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为了研究‘砀山酥梨’(Pyrus bretshneideri cv.Dangshansuli)果皮中精胺合成酶(Spermine synthase,SPMS)基因PbSPMS在梨果皮木栓质形成过程中的作用,本文以野生型拟南芥为试材,将梨PbSPMS基因载体构建成功后导入拟南芥,收获T0代种子,经过抗性筛选及DNA检测鉴定、纯化获得PbSPMS基因转拟南芥的纯合株系。本试验通过对转基因植株结构观察、各项生理指标测定、差异性表达分析以及在非生物胁迫下PbSPMS转基因拟南芥的根长、多胺(腐胺、精胺和亚精胺)含量的变化、相关抗性生理指标测定和差异性表达的影响,分析了PbSPMS基因的功能作用以及在逆境胁迫下的抗性,主要试验结果如下: (1)PbSPMS转拟南芥株系与野生型的茎段横切面结构及种子纵切面结构有一定的差异:转基因株系的相对维管束面积均较大于野生型,且木质部中导管、管胞次生加厚的细胞壁较厚于野生型。同时,转基因株系韧皮部左右均有3~4层排列较为紧密的束间纤维细胞与之连接,且较为明显,而野生型则排列较为疏松,且不明显;在种子纵切面中转基因株系的胚根明显壮于野生型。 (2)PbSPMS转拟南芥株系中多胺含量、H2O2含量、木栓质总含量、酚类物质含量,均高于野生型,结果表明,过表达PbSPMS基因可提高内源多胺含量,从而会代谢出较多的H2O2与酚类物质发生交连聚合栓质化,从而形成较多的木栓质。PbSPMS基因在拟南芥根、茎、叶、种中的表达有一定的组织差异性,PbSPMS基因在PbSPMS-1株系的根、茎、叶、种中均过表达;PbSPMS-3株系除种组织以外,在根、茎、叶各组织中均是过表达;而PbSPMS-2只在叶组织中过表达。 (3)PbSPMS转拟南芥株系在不同浓度非生物胁迫下的根长显著高于野生型,且达到差异显著性;同时与野生型的根系相比,PbSPMS转拟南芥株系须根个数较多,根系较为发达。在盐胁迫及干旱胁迫过程中,多胺含量变化趋势总体上呈先升后降、再升,且其含量均高于野生型拟南芥。在低温胁迫中除胁迫24h时有所差异外,其转基因株系多胺含量仍均高于野生型拟南芥。非生物胁迫下PbSPMS转拟南芥株系内的Pro、H2O2、POD及可溶性糖含量,在整体上,尤其是在胁迫48h时仍高于野生型。PbSPMS基因在在盐胁迫过程中PbSPMS转基因株系的表达量在胁迫24h时开始高于野生型,胁迫延长至48h时,其表达量显著高于野生型;干旱胁迫下,PbSPMS-1、PbSPMS-3的表达量一直显著高于野生型,整体上呈先降后升的变化趋势而PbSPMS-2的表达量则一直与野生型无差异;在低温胁迫下,PbSPMS-1、PbSPMS-3的表达量一直显著高于野生型,而PbSPMS-2的表达量则一直与野生型无差异,直到胁迫48h时,显著高于野生型。