全 文 ：分子植物育种，2013年，第 11卷，第 4期，第 477-484页
Molecular Plant Breeding, 2013, Vol.11, No.4, 477-484
研究论文
Research Article
转 ZmPEPC与 ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应
杜西河 1,2,3,4 许为钢 2,3,4* 胡琳 2,3,4 张磊 2,3,4 李艳 2,3,4 齐学礼 2,3,4 王会伟 2,3,4 王玉民 1,2,3,4
1河南农业大学农学院,郑州, 450002; 2河南省农业科学院小麦所,郑州, 450002; 3国家小麦工程实验室,郑州, 450002; 4农业部黄淮中部小麦
生物学与遗传育种重点实验室,郑州, 450002
*通讯作者, xuwg1958@sohu.com
摘 要 为探究干旱胁迫对转玉米高光效基因 ZmPEPC与 ZmPPDK拟南芥的影响，本研究选用 2 个转
PEPC基因株系(PC90, PC73)，2个转 PPDK基因株系(PK17, PK26)，1个转 PEPC+PPDK基因株系(PCK110)
和对照株系(GLC)为试验材料。在幼苗期分别用 150 mmol/L和 250 mmol/L甘露醇(Mannitol)模拟干旱胁迫
处理，测定幼苗根长，结果显示，在胁迫处理下，转 PEPC、PPDK和 PEPC+PPDK基因拟南芥幼苗的平均相对
根长分别较对照增加了 43.8%，48.4%和 50.6%。在成株期进行干旱胁迫处理，测定莲座叶片的叶绿素荧光参
数，叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量和成株死亡率，结果显示，在胁迫处理下，供试材料 F0增加，
Fv/Fm减小，对照 F0增幅最大，为 20.4%，Fv/Fm最小，为 0.78；转 PEPC、PPDK和 PEPC+PPDK基因拟南芥株系
平均相对叶绿素含量分别较对照增加 12.6%，15.4%和 23.1%；可溶性糖含量分别较对照增加 3.0%，16.3%和
24.4%；可溶性蛋白含量分别较对照增加 0.6%，10.8%和 15.4%；丙二醛含量较对照降低，分别为对照的
93.5%，90.3%和 84.10%；死亡率分别为 12.3%，13.3%和 6.7%，极显著低于对照(87.7%) (P<0.01)。上述结果表
明，玉米高光效基因 ZmPEPC和 ZmPPDK可增强拟南芥抵抗干旱胁迫的能力，且这两个基因的共表达可能
存在协同作用。
关键词 PEPC基因, PPDK基因,干旱胁迫,转基因拟南芥
Response of Maize C4-type PEPC and PPDK Transgenic Arabidopsis Plants
to Drought-Stress
Du Xihe 1,2,3,4 Xu Weigang 2,3,4* Hu Lin 2,3,4 Zhang Lei 2,3,4 Li Yan 2,3,4 Qi Xueli 2,3,4 Wang Huiwei 2,3,4 Wang
Yuming 1,2,3,4
1 Agronomy College of Henan Agricultural University, Zhengzhou, 450002; 2 Institute of Wheat , Henan Academy of Agricultural Sciences, Zheng-
zhou, 450002; 3 National Laboratory of Wheat Engineering, Zhengzhou, 450002; 4 Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Breeding in Central
Huang-huai Region, Ministry of Agriculture, Zhengzhou, 450002
* Corresponding author, xuwg1958@sohu.com
DOI: 10.3969/mpb.011.000477
Abstract Transformation and high efficiency expression of key enzymes gene of C4 photosynthetic character-
istics into C3 plants are supposed to enhance the photosynthetic efficiency and seed yield for C3 crop. Phosphoen-
olpyruvate carboxylase (PEPC) and Pyruvate orthophosphate dikinase (PPDK) are known to play the key roles in C4
pathway, and it has been confirmed that the photosynthesis and enzymes activities of the PEPC or PPDK were
elevated by introducing PEPC or PPDK gene into C3 plants. In order to determine the drought-Stress tolerance of the
trangenic Arabidopsis containing ZmPEPC and ZmPPDK, five T6 generation purified lines of transgenic plants (2
lines contain the PEPC, 2 lines contain the PPDK and 1 line contains PEPC+PPDK) and wild Arabidopsis were sele-
收稿日期：2013-03-28 接受日期：2013-05-31 网络出版日期：2013-06-17
URL: http://5th.sophiapublisher.com/abstract-1526-mpbopa
基金项目：本研究由国家科技支撑计划项目资助(2011BAD07B01)、现代农业产业技术体系专项资金资助(CARS-3-1-9)、国家
转基因生物新品种培育科技重大专项资助(2011ZX08002-003)和国家自然科学基金项目资助(30971785)共同资助
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
cted to study their drought-Stress tolerance. When grown in the 1/2MS medium contained 150 mmol/L, 250 mmol/L
mannitol, as simulation of drought-stress conditions, The average relative root lengths in transgenic lines PEPC,
PPDK, PEPC+PPDK were 43.8%, 48.4% and 50.6% longer than those in wild type plants, respectively. When 15
days after drought-stress treatment, F0 was increased and Fv/Fm was decreased, the increased range of wild type
plants was biggest which was 20.4% , Fv/Fm of wild type plants was minimum which was 0.78. The average
contents of chlorophyll in transgenic lines PEPC, PPDK, PEPC+PPDK were 112.6%, 115.4%, 123.1% times of
that in wild type plants, respectively; the average values of soluble sugar and soluble protein contents were 3.0%,
16.3%, 24.4% and 0.6% , 10.8% , 15.4% higher than wild plants, respectively; the malondialdehyde content of
transgenic lines was lower than that of wild plants, the average values were 93.5%, 90.3% and 84.1% of that in
wild type plants, respectively. When 25 days after drought-stress treatment and re-water, 5 days later, the death
rates of transgenic lines PEPC, PPDK, and PEPC+PPDK were 12.3%, 13.3%, and 6.7%, respectively, which were
extremely significantly lower than that of wild type plants (87.7%). Therefore, it is supposed that PEPC and PPDK
might enhance the ability of resist to drought-stress in Arabidopsis thaliana, and co-expression of PEPC and PPDK
had synergistic effect on stress tolerance.
Keywords PEPC, PPDK, Drought-Stress, Transgenic Arabidopsis
光合作用是作物产量形成的物质基础，植物干
重 90%以上的有机质都是通过光合作用碳同化并转
化而成的。根据最初光合产物的不同，高等植物分
为 C3、C4和 CAM植物(Moore, 1982)。由于 C4植物
具有较高的光合速率、水分和氮素利用效率以及较
高的生物产量，特别是在低 CO2浓度、高温、强光和
干旱等逆境条件下表现突出(周宝元等, 2011)。因此，
通过基因工程手段将 C4植物的高光效特性转移到
C3作物中，实现 C3作物光合途径的 C4化，对提高 C3
作物光能利用率和产量潜力具有重要的理论价值和
现实意义。
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (phosphoenolpyruv-
ate carboxylase, PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶 (pyru-
vate orthophosphate dikinase, PPDK)是 C4途径的两
个关键酶(Ku et al., 1999; Usuda et al., 1984)，PEPC
与 PPDK 的转基因一直是研究热点(Mann, 1999a;
1999b; Hu et al., 2012;张建红等, 2012;吴琼等, 2011;
Wang et al., 2012; Agarie et al., 2002;张边江等, 2008;
Fahnenstich et al., 2007)。通过转基因手段将玉米
PEPC与 PPDK基因导入 C3植物中，以提高其光合
速率进而改善其产量性状的研究已有多例报道(Hu
et al., 2012; 吴琼等, 2011; Wang et al., 2012; 张边江
等, 2008)。当前转 PEPC与 PPDK基因是否能增加光
合及产量说法不一(Huang et al., 2013; Fukayama et al.,
2003; Miyao, 2003)，而本实验室从分子杂交、光合特
性，酶活性及产量性状等(Hu et al., 2012; 张建红等,
2012;吴琼等, 2011; Wang et al., 2012)方面已证实转
玉米 PEPC基因植物有提高光合效率和改善产量结
构的潜能。
干旱胁迫引起气孔关闭，降低碳同化速率，破坏
叶绿素结构，造成光合机构吸收的光能过剩，产生光
抑制甚至光破坏(Dale and Milthorpe, 1983; Legg et al.,
1979)，致使光合速率下降，最终导致减产。近期，对转
C4高光效基因的逆境分子生物学研究成为新的焦
点。研究表明，在 43℃的高温条件下转 PEPC水稻较
对照有更高的光合速率(Bandyopadhyay et al., 2007)，
干旱和盐胁迫可诱导提高 PEPC在拟南芥中的表达
(Sanchez et al., 2006)，转玉米 PPDK基因水稻较对照
有更高的光合同化速率(Zhang et al., 2010)，转 PPDK
烟草可通过调节有机酸代谢减轻土壤中铝的毒害作
用(Trejo-Téllez et al., 2010)。为探究在干旱胁迫下
PEPC与 PPDK基因对 C3植物的生理调节机理，本研
究以转玉米 C4型 PEPC、PPDK和 PEPC+PPDK基因
T6代拟南芥为材料，对比研究了干旱胁迫条件下转
基因拟南芥生理特性的变化，以期探索作物抗逆育
种的新途径。
1结果与分析
1.1转基因拟南芥阳性株系的鉴定
利用 PCR 方法对获得的转基因株系 PC90、
PC73、PK17、PK26和 PCK110进行鉴定，在加入特异
引物扩增时，分别得到预计的 PCR 产物片段，即
PEPC为 667 bp，PPDK为 733 bp。结果表明，PEPC、
PPDK 及 PEPC+PPDK 基因均分别整合到了拟南芥
基因组中(图 1)。
478
对照，其中在 150 mmol/L甘露醇处理下 PC90的相
对根长显著高于对照(p<0.05)，其它各株系的相对根
长在 150 mmol/L 和 250 mmol/L 甘露醇胁迫处理
下，均极显著高于对照(p<0.01)。在胁迫处理条件下
转 PEPC，PPDK 和 PEPC+PPDK 基因株系的相对根
长的平均值分别较对照增加 44%,48%和 51%，表明
逆境条件下转基因植株较野生型具有更快的生长速
度，转 PEPC+PPDK基因株系在逆境条件下的生长速
度快于转 PEPC基因株系和 PPDK基因株系。
1.2.2转基因拟南芥成株抗旱性鉴定
干旱处理 25 d后，所有基因型株系幼苗均萎蔫，
呈枯死状，复水 5 d后部分干枯拟南芥又呈现复活状
图 1转基因拟南芥的 PCR分析
注 : M: DL2000 marker; + : 质粒 p3301-PEPC, 质粒 p3301-
PPDK; -:野生型植株 GLC; 1~5: 转基因株系 , 分别为 PC90,
PC73, PK17, PK26, PCK110
Figure 1 PCR analysis of transgenic Arabidopsis
Note: M: DL2000 marker; + : Plasmid p3301-PEPC, plasmid
p3301-PPDK; -: Wild plant GLC; 1~5: Transgenic plant, PC90,
PC73, PK17, PK26, PCK110, respectively
1.2转基因拟南芥对干旱的反应
1.2.1模拟干旱胁迫对转基因拟南芥幼苗生长的影响
图 2为胁迫条件下转基因和野生型幼苗的生长
状况，由图可知在正常条件下转基因和野生型拟南
芥幼苗生长状况良好，且各基因型间的生长状况无
显著差异。干旱胁迫抑制拟南芥幼苗的生长发育，
250 mmol/L甘露醇比 150 mmol/L甘露醇对幼苗生
长的抑制更大。
不同胁迫处理对转基因拟南芥幼苗根长的影响
见表 1。在不同胁迫处理条件下，各转基因株系的相
对根长(胁迫条件下根长 /对照条件下根长)均高于
图 2甘露醇胁迫下转基因和野生型拟南芥幼苗生长状况
注: A: 1/2MS; B: 150 mmol/L甘露醇; C: 250 mmol/L甘露醇
Figure 2 Growth of transgenic and wild type Arabidopsis seed-
lings treated with mannitol
Note: A: 1/2MS; B: 150 mmol/L mannitol; C: 250 mmol/L man-
nitol
表 1甘露醇胁迫下转基因和野生型拟南芥幼苗相对根长
Table 1 Relative root length of transgenic and wild type Ara-
bidopsis seedlings treated with mannitol
基因型
Genotype
CK
PC90
PC73
PK17
PK26
PCK110
150 mmol/L甘露醇
150 mmol/L mannitol
0.61±0.07
0.75±0.06*
1.00±0.13**
0.91±0.05**
0.94±0.09**
0.91±0.08**
250 mmol/L甘露醇
250 mmol/L mannitol
0.49±0
0.61±0.05**
0.67±0.10**
0.62±0.09**
0.80±0.03**
0.74±0.08**
注:数据为 5次重复的平均值±标准差, *: p<0.05; **: p<0.01
Note: Date are the means±SD of five replicates, *: p<0.05; **:
p<0.01
转 ZmPEPC与 ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应
Response of Maize C4-type PEPC and PPDK Transgenic Arabidopsis Plants to Drought-Stress
479
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
(图 3)。然而，转基因株系的死亡率均极显著低于
对照(图 4)，其中转 PEPC基因株系 PC90和 PC73的
死亡率分别为 13.3%和 11.3%，分别为对照死亡率的
15.4%和 13.1%；转 PPDK 基因株系 PK17 和 PK26
的死亡率分别为 16.7%和 10.0%，分别为对照死亡率
的 19.2%和 11.5%；转 PEPC+PPDK基因株系 PCK110
的死亡率为 6.7%，为对照死亡率的 7.7%。以上结果
表明，PEPC和 PPDK基因均可提高拟南芥的抗旱能
力，单基因株系间略有差异，转 PEPC+PPDK基因拟
南芥株系较转 PEPC或 PPDK基因拟南芥株系具有
更强的抗旱性。
1.3 干旱胁迫下转基因拟南芥可溶性糖、可溶性蛋白
和丙二醛含量
在干旱胁迫条件下转 PEPC基因的两个单基因
株系可溶性糖和可溶性蛋白含量与野生型没有显著
性差异，其丙二醛含量较对照有所降低；转 PPDK基
因株系可溶性糖和可溶性蛋白含量较对照均升高，
其丙二醛含量较对照较低，其中 PK26在可溶性糖和
可溶性蛋白上的增量和在丙二醛上的减少量方面均
比 PK17更明显；转 PEPC+PPDK基因株系 PCK110
的可溶性糖和可溶性蛋白含量较对照升高，丙二醛
含量较对照降低，且均有显著性差异(p<0.05) (表 2)。
转 PPDK基因株系较转 PEPC基因株系在可溶性糖
和可溶性蛋白含量上有所升高，其丙二醛含量降低；
转 PEPC+PPDK 基因株系比转 PEPC 或 PPDK 基因
图 3干旱胁迫下转基因拟南芥生长状况
Figure 3 Growth of transgenic and wild type Arabidopsis treated with drought stress
图 4干旱胁迫下转基因拟南芥的死亡率
注: **: p<0.01
Figure 4 Death rate of transgenic and wild type Arabidopsis under
drought stress
Note: **: p<0.01
株系在可溶性糖和可溶性蛋白的增加量和在丙二醛
的减少量上更明显。
1.4干旱胁迫下转基因拟南芥叶绿素含量
干旱胁迫条件下野生型和转基因株系叶绿素含
量均较对照降低，在对照和干旱胁迫条件下，转基因
株系叶绿素含量均高于野生型(图 5)。干旱胁迫条件
下野生型叶绿素含量降低幅度最大为 61%，PCK110
最小，为 52%，转 PCPC、PPDK、PEPC+PPDK 基因株
系叶绿素相对含量分别较对照增加 13%、15%和
23%。表明转基因植株在逆境胁迫下的光合机构数量
较野生型更丰富，且转 PEPC+PPDK双基因株系优于
转 PEPC基因株系或 PPDK基因株系。
1.5干旱胁迫下转基因拟南芥叶绿素荧光参数
初始荧光(F0)，是光系统Ⅱ (PSⅡ)反应中心(经过
480
图 5干旱胁迫下转基因和野生型拟南芥叶片叶绿素含量
Figure 5 Chlorophyll content in transgenic and wild type Arabi-
dopsis under drought stress
充分暗适应以后)处于完全开放时的初始荧光产量。
最大荧光(Fm)，是光系统Ⅱ (PSⅡ)反应中心处于完全
关闭时的荧光产量，可反映 PSⅡ的电子传递情况。
最大光化学效率(Fv/Fm)，反映 PSⅡ反应中心内原初
光能转化效率，表明 PSⅡ利用光能的能力。干旱胁
迫条件下，各基因型的 F0均增加，Fm和 Fv/Fm均降
低，且野生型 F0较转基因株系增幅最大，为 20.4%，
胁迫条件下野生型 Fv/Fm最小，为 0.78。表明，胁迫条
件下野生型 PSⅡ反应中心遭破坏或失活最严重，转
PEPC或 PPDK基因能提高拟南芥的光合潜能与抗
水分胁迫能力(图 6)。
2讨论
玉米等 C4型植物较小麦等 C3型植物具有较高
的光合、水分和氮素利用效率与生物产量，特别是在
低 CO2浓度、高温、强光、干旱等逆境条件下，C4植物
能抵御逆境胁迫同化 CO2生成较多的有机物，并提
高光合效率和改善产量潜力。随着分子生物学和转基
因技术的不断发展和完善，已先后获得 C4光合循环
关键酶基因，如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC
基因)、磷酸丙酮酸二激酶基因(PPDK基因)和依赖
NADP的苹果酸酶基因(NADP-ME基因)，并将它们
导入 C3植物中，获得高表达转 C4高光效关键酶基因
的 C3植物(Hu et al., 2012; Wang et al., 2012;张边江等,
2008; Fahnenstich et al., 2007; Taniguchi et al., 2008)。
Hu等(2012)研究表明，转玉米 C4型 PEPC基因小麦
酶活是对照的 140%，光合高达 31.95mol·CO2·m-2·s-1，
提高 26%；Li 和 Wang (2013)研究表明，转 PEPC 基
因水稻碳同化能力较对照提高，而且转基因水稻的
叶、茎、鞘和穗的干物质重较对照增加；Ku等(2000)
发现，转 PPDK基因水稻光合能力和田间产量分别提
高了 35%和 30%~35%；Wang等(2012)发现转 PEPC
基因拟南芥酶活提高 5.18倍，光合速率提高 36%，转
PPDK拟南芥酶活提高 4.63倍，光合提高 23%，转
PEPC+PPDK双基因拟南芥光合提高 46%；Taniguchi
等(2008)将玉米的 PEPC、PPDK、NADP-ME和 NADP-
MDH导入水稻，发现由于 PEPC和 NADP-ME的导
图 6干旱胁迫对转基因和野生型拟南芥叶绿素荧光参数的影响
Figure 6 Effect of drought stress on chlorophyll fluorescence pa-
rameters in transgenic and wild type Arabidopsis
注:数据为 3次重复的平均值±标准差,标以不同小写字母者
在 P<0.05水平上差异显著
Note: Date are the means±SD of three replicates, date followed
by different letters are significantly different at P<0.05
表 2干旱胁迫下转基因拟南芥可溶性糖、可溶性蛋白和丙二
醛含量
Table 2 The contents of soluble sugar, soluble protein and malon-
dialdehyde in transgenic Arabidopsis under drought stress
基因型
Genotype
CK
PC90
PC73
PK17
PK26
PCK110
可溶性糖
(μg/mg)
Soluble sugar
(μg/mg)
5.40±0.09c
5.55±0.16c
5.57±0.09c
6.02±0.41b
6.54±0.21a
6.72±0.28a
可溶性蛋白
(mg/g)
Soluble protein
(mg/g)
38.31±0.12c
38.78±0.51c
38.31±0.63c
40.72±0.76b
44.15±1.42a
44.20±0.43a
丙二醛(μmol/g)
Malondialdehyde
(μmol/g)
11.26±0.21a
10.63±0.21b
10.42±0.20bc
10.31±0.30bc
10.02±0.35c
9.47±0.22d
转 ZmPEPC与 ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应
Response of Maize C4-type PEPC and PPDK Transgenic Arabidopsis Plants to Drought-Stress
481
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
入可引起水稻的发育迟缓，NADP-MDH可缓解这一
现象。本研究表明，在正常条件下，转玉米 PEPC和
PPDK单或双基因拟南芥在幼苗期的生长状况与野
生型相比无明显差异，在 150 mmol/L和 250 mmol/L
甘露醇胁迫条件下转 PEPC基因、转 PPDK基因和转
PEPC+PPDK基因拟南芥株系的平均相对根长和叶
绿素含量分别是对照的 1.44，1.48，1.51和 1.19，1.20，
1.29倍。初步推测，这可能与 PEPC和 PPDK基因增
强了拟南芥对干旱胁迫的耐性有关。
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和丙酮酸磷
酸二激酶(PPDK)作为光合作用中的关键酶，同时
还参与氨基酸代谢中碳骨架的回补作用(Leegood,
2002)。研究表明，转蓝藻 PEPC基因的野蚕豆种子中
的可溶性蛋白含量增加了 15%~25% (Rolletschek et al.,
2004)；过表达蓝藻 PEPC的拟南芥中各种氨基酸含
量发生变化(Chen et al., 2004)。周娟(2010)研究表明，
转 PEPC基因水稻较野生型具有更高的耐盐胁迫能
力；周宝元等(2011)研究表明 PEPC过表达可以减轻
干旱胁迫对水稻光合的抑制作用；丁在松等(2012)研
究表明，在干旱胁迫下转 PEPC基因水稻抗氧化酶的
活性提高，抵御强光胁迫能力增强。本研究表明，
在干旱胁迫下，转 PEPC基因、转 PPDK基因和转
PEPC+PPDK双基因拟南芥株系的死亡率平均为 12%，
13%和 7%，极显著低于野生型 87% (p<0.01)；可溶性
糖和可溶性蛋白最高为对照的 1.24和 1.15倍；丙二
醛最低为对照的 84.10%。表明通过转 PEPC，PPDK
基因可以减少干旱胁迫下脂质过氧化物的积累，减
缓干旱胁迫对拟南芥的伤害，与丁在松等(2012)研究
结果一致。这可能是由于 PEPC和 PPDK基因导入，
改变了拟南芥体内原有的有机酸代谢，从而影响了
氨基酸的生物合成，最终致使其增强了对逆境胁迫
的抵抗能力。C4高光效基因如 PEPC和 PPDK基因
导入后，干旱境胁迫如何增强拟南芥内源逆境相关
基因的诱导与表达和影响渗透性物质代谢的分子机
制,尚需进一步研究探讨。
3材料与方法
3.1实验材料
转 PEPC基因株系 PC90 (PC90-1-2-1-1)、PC73
(PC73-1-3-1-2)；转PPDK基因株系 PK17 (PK17-1-
2-1-3)、PK26 (PK26-3-2-3-1)；转PEPC+PPDK 基因
株系 PCK110 (PCK110-1-2-1-1)和野生型(GLC)拟
南芥株系均由河南省农业科学院小麦研究所分子育
种室提供。实验材料种植于河南省农业科学院小麦
研究所人工气候室，光照为 100 μmol·m-2·s-1，湿度
为 70%。
3.2研究方法
3.2.1转基因拟南芥阳性株系的鉴定
参照Wang 等(2012)的方法，用 SDS 法小量提
取拟南芥基因组 DNA。根据玉米 C4型 PEPC (Gen-
eBank:FJ415327)和 PPDK (GenBank:GU363532)基因
序列，用 Primer Premier5.0软件设计特异引物 LP1：
5-TGGAAGGGCGTGCCTAAGTT-3；LP2：ATGCC-
GAGGTGCGTGGTGAT-3和 PPDK2JF：5-TCATT-
GCCACTGGTCTGC-3；PPDK2JR：5-TCCTCGATG-
TTCCCTTCTG-3。引物均由上海生物工程技术服务
有限公司合成，扩增的目的片段大小分别为 667 bp
和 733 bp。
3.2.2转基因拟南芥抗旱性鉴定
3.2.2.1转基因拟南芥幼苗模拟抗旱性鉴定
以 1/2MS固体培养基为对照，添加甘露醇模拟
干旱胁迫。在 24℃，12 h/22℃，12 h (白天 /黑夜)条件
下，1/2MS 固体培养基上培养 T6 代转基因 PC90、
PC73、PK17、PK26，PCK110 和野生型 GLC 拟南芥
植株。7 d后移至分别含有 150 mmol/和 250 mmol/L
甘露醇的 1/2MS固体培养基上,同样条件下培养 8 d。
参照陈吉宝(2008)的方法测定转基因拟南芥幼苗
相对根长。
3.2.2.2转基因拟南芥成株抗旱性鉴定
将在 1/2MS培养基上生长 7 d的转基因(PC73,
PC90, PK17, PK26, PCK110)和野生型 GLC 拟南芥
幼苗移至装有定量营养土的营养钵中，每钵移栽 5
株，在 24℃，12 h/22℃，12 h (白天 /黑夜)，70%的湿
度条件下缓苗 15 d后进行胁迫处理，每组每个株系
3钵，重复 3次。干旱胁迫处理控水措施为停止浇水
培养 25 d，然后复水培养 5 d，统计幼苗的死亡率，对
照组(CK)为水培。
3.2.3可溶性糖、可溶性可溶性蛋白和丙二醛(MDA)
含量的测定
在停止浇水 15 d后取样，可溶性糖、可溶性蛋白
和丙二醛的提取参照王学奎的方法(王学奎, 2006,高
等教育出版社, pp.186-281)，其中可溶性糖含量选用
蒽酮法，叶片可溶性蛋白含量选用 Bradford法，丙二
醛含量按王学奎的方法进行测定(王学奎, 2006,高等
教育出版社, pp.186-281)。
482
3.2.4叶绿素含量及叶绿素荧光参数的测定
在停止浇水 15 d后取对照与胁迫各基因型株系
莲座叶叶片，剪碎混匀，称取 0.2 g，重复 3次，置于含
5 mL 80%丙酮的试管中，封管口后避光过夜，至叶片
完全脱色后取上清液用 UV-2800AH型紫外分光光
度计(UNICO)在 663 nm和 645 nm波长处测其吸光
值。按 Arnon (1949)的公式计算叶绿素含量。
在停止浇水 15 d 后，参照 Genty等(1989)的方
法，利用 FMS-2脉冲调制式荧光仪(HANSATECH,
UK) 测定对照与胁迫各基因型株系莲座叶片叶绿素
的初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)和 PSⅡ的最大光量子
效率(Fv/Fm)，各基因型株系重复 5次。测定前叶片暗
适应 30 min。
3.2.5数据统计分析
本研究实验数据分析应用 Microsoft Excel，DPS
分析程序。
作者贡献
杜西河是本研究的实验设计和实验研究的执行
人，并完成数据分析，论文初稿的写作；胡琳、张磊、
李艳、齐学礼、王会伟和王玉民参与实验设计，试验
结果分析；许为钢是项目的构思者及负责人，指导实
验设计，数据分析，论文写作与修改。全体作者都阅
读并同意最终的文本。
致谢
本研究由国家科技支撑计划项目资助(2011B-
AD07B01)、现代农业产业技术体系专项资金资助(C-
ARS-3-1-9)、国家转基因生物新品种培育科技重大专
项资助(2011ZX08002-003)、国家自然科学基金项目
资助(30971785)共同资助。
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