转录因子DREB1A基因的克隆及马铃薯抗旱种质的创制

马铃薯在生长发育过程中受各种生物和非生物胁迫的影响，干旱是其中最常见和危害最严重的非生物胁迫因素之一。提高马铃薯抗旱性，选育耐旱马铃薯品种，是防止马铃薯干旱危害最经济、有效的方法之一。植物的耐旱性是一个复杂的多基因控制系统，转单个功能基因作用单一，而干旱响应转录因子可以调控一系列耐旱相关基因的表达，是一种更加有效的提高耐旱性的途径。本项目拟从拟南芥中克隆转录因子DREB1A基因，用DNA重组技术构建CaMV35S启动子驱动Bar基因和诱导型启动子Rd29A驱动转录因子DREB1A基因的双价植物表达载体，通过农杆菌介导法转化马铃薯，以期借助基因工程的方法，增强植株对干旱的耐受力，选育抗旱性强的马铃薯品种，为进一步选育耐旱节水型作物新品系，开展作物抗旱分子育种研究奠定基础。

马铃薯在生长发育过程中受各种生物和非生物胁迫的影响，干旱是其中最常见和危害最严重的非生物胁迫因素之一，常常导致单产不高，总产不稳，严重影响着马铃薯产业的发展。本项目以改善马铃薯抗旱性为目的，采用PCR方法从拟南芥中克隆了转录因子DREB1A基因和诱导型启动子Rd29A。利用DNA重组技术成功构建了诱导型启动子Rd29A驱动转录因子DREB1A基因和CaMV35S启动子驱动Bar基因的双价植物表达载体pBI121-BAR-DR，并通过农杆菌介导法对马铃薯进行遗传转化，PPT筛选得到22株抗性苗，PCR、Southern杂交、RT-PCR和实时荧光定量PCR分析表明，DREB1A基因已整合到陇薯10号和陇薯3号马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。以非转基因马铃薯植株为对照，以不同浓度的PEG溶液模拟不同程度干旱胁迫条件，测定转基因植株叶片的电导率、SOD、POD、CAT和ASP。结果分析表明，在干旱胁迫条件下，各转基因株系的相对电导率有差异但显著低于对照，而各转基因株系的酶类物质活性都高于对照，说明转录因子DREB1A基因的转入，提高了与抗旱相关酶类的活性，有利于保护细胞内的蛋白和膜系统免受氧化胁迫的伤害，增强其在干旱环境下的耐受能力。形态学观察和抗旱性鉴定表明，6个转基因株系在PEG胁迫下，株型正常，生长势明显优于对照，这进一步说明，DREB1A基因的表达能够提高转基因马铃薯对干旱的抗性，实现了创制抗旱种质的目的，丰富了马铃薯抗旱育种的种质资源库。