、28 d，在同一畦選取2株小麥旗葉各1片，混合置于塑料袋中，液氮速凍后于-20℃冰箱保存備用。

1.3 測定方法 脯氨酸的提取與測定，基本按張殿忠等（1990）[9]的方法進行。將0.25 g葉片置于10 ml離心管中，加入3%磺基水楊酸溶液2.5 ml，于沸水浴中10 min，冷卻后過濾。取2 ml濾液，加2 ml冰醋酸及2 ml酸性茚三酮試劑，于沸水浴中30 min，冷卻后加4 ml甲苯，搖蕩30 s，靜置片刻，上層液3 000 r/min離心5 min，520 nm處測光密度，根據標準曲線計算脯氨酸含量，并對數據進行統計分析。

可溶性糖的提取與測定，基本按Hakimi等（1995）[10]的方法進行。將0.2 g剪碎混勻的葉片放入10 ml離心管中，加蒸餾水5 ml，于沸水浴中30 min，過濾，定容。取0.5 ml濾液，加蒸餾水1.5 ml，蒽酮乙酸乙酯試劑0.5 ml，濃硫酸5 ml，充分振蕩，立即置沸水浴中保溫1 min，自然冷卻至室溫后，620 nm處測光密度，根據標準曲線計算可溶性糖含量，并對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 轉基因小麥品系旗葉可溶性糖的含量

由表1可以看出，在旱地，除魯麥14轉基因品系08T299外，其余5個轉基因小麥品系開花后小麥旗葉可溶性糖含量均高于各自受體和對照品種。濟麥19轉基因品系08T378和08T349糖量分別比受體增加12.0%和17.8%，比對照增加17.9%和24.5%；魯麥23轉基因品系08SD34、08SD36和08SD69分別比受體增加20.3%、34.3%和9.7%，比對照增加19.2%、33.0%和8.7%；魯麥14轉基因品系08T299與受體可溶性糖含量比對照高，但轉基因品系與受體間糖量水平基本相同。水地上，有些轉基因小麥品系糖量比受體高，而有些轉基因品系則比受體低。魯麥14轉基因品系08T299比受體增加24.8%，比對照增加28.9%；濟麥19轉基因品系08T378比受體和對照分別增加28.5%和22.5%，而品系08T349僅比受體增加1.5%；魯麥23轉基因品系08SD34、08SD36和08SD69均低于受體和對照品種。

從旱地和水地可溶性糖總量來看，水地10個供試品種（系）中有8個旗葉可溶性糖含量高于旱地，平均含量高22.7%。

方差分析（表2）表明，旱地和水地小麥旗葉可溶性糖含量差異極顯著。開花后糖含量呈先上升后下降的趨勢，7 d時達到峰值且差異極顯著；小麥品種（系）間可溶性糖含量也存在一定差異，如魯麥14轉基因品系08T299糖含量水平最高，與抗旱對照品種魯麥21差異極顯著。濟麥19轉基因品系08T378和08T349，魯麥23轉基因品系08SD34和08SD36糖含量雖高于受體品種濟麥19、魯麥23和對照品種魯麥21，但差異不顯著。

2.2 轉基因小麥品系旗葉脯氨酸含量的測定

由表3看出， 在旱地6個轉基因小麥品系除08T378品系4個時期脯氨酸總量低于受體和對照外，其中4個轉基因品系均高于受體，一個接近受體；6個轉基因小麥品系中有4個脯氨酸總量高于對照。濟麥19轉基因品系08T349比受體和對照分別增加25.2%和38.3%，而品系08T378則比受體和對照低；魯麥23轉基因品系08SD69比受體和對照分別增加26.1%和5.3%，品系08SD34和08SD36比受體分別增加5.4%和20.7%，前者比對照低，而后者與對照水平相當；魯麥14轉基因品系08T299與受體相當，但兩者均比對照品種高。水地上，所有轉基因小麥品系及受體4個時期脯氨酸總量均低于對照品種，但魯麥23轉基因品系08SD34、08SD36和08SD69比受體分別增加56.1%、23.4%和8.4%；魯麥14轉基因品系08T299比受體增加23.5%；只有濟麥19轉基因品系08T349和08T378低于受體品種。