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水茄托鲁巴姆(Solanum torvum Swartz)是茄子嫁接的优良砧木,它具有较高的病虫害抗性,是一种典型的镉(Cd)低累积植物。因此,研究托鲁巴姆Cd累积的生理与分子机理,可为培育重金属低累积作物和蔬菜品种提供理论依据和技术支持。托鲁巴姆StZIP5和StZIP11基因属于ZIP家族金属转运蛋白基因,但其功能尚不清楚。本研究以水茄托鲁巴姆为材料进行以下研究:(1)托鲁巴姆再生体系的建立。以水茄托鲁巴姆下胚轴为外植体材料,探究愈伤组织诱导与芽分化、继代培养和生根培养3个技术环节的激素配比,对愈伤诱导植株再生过程中的潮霉素的筛选压进行了测定;(2)遗传转化体系的建立。以优化的组织培养再生体系为基础,研究了农杆菌介导的水茄遗传转化过程中预培养时间、菌液浓度、共培养时间等因素对遗传转化效率的影响;(3)StZIP5和StZIP11基因的机理初探。在烟草中过表达托鲁巴姆StZIP5和StZIP11基因对Cd胁迫条件下幼苗中抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT和抗坏血酸氧化酶APX)的活性、叶绿素含量及叶片瞬时叶绿素荧光参数的影响。得到的主要结果如下:1、通过对25个激素组合配比的分析,以MS为基础培养基,下胚轴愈伤组织诱导和芽分化以6-BA 2 mg/L+IAA 0.1 mg/L为宜,增殖系数达6.62;在继代培养中,使用同样的激素种类及浓度配比,即可维持较高的增殖系数6.62;生根培养最佳培养基为1/2 MS,培养2周后生根率达90%。8 mg/L的潮霉素浓度是水茄外植体再生较为合适的潮霉素筛选压浓度。外植体预培养1d、菌液OD为0.4-0.6、共培养2 d时,外植体生长状态正常,转化效果佳,转化效率可达12.5%。2、将托鲁巴姆StZIP5和StZIP11基因转入烟草中,获得烟草转基因过表达后代。对StZIP11转基因烟草后代进行了初步的表型和生理生化分析。生理生化分析发现,在Cd胁迫条件下,StZIP11的过表达(ZIP11OX)转基因烟草幼苗叶片中叶绿素含量和光能捕获效率降低;抗氧化酶活性分析结果表明,ZIP11OX烟草幼苗叶片中,SOD和POD相对活性与野生型相比显著升高;CAT相对活性没有显著差异;而APX相对活性在20μM Cd胁迫下均显著下降。另外,在ZIP11OX烟草幼苗根中,ZIP11OX中SOD和POD相对活性与野生型相比均显著下降;而CAT相对活性在ZIP11OX-1显著升高,另外两个过表达系ZIP11OX-11和ZIP11OX-12中差异不显著;而在20μMCd胁迫下,APX相对活性在ZIP11OX株系中显著下降。本研究成功建立了高效的托鲁巴姆组织培养愈伤诱导和再生植株体系,为农杆菌介导的水茄托鲁巴姆遗传转化奠定了基础;初步分析了托鲁巴姆StZIP5和StZIP11基因在烟草中过表达的表型,为进一步研究这两个基因的功能提供了基础。