全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 5期，2007年 10月 873
转BADH基因马铃薯无性繁殖二代耐盐性检测
李东魁 1，王蒂 1,2,*，张俊莲 1,2，司怀军 2,3，柳娜 1
1甘肃农业大学农学院，兰州 730070；2甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，兰州 730070；3甘肃农业大学
生命科学技术学院，兰州 730070
提要：在 0%、0.3%、0.6% NaCl胁迫下，检测转 BADH基因马铃薯及其受体亲本‘甘农薯 2号’的盆栽植株耐盐性的
结果表明：BADH基因的遗传性稳定且转基因植株的耐盐性比非转基因的强。
关键词：马铃薯；BADH基因；耐盐性；转基因植株
Determination of Salt-tolerance of the Second Asexual Multiplication Genera-
tion of Transgenic Potato (Solanum tuberosum L.) with BADH Gene
LI Dong-Kui1, WANG Di1,2,*, ZHANG Jun-Lian1,2, SI Huai-Jun2,3, LIU Na1
1College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2Gansu Key Laboratory of Crop Improvement &
Germplasm Enhancement, Lanzhou 730070, China; 3College of Life Science and Technology, Gansu Agricultural University,
Lanzhou 730070, China
Abstract: PCR analysis and salt tolerance of transgenic potato (Solanum tuberosum) with BADH gene and the
recipient parent potato ‘Gannongshu 2’ were conducted under 0%, 0.3% and 0.6% NaCl stresses. The results
showed that the BADH gene had higher genetic stability, and the NaCl tolerance of transgenic plant was higher
than that of untransgenic plant.
Key words: potato (Solanum tuberosum); BADH gene; NaCl tolerance; transgenic plant
收稿 2007-06-06 修定 2007-08-20
资助 高等学校博士学科点专项科研基金(2 0 0 5 0 7 3 3 0 0 3 )、
甘肃省农业生物技术研究与应用开发项目(GNSW-2006-
0 1)、国家科技支撑计划(2 0 06 BAD 2 1 B0 5 )。
* 通讯作者(E-mail：wangd@gsau.edu.cn)。
植物适应环境胁迫的生理机制之一是渗透调
节，甜菜碱(betaine)被认为是最有希望的渗透调
节物质之一。另外，马铃薯对盐碱比较敏感，且
自身并不能积累甜菜碱(McCue和Hanson 1990)。
如果采用基因工程技术把与甜菜碱合成相关的基因
转入马铃薯中，使其积累甜菜碱，将有可能达到
增强其耐盐性的目的。张宁(2004)从菠菜(Spinacia
oleracea)中分离到合成甜菜碱的关键酶—— 甜菜碱
醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase，BADH)
基因，并转化马铃薯获得转基因植株。本文选用
该转基因植株无性繁殖二代4个株系及其受体亲本
‘甘农薯 2号’种薯为材料，检测 BADH基因在
马铃薯无性繁殖二代中的遗传稳定性和植株的耐盐
性，观察转 BADH 基因马铃薯株系是否有耐盐
性，以期为转基因耐盐马铃薯新品系的培育提供
参考。
材料与方法
材料为转 B A D H 基因马铃薯( S o l a n u m
tuberosum L.)无性繁殖二代 4个株系(GN-1、GN-
2、GN-3和 GN-4)种薯及其受体亲本‘甘农薯 2
号’(GN- 对照)种薯，由甘肃省作物遗传改良与
种质创新重点实验室提供。选取大小均一的薯
块，用蛭石在防虫网中盆栽，生长期间进行 3个
浓度(0%、0.3%、0.6% NaCl)胁迫处理，水肥
管理按常规。每个株系种 3 盆，每盆 2 株，重
复 3 次，随机排列。盐胁迫期间，盆下加塑料
小盘，收集盆中渗漏的溶液循环浇灌以保证盆中
盐浓度平衡，防虫网上加遮塑料薄膜以防雨，加
遮阳网以防强光照射。整个生长期间，每 7 d浇
250 mL营养液，营养液为MS，并添加 20 g·L-1
磷二胺。
以十六烷基三乙基溴化铵 ( c e t y l t r i e t h y l
a mmoni um b r omi de，C TAB )法提取马铃薯
DNA，具体操作步骤参照王关林和方宏筠(2002)
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书中的方法。用于 PCR 检测的引物及序列：引
物 1，5 TTTCTTCGCATTTAACCAAG 3；引物
2，5 CTTAACAAAAACAACACCGT 3 (甘肃农业
大学张宁先生提供)，预期扩增片段大小 1.5 kb。
具体反应体系及条件参照张宁(2004)博士论文。
测定转基因植株的耐盐性，于盐胁迫 20 d后
按株系分别随机采取相同部位的功能叶片若干，
按株系混合并参照李合生(2000)书中的方法测定丙
二醛( m a l o n d i a l d e h y d e，M D A )、叶绿素
( chl or ophyl l )和细胞膜透性( ce l l membr a ne
permeability)，取平均值比较。盐胁迫 2个月后，
观察不同盐浓度下的转 BADH基因马铃薯和非转
基因植株的生长差异。所有数据均用 DPS (data
processing system)进行统计分析(唐启义和冯明光
1997)。
结果与讨论
1 马铃薯转基因植株的 PCR检测
转 BADH基因马铃薯无性繁殖二代植株 PCR
检测表明，4个转基因株系和质粒阳性对照均能
扩增出约 1.5 kb的特异性条带，且无杂带，而非
转基因植株的无此条带，说明 BADH基因在转基
因马铃薯中的遗传是稳定的(图 1)。
植株体内MDA含量总体上表现为上升，而转基因
植株的MDA含量均显著低于非转基因植株，说明
转基因植株受NaCl伤害的程度相对较轻。
图 1 马铃薯无性繁殖二代中 BADH的 PCR检测
Fig.1 Detection of BADH by PCR in the second asexual
multiplication generation of transgenic potato
M：标准分子量 D N A ( D L 2 0 0 0 )；1：质粒阳性对照；
2：非转基因植株(GN-对照) ；3~6：转基因植株GN-1、GN-2、
GN-3 和 GN-4。
图 2 NaCl胁迫下马铃薯植株中的MDA含量变化
Fig.2 Changes in MDA content of potato under NaCl stress
大小写字母分别代表 1%和 5%水平差异显著性，图 3、图
4 同此。
图 3 NaCl胁迫下马铃薯植株中的叶绿素含量变化
Fig.3 Changes in chlorophyll content of
potato under NaCl stress
2 NaCl胁迫下转基因马铃薯植株的几种与NaCl胁
迫有关的生理指标的变化
图 2显示：随着 NaCl浓度的升高，马铃薯
随着NaCl浓度的升高，马铃薯植株的细胞膜
透性总体上呈上升趋势(图 4)，说明植株细胞膜受
伤害逐渐增大。而在 0.6% NaCl下，转基因植株
的细胞膜透性均显著低于非转基因植株(图 4)，其
原因可能是外源基因导入后清除自由基的能力提高
和细胞膜得到保护之果。
随着NaCl浓度的升高，马铃薯植株叶片中的
叶绿素含量总体上呈下降趋势，但在 0.6% NaCl
下，转基因植株叶绿素含量均极显著高于非转基
因植株(图 3)，高出 23%~33%，说明转基因植株
受NaCl伤害的程度相对较轻。
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图 4 NaCl胁迫下马铃薯植株中的细胞膜透性变化
Fig.4 Changes in cell membrane permeability of
potato under NaCl stress
图 5 NaCl胁迫下马铃薯植株的生长比较
Fig.5 Comparison on growth of potato under NaCl stress
3 NaCl胁迫下马铃薯转基因植株的生长观察
将转基因植株和非转基因植株分别用 0%、
0.3%、0.6% NaCl胁迫 2个月后，观察植株生长
的结果显示，在 0.3% NaCl下，叶片开始变黄甚
至萎蔫，而转基因植株的大部分叶色较绿，但非
转基因植株与转基因植株两者的整体长势差别不
大，植株较健壮；在 0.6% NaCl下，非转基因
植株明显萎蔫，而转基因植株的长势则比非转基
因植株好(图 5)。
参考文献
李合生(2000). 植物生理生化实验原理与技术. 北京: 高等教育出
版社
唐启义, 冯明光(1997). 实用统计分析及其计算机处理平台. 北
京: 中国农业出版社
王关林, 方宏筠(2002). 植物基因工程. 第 2版. 北京: 科学出版社
张宁(2004). 应用甜菜碱醛脱氢酶基因工程提高马铃薯抗逆性的
研究[博士学位论文] . 兰州: 甘肃农业大学
McCue KF, Hanson AD (1990). Drought and salt tolerance:
towards understanding and application. Trends Biotechnol,
8: 358~362