超表達擬南芥2－烯醛還原酶基因對煙草抗旱性的作用機理分析

吳 茜，王仕穩，曹 丹，陳道鉗，張梅娟，鄧西平，殷俐娜＊

（1中國科學院水利部水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室，陜西楊陵712100；2中國科學院大學，北京100049；3西北農林科技大學水土保持研究所，陜西楊陵712100；4西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊陵712100）

超表達擬南芥2－烯醛還原酶基因對煙草抗旱性的作用機理分析

吳 茜1，2，王仕穩1，3，曹 丹1，2，陳道鉗4，張梅娟4，鄧西平1，3，殷俐娜1，3＊

（1中國科學院水利部水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室，陜西楊陵712100；2中國科學院大學，北京100049；3西北農林科技大學水土保持研究所，陜西楊陵712100；4西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊陵712100）

為研究是否可以利用2－烯醛還原酶（AER）來清除活性氧下游的醛自由基達到提高植物的抗旱性，以超表達擬南芥AER基因煙草和野生型煙草（SR）為研究材料，利用干旱脅迫處理進行抗旱性分析，測定了干旱脅迫及復水后各個煙草株系的生物量、光合速率、葉綠素熒光參數、葉綠素含量、MDA和H2O2含量等指標。結果顯示：（1）干旱脅迫下，轉基因煙草株系的生物量、葉綠素含量、凈光合速率、PSⅡ最大光化學效率及H2O2的清除能力均顯著高于對照；（2）復水之后，煙草植株的各項生理指標都得到一定程度的恢復，而轉基因株系相比于野生型恢復迅速，恢復能力更強。研究認為，超表達AER基因可以通過清除活性氧及其下游醛自由基來提高煙草的抗旱能力。

抗旱性；2－烯醛還原酶（AER）；干旱脅迫；煙草；生理指標

隨著近年來全球氣候變暖，旱災出現的頻率和

程度都在增加，造成作物的大面積減產［1］。為保障人類的糧食安全，提高作物的抗旱能力是在未來極端氣候多發的情況下提高作物產量的重要手段，而了解植物的抗旱機理是提高作物抗旱能力的基礎。干旱對植物造成傷害的原因之一是造成植物體內活性氧（reactive oxygen species，ROS）的大量積累，從而引起植物的氧化傷害［2－4］。在植物細胞中，ROS的產生主要來源于線粒體、葉綠體和過氧化物體。在干旱條件下，植物體內呼吸鏈中的電子傳遞受阻、光合作用中與卡爾文循環相關酶類活性的降低等，均可造成ROS的大量積累。這些性質活潑的ROS一方面可通過直接修飾DNA、RNA、蛋白質以及碳水化合物等，給細胞造成傷害，甚至引起細胞死亡［56］。另一方面，ROS中的單線態氧和羥基自由基極易攻擊細胞膜重要組分多聚不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids），產生脂質自由基，脂質自由基與O2進行耦合，進而產生更活躍的脂質過氧化自由基，其再攻擊多聚不飽和脂肪酸，繼而引發脂質過氧化的鏈式反應，產生大量的醛［7］。醛是一種在ROS下游所產生的、比ROS具有更強攻擊力的一類物質，能夠使膜的完整性遭到破壞，并造成細胞毒害。

有研究證明環境逆境可以引起和加劇植物體內醛的積累，而醛的過量積累也是逆境脅迫引起植物傷害的重要原因之一［8－10］。累積的活性醛類物質不僅性質活潑，壽命較長，而且非常容易擴散，可以與距它們生成部位較遠處的蛋白質、核酸等發生反應［1112］。在植物中，越來越多的研究證明醛參與了各種生物和非生物逆境下的毒害作用，并成為限制植物生長的重要因素之一。例如在干旱、鹽害、高溫、氧化脅迫以及重金屬毒害等逆境條件下，均可造成丙二醛（MDA）在植物體內的大量累積［9，13－16］。MDA是生物體內自由基作用于脂質發生過氧化反應的氧化終產物，其在醛類物質中毒性相對較低。近年，Yin等［10］和Mano等［8］的研究更有力地證明了活性醛基是造成植物鋁毒害和強光傷害的直接原因之一，并且清除植物體內過量的醛可以提高植物抵抗上述逆境脅迫的能力。因此，有效清除過多的醛對維持生物體的正常生理功能至關重要。

隨著人們對植物抗逆過程更深入的了解，近幾年有關醛還原酶對提高植物抗逆性的貢獻也逐漸被重視，對植物中醛脫氫酶的研究也逐漸增多。醛脫氫酶被認為是生物體內活性醛類物質清除過程中的重要酶類，能夠清除活性醛并降低其對植物體造成的傷害。醛脫氫酶催化醛類物質氧化生成羧酸，清除有毒的醛類并減少脂類的過氧化反應，對提高植物抗干旱、抗鹽堿和清除活性氧等能力具有重要作用。張海玲等［17］通過轉乙醛脫氫酶（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH）基因番茄的抗逆研究表明，在干旱、高鹽和低溫脅迫條件下，轉基因植株較對照株的相對電導率和丙二醛含量均有所降低，轉入番茄的乙醛脫氫酶基因表達后，可將逆境下誘發膜脂過氧化反應產生的有毒醛類物質分解為無毒羧酸，從而降低了活性醛類物質對植物體造成的氧化脅迫，維持了細胞膜結構的完整性；Chen等［18］發現，甜菜堿乙醛脫氫酶（BADH）能夠將甜菜堿醛氧化成對生物體起滲透保護作用的細胞相溶性物質甜菜堿，使細胞在干旱和高鹽等逆境脅迫下維持滲透平衡，增強植物的抗逆性。

在脂質氧化過程中經常產生一類含有α，β－不飽和雙鍵的2－烯醛，由于2－烯醛上α位的碳原子具有較高的親電性，可通過邁克爾（Michael）加成與細胞內的巰基物質或氨基基團發生反應，從而破壞細胞的代謝平衡，引起細胞毒害甚至造成細胞死亡［8］。1995年，Babiychuk等首次從擬南芥中克隆了ξ－晶體（ZCr）P1基因，并在酵母中證明了該基因對二甲基甲酰胺（diamine）產生的氧化傷害有抗性。隨后，Mano等［8，19］證實P1－ZCr蛋白對4－羥基－2－壬烯醛（4－hydroxy－2E－nonenal，HNE）等含有α，β－不飽和雙鍵的烯醛以及環氧乙烯具有特異的專一性。根據P1－ZCr蛋白具有的這種專一性反應，國際生物化學和分子生物學協會將此酶統一命名為2－烯醛還原酶（2－alkenal reductase，AER）。目前在植物中只有來自擬南芥的At－AER蛋白被鑒定具有AER的活性，其可以催化烯醛基中不飽和雙鍵的加氫還原，生成飽和的醛，然后再由其它的醛還原酶作用生成二氧化碳和水，從而極大地減少這些高活性的不飽和雙鍵與細胞內小分子物質的反應。Yin等［10］利用AER對烯醛基的專一性，并對鋁脅迫下產生的醛種類進行了鑒定，同時證明醛獨立參與了鋁的細胞毒害作用，而轉基因煙草的高抗鋁性來自其對醛的有效特異性清除能力，該轉基因煙草還表現出抗強光傷害的能力［8］。但是關于AER在植物抗旱中的功能和機理的研究目前還是空白。

本研究利用超表達擬南芥AER基因的煙草植株，通過比較轉基因煙草和野生型煙草在干旱脅迫下的抗性，探索AER是否可以提高植物的抗旱性，明確AER在植物抗旱中的生理生化作用，驗證是否可以通過清除活性氧下游的醛自由基來提高植物的抗旱能力，以期為提高作物抗旱性提供一定的理論基礎和實驗依據。

1 材料和方法

1.1 材料培養和處理

所選植物材料為野生型煙草SR和2個超表達擬南芥AER基因的煙草株系AER14和AER18（利用相同的表達載體轉化煙草后獲得的不同株系）。基因克隆、轉基因植物的培育及檢測見文獻［10］。

煙草種子用質量分數為1%的次氯酸鈉滅菌20 min后置于4℃冰箱春化，2d后播種于MS培養基上。25℃培養20d后獲得無菌苗，移種在裝有0.5 kg育苗基質（有機質≥25%，腐植酸≥10%，N＋P2O5＋K2O≥2.0%，pH 5.8～7.0）的花盆中。每個品種40盆，光照周期為16h光照／8h黑暗，20d后間苗，每盆剩1株長勢一致的幼苗進行干旱處理。通過控制澆水進行自然干旱，并每天稱重補水維持各盆之間土壤含水量水平一致。當野生型煙草SR最新展開葉嚴重萎蔫時（第10天）進行復水處理。分別于干旱處理前、干旱處理10d和復水4d后采樣進行相關指標的測定。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 生物量 取各個株系煙草植株的地上部分，裝入信封中，稱取鮮重，在105℃殺青30min后，于80℃下烘至恒重，稱取干重，并計算植株含水量。

1.2.2 葉片含水量 剪取新鮮完全展開葉0.5g左右，稱取鮮重（FW），80℃下烘至恒重，稱取干重（DW），計算煙草葉片含水量［（FW－DW）／FW×100%］。

1.2.3 氣體交換參數 凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）及蒸騰速率（Tr）用Li－6400光合儀（Li－COR Inc.，NE，USA）測定。選取最新1片完全展開葉，LED光量子設為500μm·m－2·s－1，外界CO2濃度約為360μmol·mol－1，氣流速度設定為500 mmol·s－1，溫度維持在25℃。于處理期間每天9：00～11：00進行測定，每處理測定6次。

1.2.4 葉綠素熒光參數 煙草暗適應30min之后，選取最新1片完全展開葉用熒光儀（Imaging－PAM，WALZ，德國）測定熒光參數。每個株系測定3～4個重復。按照公式計算出PSⅡ光化學最大量子效率Fv／Fm、實際光合量子產量YⅡ和相對電子傳遞速率ETR。具體公式如下：

式中，Fm為葉片最大熒光值，F0為固定熒光值，Fm′為光下執行飽和脈沖當PSⅡ反應中心都處于關閉狀態時的最大熒光產量，F′為執行飽和脈沖前的實時熒光產量，PAR為光合有效輻射，ETR－Factor為吸光系數，PPS2／PPPS為PSⅡ光合色素吸收的光量子占總光合色素吸收的光量子的比例。

1.2.5 葉綠素含量 選取最上部2片完全展開葉0.5g，采用80%的丙酮溶液提取法測定［20］。

1.2.6 H2O2含量 選取最上部2片完全展開葉0.5g鮮樣用液氮冷凍，然后在預冷的研缽中加入2 mL 0.1%（W／V）的TCA進行研磨。勻漿在12 000 g、4℃離心30min。取0.4mL上清液加入0.4mL 10mmol／L的磷酸鉀緩沖液（pH 7.0）和0.8mL 1 mol／L的碘化鉀，測定390nm波長下的吸光值變化，最后根據標準曲線計算出H2O2含量［10］。

1.2.7 MDA含量 取0.5g最上部完全展開葉鮮樣放入冰浴的研缽中，加入少許石英砂和0.05 mol／L磷酸緩沖液（pH 7.0），研磨成勻漿。將勻漿轉移到試管中，再用2～3mL 0.05mol／L磷酸緩沖液分2次沖洗研缽，合并提取液并在5 000g下離心10min。取2mL上清液加入5mL 0.5%硫代巴比妥酸溶液搖勻。將試管放入沸水中煮沸10min（自試管內溶液中出現小氣泡開始計時）。到時間后立即將試管取出并放入冷水浴中。待試管內溶液冷卻后，再于3 000g離心15min，取上清液，以0.5%硫代巴比妥酸溶液為空白測532nm、600nm和450 nm處的吸光度A532、A600和A450，然后根據以下公式計算MDA含量：

式中，Vt為提取液總體積（mL）；Vs為測定用提取液體積（mL）；FW為樣品鮮重（g）。

1.3 數據分析

采用SPSS 19.0軟件中的鄧肯氏多重比較法進行數據統計分析，顯著性水平設定為α＝0.05。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對煙草生物量和葉片含水量的影響

生物量是衡量植物抗旱的一個重要指標。如圖1，A所示，正常水分條件下，轉基因株系AER14生長較慢，其生物量顯著低于野生型煙草；干旱脅迫處理10d后，野生型煙草和轉基因株系AER14的生物量無明顯差異，而轉基因株系AER18的生物量顯著高于野生型；復水4d后，野生型煙草的生物量是干旱處理前的2.74倍，轉基因煙草株系AER14和AER18的生物量分別是處理前的5.26和4.34倍，轉基因株系和對照之間的生物量差異顯著。說明在干旱脅迫下，轉基因煙草的生長速度明顯高于野生型。

干旱處理前，各煙草株系的土壤水分均呈飽和狀態，其葉片絕對含水量之間也無差異。干旱脅迫10d后，各株系葉片含水量均顯著降低；復水4d后，各處理煙草的葉片含水量均略微升高，但仍顯著低于干旱脅迫前，且各株系之間也無顯著差異，即各時期株系間葉片含水量均無顯著差異（圖1，B）。

2.2 干旱脅迫下煙草的光合氣體交換參數的變化

干旱脅迫下煙草凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導度（Gs）如圖2所示。在干旱處理前，轉基因株系和野生型煙草的凈光合速率無顯著差異。隨著干旱時間的延長，轉基因株系和對照的凈光合速率都顯著降低；在干旱脅迫10d后，野生型煙草的凈光合速率降低到0.5μmol·m－2·s－1，而轉基因株系的凈光合速率約為1μmol·m－2·s－1，是野生型煙草的2倍。復水后，煙草凈光合速率快速升高，而轉基因株系的凈光合速率顯著高于野生型（圖2，A）。

圖1 干旱脅迫下野生型煙草（SR）和轉AER基因煙草株系（AER14、AER18）的生物量和葉片絕對含水量Ⅰ.處理前；Ⅱ.干旱脅迫后；Ⅲ.復水后；同期不同字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異；下同Fig.1 Biomass and leaf water content of wild－type plant（SR）and transgenic plant（AER14，AER18）under drought stressⅠ.Before treatment；Ⅱ.After drought stress；Ⅲ.After rehydration；The different normal letters in the same stage indicate significant difference among treatments at 0.05level；The same as below

圖2 干旱脅迫下野生型煙草SR和轉AER基因煙草株系（AER14、AER18）的光合參數Fig.2 Photosynthetic parameters of wild－type plant（SR）and transgenic plant（AER14，AER18）during drought stress

煙草蒸騰速率和氣孔導度的變化趨勢與凈光合速率基本一致，干旱處理前轉基因株系與野生型無顯著性差異（圖2，B和2，C）。隨著土壤含水量的降低，干旱脅迫時間的增加，蒸騰速率和氣孔導度均緩慢降低，在干旱脅迫第6天，各煙草株系的蒸騰速率和氣孔導度均降低，但轉基因株系高于野生型。到干旱第10天，野生型煙草的蒸騰速率和氣孔導度分別為0.25mmol·m－2·s－1和0.005 8mol·m－2·s－1，而轉基因株系則相近，分別約為0.43mmol ·m－2·s－1和0.01mol·m－2·s－1，約是野生型煙草的2倍。復水后，煙草的蒸騰速率和氣孔導度快速恢復，但轉基因株系比野生型恢復得迅速，其蒸騰速率和氣孔導度均顯著高于野生型。抗旱性強的植株在水分脅迫下能夠保持高的光合速率［21］。說明超表達AER基因煙草具有良好的抗旱能力。

2.3 干旱脅迫下煙草葉綠素熒光參數的變化

葉綠素熒光參數是一組用于描述植物光合作用機理和光合生理狀況的變量，是間接評價光合活性的一種方法。Fv／Fm表示當所有反應中心開放時PSⅡ的最大光化學效率，可以衡量PSⅡ的光抑制程度［22］。如圖3，A所示，在干旱處理前，各個株系的PSⅡ最大光化學效率之間無明顯差異；干旱脅迫10d后，各株系Fv／Fm值均顯著降低，野生型煙草的降低幅度為5.1%，而轉基因株系AER14和AER18分別降低了2.7%和3.9%，轉基因株系的降低幅度要顯著小于野生型；復水4d后，轉基因株系和對照的Fv／Fm值均迅速恢復，但其間沒有顯著差異。說明在干旱脅迫條件下，超表達AER基因有效減輕了煙草葉片PSⅡ受到的逆境傷害。

同時，干旱處理前，轉基因株系和野生型之間的實際光合量子產量YⅡ沒有顯著差異（圖3，B）；干旱脅迫10d后，各個株系的YⅡ均大幅顯著降低，野生型煙草降低為處理前的72.9%，轉基因株系分別降低為處理前的87.0%和70.7%。但轉基因株系AER14的YⅡ高于野生型，并呈顯著性差異；復水4d后，各煙草株系的實際光合量子產量均快速恢復，且轉基因株系與對照之間有明顯差異，尤其是轉基因株系AER18顯著高于野生型煙草。

另外，正常條件下轉基因株系和野生型之間的相對電子傳遞速率ETR無明顯差異。干旱脅迫10d后，野生型煙草ETR大幅顯著降低，而轉基因株系的降低幅度相對較小，其值與野生型對照之間差異顯著；復水4d后，各煙草株系ETR均迅速恢復，但轉基因株系ETR顯著高于野生型（圖3，C）。

圖3 干旱脅迫下野生型煙草SR和轉AER基因煙草株系（AER14、AER18）的葉綠素熒光參數Fig.3 Chlorophyll fluorescence parameters of wild－type plant（SR）and transgenic plant（AER14，AER18）under drought stress

圖4 干旱脅迫下野生型煙草SR和轉AER基因煙草株系（AER14、AER18）的葉綠素含量Fig.4 Content of chlorophyll of wild－type plant（SR）and transgenic plant（AER14，AER18）under drought stress

2.4 干旱脅迫下煙草葉綠素含量的變化

圖4顯示，干旱處理之前，轉基因株系與野生型煙草的葉綠素含量無顯著差異；干旱脅迫10d后，野生型煙草葉綠素含量降至9.77mg·g－1，而轉基因株系分別為14.52和12.84mg·g－1，比脅迫前均大幅降低，但轉基因株系遠高于野生型煙草；復水4d后，各株系煙草葉綠素含量均有所升高，但仍遠低于干旱脅迫前水平，而轉基因株系在干旱脅迫和復水后都能維持較高的葉綠素含量。表明干旱脅迫使非轉基因煙草葉綠素降解嚴重，而轉基因煙草仍能維持較高的葉綠素含量。

2.5 干旱脅迫下煙草MDA和H2O2含量的變化

MDA含量是衡量逆境對植物傷害程度的重要指標。圖5，A顯示，干旱處理前，轉基因株系與野生型煙草的MDA含量無明顯差異；干旱脅迫處理10d后，各煙草株系的MDA含量均升高約2倍，而轉基因株系AER18顯著低于野生型；復水4d后，煙草MDA含量降低，且轉基因株系AER14和AER18的MDA含量顯著低于野生型煙草。

正常生長條件下轉基因株系與對照的H2O2含量無明顯差異；干旱脅迫10d后，各煙草株系H2O2含量均顯著升高，野生型煙草的H2O2含量為1.628μmol·g－1，而轉基因株系AER14和AER18分別為1.133和1.270μmol·g－1，顯著低于野生型；復水4d后，各株系煙草H2O2含量均明顯降低，但轉基因株系的H2O2含量顯著低于野生型煙草（圖5，B）。說明轉基因煙草在干旱脅迫條件下能通過減少H2O2積累量來減輕逆境脅迫造成的傷害，從而提高耐旱性。

圖5 干旱脅迫下野生型煙草SR和轉AER基因煙草株系（AER14、AER18）的MDA和H2O2含量Fig.5 Contents of MDA and H2O2of wild－type plant（SR）and transgenic plant（AER14，AER18）under drought stress

3 討 論

當植物處于逆境脅迫環境中時，植物體內會發生一系列生理生化變化來減輕逆境對細胞的傷害［5］。土壤水分虧缺會使植物葉綠素蛋白質的合成受到抑制，葉綠素逐漸分解，光合色素含量下降，植物光合能力受抑制。因此，葉綠素的破壞程度可以作為植物在干旱脅迫下組織受損程度的判定標準之一［23］。正常情況下，植物體內活性氧如過氧化氫、羥自由基等的產生和清除處于平衡狀態，不會對細胞造成傷害。但是在鹽、干旱或病害脅迫下，ROS在植物體內過量積累，與各種大分子發生反應，導致DNA、蛋白質等受到傷害，使細胞膜脂中的不飽和脂肪酸發生過氧化反應，破壞生物膜的流動性、通透性和完整性，導致細胞膜透性增大、細胞液外滲，進一步導致細胞內膜系統的破壞及誘發細胞程序性死亡［24］。一般認為，在逆境脅迫下清除體內自由基能力較強的植物，抗逆能力愈強。MDA是膜脂過氧化的最終產物之一，它的積累水平反映細胞受傷害的程度，MDA的含量與植物抗逆性呈負相關。因此，葉綠素含量的變化和MDA的累積程度可以作為衡量植物抗旱性的重要指標。

干旱脅迫10d后，本研究野生型的生物量顯著低于轉基因株系，說明轉AER基因提高了煙草的抗旱能力。同時，干旱處理后各煙草株系的光合速率、葉綠素含量和Fv／Fm等都有所下降，但轉基因煙草的下降幅度和速度明顯小于野生型對照。復水4d后，各項指標均迅速恢復，而轉基因煙草仍高于對照，尤其是轉基因煙草的葉綠素含量顯著高于對照，說明轉基因煙草葉片中葉綠體膜的受損程度小于野生型植株。另外，干旱脅迫10d及復水4d后，野生型煙草的H2O2含量顯著高于轉基因株系。干旱脅迫首先傷害的是原生質膜［25］，而MDA是膜脂過氧化的產物［26］。MDA含量會隨著干旱脅迫處理時間的延長而增加，與干旱脅迫強度呈正比關系［27］。本實驗中干旱脅迫10d后各煙草株系的MDA含量顯著升高，復水后又降低，而轉基因株系的MDA含量低于野生型煙草。表明在干旱脅迫條件下，超表達AER基因減少了膜脂過氧化產物MDA的積累量，減輕了細胞的膜脂過氧化傷害，維持了細胞相對較強的生理功能。由此說明在干旱脅迫下轉AER基因煙草的抗旱性高于野生型煙草。

本研究表明超表達AER基因可能在旱后復水、促進植物恢復的過程中起著更重要的作用。在干旱脅迫下，本研究中AER18的實際光合量子產量YⅡ與野生型煙草無顯著差異，但復水后，AER18的YⅡ迅速恢復，表明超表達AER使植株能夠更快地修復脅迫下受損的光系統，從而使AER18在復水后表現出更高的YⅡ及ETR。超表達AER基因在復水后促進植物恢復的作用還表現在生物量和光合差異方面，復水后轉基因株系與野生型的生物量、光合參數差異比在干旱脅迫過程中的更顯著。

另外，從結果中可以看出，2個轉基因株系均顯著提高了干旱脅迫過程中和復水后的生物量、葉綠素熒光參數和葉綠素含量；顯著降低了H2O2含量和MDA的積累。但是AER14株系的表現要明顯優于AER18株系，可能是由于2個株系中AER基因插入位點和插入拷貝數量不同，導致AER基因的表達量不同，進而引起2個轉基因株系表現差異。

綜合所述，在煙草中超表達AER基因后，在干旱脅迫及復水的過程中可減輕細胞膜脂過氧化和MDA的累積，使得植物可以維持較高的光合能力和葉綠素含量，從而提高植株對干旱的耐受能力。由此可見，超表達AER基因可以通過清除醛積累來提高植物的抗旱性，即通過清除活性氧下游的醛自由基，可以有效提高植物的抗旱能力。

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（編輯：裴阿衛）

Influence of Overexpression of 2－alkenal Reductase Gene on Drought Resistance in Tobacco

WU Xi1，2，WANG Shiwen1，3，CAO Dan1，2，CHEN Daoqian4，ZHANG Meijuan4，DENG Xiping1，3，YIN Lina1，3＊
（1State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau，Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences，and Ministry of Water Resources，Yangling，Shaanxi 712100，China；2University of Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China；3Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；4College of Life Sciences，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China）

In this study，we investigated the functions of 2－alkenal reductase（AER）in improving drought tolerance.Transgenic tobacco plants overexpressing 2－alkenal reductase and wild－type tobacco plants（SR）were used to measure the biomass，photosynthetic rate，chlorophyll fluorescence parameters，contents of chlorophyll，MDA and H2O2under drought stress and rehydration.Results showed that：（1）the biomass，content of chlorophyll，photosynthetic rate，chlorophyll fluorescence parameters and the capability for scavenging H2O2of the transgenic tobacco plants were significantly higher than those of control plants under drought treatment.（2）After rehydration，the physiological indexes of tobacco recovered.The recovery capability of transgenic lines is better than that of wild－type.These results indicated that overexpression of AER gene lead to enhanced drought tolerance in transgenic tobacco plants.

drought tolerance；2－alkenal reductase（AER）；drought stress；tobacco；physiological indexes

Q789

A

10.7606／j.issn.1000－4025.2015.06.1166

1000－4025（2015）06－1166－07

2014－12－07；修改稿收到日期：2015－05－24

國家自然科學基金（31200206）；中央高校基本科研業務費專項資金（ZD2012023）

吳 茜（1989－），女，在讀碩士研究生，主要從事植物抗逆生理研究。E－mail：wuxi0420＠126.com

＊通信作者：殷俐娜，副研究員，從事植物抗逆生理及分子機制方面的研究。E－mail：linayin＠nwsuaf.edu.cn