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【求助】hogland 营养液配方
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你可能喜欢转betA和TsVP基因提高棉花耐盐、抗旱性的研究
　　 面对全球化的水资源缺乏和土壤盐渍化,干旱和盐渍已经成为限制世界范围内农作物增产的主要原因。随着人口增长和对生物质能源的迫切需求,增加粮食和经济作物产量已成为当务之急,利用生物技术培育耐盐抗旱作物品种具有重要的战略意义。棉花是一种抗旱耐盐性较强的作物,适合在适度干旱条件下或轻度盐碱地种植。但是,不同棉花品种的耐盐、抗旱性差异较大,既使是抗性较强的品种也不具备在中度盐碱地种植所需的抗性,在缺水灌溉条件下也无法获得较高产量,因此,进一步提高棉花的耐盐、抗旱性对于提高棉花产量和加强盐碱地和干旱地的开发利用具有重要意义。传统的棉花育种方法需要时间长且受到种间亲和性和种内基因资源的限制,基因工程研究的迅速发展加快了棉花育种工作前进的步伐。目前,棉花耐盐、抗旱基因工程研究还处在初级阶段,利用基因工程方法培育棉花抗盐(旱)品种是棉花育种工作的一个重要发展方向。 转基因棉花的产生和转基因表达分析 本工作通过农杆菌介导的茎尖遗传转化法分别将抗旱(盐)机理不同的两个抗逆基因,即来自大肠杆菌的编码胆碱脱氢酶(CDH)基因betA和来自盐芥的编码H~+-PPase的TsVP基因分别导入棉花目前推广的优良品种鲁棉研19和鲁棉研21中,获得了转基因植株。Southern杂交表明外源基因已经整合到棉花基因组并在后代中稳定遗传。Northern杂交结果表明外源基因在棉花中能够稳定表达,但表达强度在不同株系中有差异。通过对转基因植株后代的抗旱、耐盐性分析,肯定了转基因棉花的抗旱和耐盐性都有明显提高。 转betA基因棉花的抗旱性分析 对来自鲁棉研19的转betA基因的5个株系的T2代植株在苗期、蕾期和开花期进行了耐旱性测定及相关生理指标分析,得出转基因棉花的抗旱显著提高。5叶期棉花幼苗在含有12%PEG-6000的Hogland营养液中处理24小时后,野生型植株的叶片失水严重,植株严重萎蔫,而转基因植株叶片比较伸展,植株未发生萎蔫或程度较轻,转基因株系1、3、4和5的叶片相对含水量显著高于野生型的。渗透胁迫后,除了转基因株系2外,其余转基因株系的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都显著高于野生型的。渗透胁迫降低了棉花幼苗细胞的溶质势,其中转基因植株细胞的溶质势降低较多,即细胞中积累了更多的溶质,增强了细胞吸取水分和持水能力,从而有利于植株保持正常形态和细胞膨压。 棉花在花盆中生长至蕾期时,一次性浇足水后停止浇水,进行干旱胁迫处理。在蕾期干旱胁迫8天后,转基因株系1、3、4和5的叶片甜菜碱含量显著高于野生型植株的,其中株系4的叶片甜菜碱含量最高达到354.3μmol g~(-1)DW。野生型植株和转基因株系2的植株在干旱胁迫第4天时,叶片已经开始萎蔫,含水量急剧下降;而其它的4个转基因株系在胁迫第8天时叶片才表现出萎蔫,叶片失水速度明显比对照缓慢。干旱胁迫8天后,除株系2外,其它4个转基因株系的植株叶片细胞膜离子渗漏率和丙二醛含量显著低于野生型植株,说明细胞膜损伤和膜脂过氧化程度都较轻。另外,转基因植株的叶绿素含量和过氧化物岐化酶(SOD)活性在干旱胁迫处理中也较高。这些结果提示甜菜碱具有提高膜和蛋白稳定性的作用。为了研究转基因棉花抗旱性提高的机制,分别测定了未处理植株和经过8天干旱胁迫处理植株的叶片可溶性糖含量、游离氨基酸含量和细胞溶质势,计算了棉花植株在干旱胁迫下的渗透调节能力。结果表明,干旱胁迫下,除转基因株系2外,其它4个转基因株系的Ψs下降程度都明显大于野生型的,转基因植株具有显著增高的甜菜碱含量和较强的渗透调节能力。相关性分析也表明,干旱胁迫后转基因植株的渗透调节能力与转基因植株叶片甜菜碱含量呈显著正相关,甜菜碱在转基因棉花的渗透调节中可能发挥着重要作用。 从棉花开第一朵花开始,每天控制浇水量,使土壤含水量保持在12%左右,持续干旱胁迫4周,然后恢复正常浇水直至棉花收获,观测植株形态差异和产量性状。结果显示干旱胁迫不同程度地影响了各株系植株的分支数、单株开花数和结铃数;干旱胁迫后转基因植株的分支数比野生型多15%-26%,其中转基因株系1和4与野生型相比差异达到显著水平;转基因株系1、3和4的单株开花数比野生型多5%-20%,其中转基因株系4与野生型相比差异达到显著水平。干旱胁迫导致野生型和转基因株系2的单株籽棉产量分别下降了32%和34%,而其它4个转基因株系仅下降了15%-28%。更为重要的是,干旱胁迫后,转基因株系4的单株籽棉产量显著高于野生型,而转基因株系1、3和5的籽棉产量也比野生型高3%-12%。相关性分析也表明转基因棉花单株籽棉产量与甜菜碱水平呈显著正相关。 本研究首次报道了甜菜碱水平的增加能大大提高转基因棉花的耐旱性。而且,我们的研究结果显示转基因棉花抗旱性的提高不仅是由于胁迫条件下甜菜碱对细胞膜稳定性和完整性的保护作用,而且也要归功于甜菜碱的积累提高了转基因植株的渗透调节能力。更重要的是,经过开花期的长期干旱胁迫后,转基因株系4的单株籽棉产量显著高于野生型植株的,这为培育抗旱棉花新品种提供了优良材料,对于棉花育种具有重要意义。 转TsVP基因棉花的耐盐、抗旱性分析 以鲁棉研19和其转正义基因株系BL+1和BL+2及转反义基因株系BL-2的T2代植株为材料测定正常和胁迫条件下H~+-PPase酶活性。在正常生长条件下,转TsVP正义基因株系的H~+-PPase酶活性比鲁棉研19高31%-72%,而转反义基因株系BL-2的H~+-PPase酶活性比鲁棉研19约低24%。无论是在不同浓度的盐处理条件下(150 mM NaCl和250 mM NaCl处理21天),还是在12%PEG 6000处理24小时后,转正义基因棉花幼苗的H~+-PPase酶活性都显著高于鲁棉研19的,而转反义基因株系BL-2的酶活性都显著低于鲁棉研19的。 每个基因型分别选取2-3个转正义基因株系和1-2个转反义基因株系进行苗期耐盐性分析。棉花幼苗在Hogland营养液中培养,从5叶期开始分别在营养液中加入终浓度为150 mM和250 mM的NaCl进行盐胁迫处理21天。无论在正常生长条件下还是在盐胁迫条件下,与对应的野生型相比,来自两个基因型的转TsVP正义基因植株都具有较发达的地上部和根系。在正常生长条件下,来自鲁棉研19的三个转正义基因株系植株的地上部和根的生物量分别比鲁棉研19高7-48%和17-59%。在盐处理条件下,转基因植株与鲁棉研19的生物量的差异表现更加明显。在150 mM NaCl胁迫条件下,转正义基因植株的地上部分和根的生物量分别比鲁棉研19高41-54%和62-88%,而在250 mM NaCl处理下,分别比鲁棉研19高38-56%和60-77%。对于来自鲁棉研19的转反义基因植株,在正常条件和150 mM NaCl处理条件下,其生物量与野生型无显著差异,而在250 mMNaCl处理下,株系BL-2的地上部分和根的生物量都显著低于野生型的。对于来自鲁棉研21的两个转正义基因株系的植株,在盐处理条件下的生物量和根冠比都显著高于鲁棉研21。而转反义基因株系的植株与鲁棉研21相比无显著差异。 在不同浓度的盐胁迫处理21天后,转正义基因株系的叶绿素含量和光合速率都显著高于相对应的野生型的,而转反义基因株系的叶绿素含量和光合速率不同程度地低于野生型的。气孔导度、胞间CO_2浓度以及暗适应下的PSII光化学效率的测定结果显示在较低的盐浓度150 mM NaCl处理下,棉花光合速率的降低主要是气孔导度降低引起的;而在较高的盐浓度250 mM NaCl处理下,棉花光合速率的降低是气孔导度降低和PSII活性受抑共同引起的。 在盐胁迫下,与野生型相比,转TsVP正义基因植株的叶片和根中都积累了更多的Na~+和Cl~-离子。另外,K~+和Ca~(2+)的含量也不同程度地高于野生型植株,但是差异不显著。然而,虽然转正义基因植株叶片中含有较高的Na~+含量,但是转基因植株的细胞膜离子渗漏率和MDA含量都要显著低于野生型,这表明过表达H~+-PPase基因可以促使Na~+在植物细胞中的区隔化,使细胞中的Na~+主要集中在液泡中,从而减少过量的Na~+对植物细胞的伤害。 无论在正常条件下还是在盐胁迫条件下,来自两个基因型的转TsVP正义基因的植株叶片与相应的野生型相比都含有较多的可溶性糖。棉花溶质势随着盐浓度的升高而逐渐降低。然而,转正义基因株系的Ψs降低得更多一些。在两个浓度的盐处理条件下,转正义基因株系的Ψs都显著低于野生型的,而在250 mMNaCl下,BL-2的Ψs显著高于野生型的Ψs。以上结果表明在盐胁迫条件下,转TsVP正义基因植株细胞内积累了较多的溶质(包括Na~+和Cl~-离子及可溶性糖等),使细胞维持较低的溶质势,从而利于细胞对水分的吸收。 在干旱胁迫条件下,TsVP基因在棉花中的过表达也促进了转基因棉花地上部和根系的生长发育。在蛭石中生长4周的棉花植株经过2周的干旱胁迫后,转正义基因植株比野生型植株平均高出2.8-4.5 cm,叶片也多出1片,根系比野生型植株的明显发达,根系和地上部的平均干重分别比野生型高40-46%和31-43%。而转反义基因植株的株高比野生型低2 cm左右,根系和地上部的平均干重分别比野生型低19%和23%。 棉花苗期和蕾期的渗透(干旱)胁迫实验结果表明TsVP基因在棉花中的过表达提高了转基因植株的抗渗透(干旱)能力。胁迫条件下,转正义基因植株的叶绿素含量较高,具有较高的光合速率和叶片相对含水量,细胞膜损伤和膜脂过氧化程度较轻,可能是转正义基因植株具有较低的细胞溶质势从而使植株受干旱胁迫程度较轻。转正义基因植株之所以能够维持较低的细胞溶质势,可能是细胞中积累了更多的糖和氨基酸等有机溶质的缘故。 干旱胁迫处理棉花开花期植株,叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率逐渐下降。然而,与野生型相比,转正义基因植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下降较慢。干旱胁迫21天,叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都降到很低值,但转正义基因植株的仍显著高于相应的野生型,转反义基因植株的则显著低于野生型。转正义基因植株在开花期能够维持相对较高的光合速率,有利于提高干旱胁迫下的棉纤维产量和品质。值得注意的是,无论是在正常生长条件下还是在开花期干旱胁迫条件下,转正义基因植株的籽棉产量都比野生型有所提高。在正常浇水和干旱胁迫条件下,来自鲁棉研19的转正义基因植株的单株籽棉产量平均值比鲁棉研19分别高25-36%和42-61%;来自鲁棉研21的转正义基因植株的单株籽棉产量平均值比鲁棉研21分别高9-29%和16-53%。转基因植株产量的提高一方面是由于结铃数多于野生型;另一方面是由于转基因植株的单铃产量较高。 综上所述,将盐芥TsVP基因在棉花中进行异源表达,可以提高转基因棉花耐盐和抗旱性。在盐胁迫条件下,过表达H~+-PPase基因可增强在液泡中储存Na~+的能力,从而避免了细胞质中过量的Na~+对细胞的伤害。在盐和干旱胁迫下,转基因植株具有较发达的根系,有利于细胞对水分的吸收,另一方面转基因植株能够通过无机离子和有机溶质的大量积累维持较低的溶质势,从而有利于植物细胞维持膨压,保持水分,免受盐和干旱胁迫的伤害。 本工作一方面为培育抗旱、耐盐棉花新品种创造了优异材料,为我国棉花生产和大面积的盐碱地开发利用做出了力所能及的贡献;另一方面为深入了解棉花抗旱、耐盐的分子机制提供了重要资料,开辟了新的途径。……
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[文献类型]：博士论文
[文献出处]：山东大学
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水培植物营养液的问题
请问水培植物的时候，可以直接用市售的营养液代替hogland营养液么？这样对试验会不会有影响啊？
hogland属于比较简单的培养基，从试剂公司买到的干粉可以使用
我想顺便问下，我是水培西兰花苗，从什么时候就开始用营养液呢？西兰花并不需要长成完整植株 长到幼苗期结束就行
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