轉rolB基因棉花抗旱性研究

曹燕燕，廖平安，葛昌斌，沈向磊，楊業華

（1.華中農業大學植物科技學院，湖北 武漢 430070；2.漯河市農業科學院，河南 漯河 462300）

棉花是中國主要經濟作物之一，隨著水資源的日益匱乏，旱地棉田所占的比重越來越大，棉花的抗旱育種顯得尤為重要。棉花耐旱性評價指標通常包括形態學指標和生理生化指標，棉花的耐旱能力主要表現在植株通過某些特異形態結構和體內的生理生化變化來控制或減輕、抑制干旱脅迫。

發根農桿菌（Agribacterium rhizogens）Ri 質粒上含有誘發毛根形成的rol（rooting loci，rol）基因[1-3]，將Ri 質粒上單個或多個rol 基因導入植物基因組均能提高植物的生根能力[4]。劉海燕等[5]已成功將源于發根農桿菌的人工重組生根基因（rolB 基因）轉移到陸地棉栽培品種中，并獲得了具有較強生根能力的轉基因植株。筆者以前期獲得的rolB 轉基因棉花植株為材料，對各個轉基因系進行了抗旱性的研究。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為轉rolB 基因的棉花品種7342、7343、7346、7351，以華抗棉1 號（4105）作為對照。

1.2 方 法

1.2.1 苗期抗旱性的鑒定 采用反復干旱法，計算成苗率，進行苗期抗旱性鑒定。在盆底部鋪10～15 cm 無菌沙壤土，播后澆水，苗出齊定苗。每個處理重復3 次，每次重復設1 個對照，隨機排列。在3 葉期進行干旱處理，當50%幼苗達到永久萎蔫時，澆水使苗恢復，再干旱處理使之萎蔫。重復3 次，計算各處理的成苗率，以最后存活苗的百分率評價品種苗期抗旱性。

1.2.2 新葉大小的測定 間隔1 周分2 次定株5棵測量第1 新葉寬，進行新葉大小的差異性分析。

1.2.3 盛花期葉水勢和脯氨酸累積含量的測定在干旱條件下，盛花期時進行葉水勢和脯氨酸累積含量的測定。葉片水勢的測定：小液流法；脯氨酸含量的測定：磺基水楊酸法。

1.2.4 棉花莖粗、根/冠比的測定 用游標卡尺進行測定，進行不同品種棉花莖粗、根/冠比的差異性分析。

2 結果與分析

2.1 苗期抗旱性的鑒定

如表1 所示，轉rolB 基因的棉花品種7342、7343、7346、7351 苗期成苗率平均值在55.56%～69.90%之間，屬于耐旱類型；而對照4105 的苗期成苗率平均值為45%，屬于不耐旱類型。

表1 苗期抗旱性的鑒定

2.2 新葉大小的測定

如表2 所示，F=0.534 9

表2 新葉大小的差異分析

2.3 盛花期葉水勢和脯氨酸累積含量的測定

對表3 中數據進行方差分析，得到F=1.001 0

表3 葉水勢的差異分析

2.4 棉花莖粗、根/冠比的測定

表4 脯氨酸累計含量差異分析

如表5 所示，棉花品種7343 與對照華抗棉1號（4105）的莖粗沒有明顯差異，但7343 的莖粗顯著大于另外3 個轉基因品種，7346 則明顯大于7351 和7342，而7342 和7351 之間沒有差異。

表5 莖粗的差異分析

如表6 所示，棉花品種7343、7342、7351 的根/冠比顯著大于對照4105 和7346。這表明rolB 轉基因系的棉花根系發育比對照4105 的根系發育強大。

表6 棉花根/冠比的差異分析

3 結論和討論

轉基因棉株的抗旱性研究結果表明：在苗期抗旱性鑒定結果中，4 種轉基因材料苗期成苗率均值在55.56%～69.90%之間，屬于耐旱類型，而對照4105 的苗期成苗率平均值為45%，屬于不耐旱類型；在莖粗的調查分析中，7343 與對照4105 的莖粗沒有明顯差異，但7343 的莖粗顯著大于另外3 個轉基因品種，7346 則明顯大于7351 和7342，而7342 和7351 之間沒有差異；根/冠比的調查分析結果表明，7343、7342、7351 的根/冠比顯著大于對照4105 和7346。

耐旱型與不耐旱型的棉花品種的主要差異在根系系統上。耐旱型棉花品種的根系發達，主根入土深，各級側根發達，總根長度長，確保了棉花在干旱脅迫下保持吸收較多的水分和養分，滿足棉花生長發育的要求。耐旱型棉花品種的根系重量與生物學產量、子棉、皮棉呈極顯著正相關，一級側根數、側根總長、根系總長與耐旱性呈顯著或極顯著正相關。可以用棉花主根單位長度內一級側根數反映根系著生密度。在棉花育種應用中，可以用根/冠比作為棉花品種耐旱性鑒定和選育指標。通過根/冠比的調查分析可知，rolB 轉基因系的棉花根系發育均比對照4105 的根系發育強大。

在形態特征方面，轉rol 基因棉花表現出與對照棉花極大的差異，與己有的轉rol 基因植物表現既有類似也有差異。可能是rol 基因的表達減弱，導致差異減弱，這有待進一步觀測研究轉基因對棉花營養生長的影響。

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