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甘蔗是热带和亚热带地区最重要的作物之一,供应世界70%的糖类,非生物因素如干旱和高盐是影响甘蔗生长和糖成分的重要因素。由于甘蔗基因组的复杂性、高多倍体、杂合性的特点,使用传统育种方法来提高其糖含量受到制约,遗传工程也许可以用于提高甘蔗对这些压力的抗性。因此,我们通过农杆菌转染的方法将基因TERF1和TSRF1转入甘蔗,将农杆菌菌株LBA4404中含有TERF1和TSRF1基因的pROK2载体分别转入品种为新台糖R22和桂糖281的甘蔗的胚胎组织中,基因的启动子为35SCaMV。品种为桂糖281的甘蔗转化效率最高(78%)且PCR阳性植株最多(4.6%),将TERF1转入植物后,在OD600=0.4的无机盐培养基中共培养4天,在正常情况下转基因株系和野生型植株生长状况差别不大,但是,转基因株系可以耐受缺水高盐的环境,表现出抗旱耐盐的特性,生理生化特征显示TERF1和TSRF1的过表达植株和野生型相比,其植株内富集脯氨酸、可溶性糖、甘氨酸和甜菜碱,在干旱和盐胁迫下,其MDA和H202含量在降低,该发现揭示了基因TERF1和TSRF1的表达使转基因植株中富集渗透保护剂和抗氧化代谢物,提高了其抗旱耐盐的能力,表明这两种基因在甘蔗应对旱盐胁迫中具有调节作用。为分析TERFl过表达转基因甘蔗应对干旱时蛋白组的变化,将温室生长7个月的转基因甘蔗和野生型植株置于聚乙二醇中生长21天,提取总蛋白,双向电泳分离,MALDI TOF/TOF质谱分析,结果表明转基因新台糖R22植株与野生型相比有13个差异蛋白点,转基因桂糖281植株与野生型相比有36个差异蛋白点。在干旱胁迫下,转基因新台糖R22植株中所有差异蛋白表达上调,转基因桂糖281植株中34个差异蛋白表达上调,2个差异蛋白表达下调。转基因新台糖R22中,9个蛋白与代谢和能量相关,1个和蛋白合成相关,3个是跨膜蛋白。在转基因桂糖281中,22个与代谢和能量相关,2个与蛋白合成相关,1个是跨膜蛋白,1个蛋白具有胞内运输功能,1个与信号转导相关,9个与抗病性相关。转基因新台糖R22的上调蛋白中,光合作用蛋白、硫还原蛋白、ATP合成蛋白、糖酵解和糖代谢蛋白、苹果酸酶和真核转录起始因子5A的作用非常重要,在转基因桂糖281中,下调的蛋白是含有肽酰脯氨酰反向异构酶和PPR的蛋白,在转基因桂糖281中的上调蛋白中,调代谢蛋白、光合作用和铁氧还原蛋白、甘油醛三磷酸脱氢酶、延伸因子Tu、一些小的热激蛋白(17.4kDa、17.5kDa、17.6kDa、17.8kDa、18kDa和18.1kDa)和氧化物酶的作用非常重要。蛋白性能分析表明,表明与干旱胁迫相关的蛋白大多数是酸性跨膜蛋白,具有稳定性好、富含疏水氨基酸的特点。这些结果阐述了转基因甘蔗在应对干旱时的调节机制,为过表达特异蛋白以提高植物抗旱能力提供了新思路。