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小麦是我国第二大粮食作物,小麦的产量直接关系到我国的粮食安全,我国60%以上的小麦生产面积依赖自然降水,每年都会发生因干旱造成的小麦减产。研究作物抗旱的分子机制,培育抗旱节水的小麦品种对于农业发展具有重要意义。Hva(1)基因是最早发现的LEA3蛋白编码基因。普遍认为Hva(1)基因的表达和积累可以有效提高植物的干旱耐受能力。本研究采用遗传转化技术,将克隆自强抗旱青稞(冬青8号)的Hval-hv基因导入到普通小麦材料(Bobwhite)中,以期评价该基因对小麦干旱耐受能力的影响,获得抗旱小麦材料。取得的主要成果有:1.利用Gateway技术,构建了真核生物表达载体pCB2009-Hva(1)-hv。并使用带有该表达载体的农杆菌EHA105,对普通小麦品种Bobwhite进行遗传转化。经幼胚愈伤组织恢复培养、筛选、分化、壮苗后获得127个再生植株。
2.通过除草剂草丁膦筛选和分子检测,鉴定出4个稳定遗传的转基因小麦株系。通过对干旱胁迫条件下T2代植株的RT-PCR分析,证明目的基因能在转基因植物中正常表达。
3.离体叶片失水率测定发现,干旱胁迫条件下,4个T2代转基因小麦株系的离体叶片失水率显著低于受体材料。
4.农艺性状调查发现,在干旱胁迫条件下4个T2代转基因株系的有效分蘖数均显著多于对照组。在田间正常生长条件下,除转基因株系x146-4,其他3个转基因株系的株高相对于对照显著降低;转基因植物株系x146-5的有效分蘖数、穗长、穗粒重都显著高于对照;4个转基因株系的穗粒数均显著多于对照。可以看出,转基因植物株系x146-5,在产量相关性状方面具有一定优势。
这些研究结果初步显示,Hva(1)-hv基因在抗旱小麦品种培育方面具有潜在应用价值。