干旱是制约中国农业稳定发展和粮食安全的主要因素[2]。水稻属于“半水生性植物”,干旱会对水稻造成生理胁迫,影响其正常生长发育[3]。据报道,到2025年的时候水稻的产量必须增长60%才能解决日渐增长的人口的生存大计[4]。水稻是一种极度需要水分的农作物,而人口的增长、城市化的加剧、工业的发展和环境的污染等都造成了水资源的短缺,因此,干旱成为制约水稻增产的主要原因[5]。
盐胁迫也是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[6],既有渗透胁迫又有离子胁迫[7]。据报导,我国的盐碱化土地面积已经达到108万平方公顷[8],而亚洲有近1200万公顷土地[9]。水稻(Oryza sativa L)是禾本科植物的模式物种, 也是一种对盐中度敏感的作物, 盐胁迫已成为中国盐碱稻区水稻稳定生产的主要制约因素[10]。盐的存在会造成水稻发育迟缓,抑制水稻组织和器官的生长和分化,并且随着盐浓度的不断升高,水稻叶片的生长发育受到明显的抑制 [11]。水稻幼苗受到盐胁迫时叶片主要表现为心叶卷曲,植株整体矮化,但是不同的水稻品种表现出的变化也有所不同[12]。研究表明,盐分会延迟水稻种子的萌发和出苗,导致发芽不齐,发芽势降低,发芽率下降[13]。研究显示OsPIP1基因可以提高水稻种子的耐盐性,甚至在低盐浓度下还具有提高种子发芽率的效果[14]。
前期在拟南芥中研究发现了一个对ABA、NaCl和干旱胁迫响应的基因STS1(Sensitive To Salt 1),利用生物信息学方法在水稻中找到一个同源基因,命名为OsSTSL2。本研究是以经筛选过具有OsSTSL2基因的纯合水稻为材料, 开展了水稻逆境相关基因的研究,模拟盐胁迫和干旱胁迫,通过测定叶绿素含量和相关酶活力——超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT来分析转基因水稻在逆境下的生理情况,为下一步的育种工作提供理论依据。
1。 材料和方法
1。1。 供试材料
1。1。1。 水稻材料
对照组:日本晴(Oryza sativa L。ssp。japonica);OsSTSL2基因转日本晴T6代纯合水稻种子(OV 14-4、OV 17-2、RNAi 24-3、RNAi 24-5),以上转基因水稻均由本实验室在前期完成构建载体并做好转化以及筛选纯合体工作。
1。1。2主要的实验仪器设备
水稻种植槽、96孔板、量筒、剪刀、研钵、玻璃管、紫外分光光度计。
1。2。 试验处理
根据国际水稻(IRRI)推荐的IRRI营养液培养水稻于水槽中,并放置于28℃-30℃的人工气候室内培养,待水稻长至三叶一心时期,取样选取第三片叶子进行实验。具体培育步骤如下:
(1)消毒:水稻种子用消毒液(84消毒液)浸泡20-30 min,然后用水清洗4-5遍。
(2)浸种:将种子装于网袋浸泡自来水中,放室温4-5天。
(3)催芽:将种子平铺在含有湿润纱布的瓷盘中,放室温2-3天,期间保证一定的湿度。
(4)水培:将已发芽的种子移入96孔PCR板中置于特制的水槽,先用自来水培育3-4天,然后中期换1/2 IRRI营养液(调节pH至5。5-6。0),并且每隔2-3天换一次营养液,两叶时期换全营养液,也是2-3天换一次。
1。3。 水稻生理数据的测定论文网
1。3。1。 叶绿素含量
1)称取新鲜水稻叶片,分成三份每份0。05 g;
2)分别加入有刻度的玻璃试管中,取等量的20 ml叶绿素提取液(丙酮:乙醇:水=4。5:4。5:1),放在黑暗中静置24小时,期间振荡3-5次;