全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(11): 19731979 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因生物新品种培育重大专项(2009ZX08003-017B, 2013ZX08003-001), 国家自然科学基金项目(31240081), 山西省科
技攻关项目(20110311009)和山西省农业科学院科技攻关项目(2013gg21)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 孙毅, E-mail: sunyi692003@163.com
第一作者联系方式: E-mail: wangxiaoli2860@126.com
Received(收稿日期): 2013-10-14; Accepted(接受日期): 2014-07-06; Published online(网络出版日期): 2014-07-25.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140725.1048.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.01973
转 BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析
王小丽 1,2 杜建中 1 郝曜山 1 张丽君 1 赵欣梅 1,2 王亦学 1 孙 毅 1,2,*
1山西省农业科学院生物技术研究中心 / 农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室, 山西太原 030031; 2 山西大学生物工
程学院, 山西太原 030006
摘 要: 采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑 58, 获得了耐
盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR 扩增、Southern blot 分析, 证明 BADH 基因已导入转化植株
并整合到其基因组中。用不同浓度的 NaCl溶液对 T2代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转 BADH
基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对 NaCl 的反应以及生长状况, 确定 250
mmol L–1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与
对照相比, 转基因植株的株高提高 10.94%~25.70%, 鲜重增加 8.62%~18.20%, 干重增加 9.00%~18.18%, 相对电导率
降低 37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加 15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高 64.92%~148.29%, 丙二醛
(MDA)含量减少 26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将
BADH基因导入优良玉米自交系郑 58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的
植物基因转化方法。
关键词: 玉米; BADH基因; 转基因; 耐盐性; 形态指标; 生理指标
Transformation of BADH Gene into Maize and Salt Tolerence of Transgenic Plant
WANG Xiao-Li1,2, DU Jian-Zhong1, HAO Yao-Shan1, ZHANG Li-Jun1, ZHAO Xin-Mei1,2, WANG Yi-Xue1,
and SUN Yi1,2,*
1 Biotechnology Research Center, Shanxi Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement
on Loess Plateau, Ministry of Agriculture, Taiyuan 030031, China; 2 Biological Engineering Institute, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Abstract: In order to obtain transgenic maize plants tolerant to salt stress, maize inbred Zheng 58 was transformed with BADH
gene using pollen-mediated method. The results of Km-resistant screening, PCR detection and Southern blot analysis proved that
BADH gene was introduced into maize plants and integrated into the maize genome. Effects of various concentrations of NaCl
solution on the growth of T2 transgenic and non-transgenic maize plants were investigated．The results indicated that transgenic
maize seedlings had an improved resistance to salt stress, and their growth performance was superior to that of non-transgenic
maize seedlings. On the basis of the growth status of non-transgenic plants, 250 mmol L–1 of NaCl solution was used to screen
transgenic plants. An analysis on morphological and physiological indexes under the stress of 250 mmol L–1 NaCl showed that
compared with non-transgenic plants, the seedling height of transgenic plants was increased by 10.94%–25.70%, fresh weight was
increased by 8.62%–18.20%, dry weight was increased by 9.00%–18.18%, relative conductivity was decreased by 37.21%–
58.14%, chlorophyll content was increased by 15.89%–90.65%, superoxide dismutase (SOD) activity was increased by 64.92%–
148.29%, and MDA content was decreased by 26.97%–48.05%. In conclusion, introducing betaine aldehyde dehydrogenase
(BADH) gene enhances salt tolerance in maize plants. This is the first report on introducing BADH gene into the elite maize inbred
Zheng 58. This study suggests that pollen-mediated transformation approach is an economical, effective and practical plant trans-
formation method without genotype dependence.
Keywords: Maize; BADH gene; Genetic transformation; Salt tolerance; Morphological index; Physiology index
1974 作 物 学 报 第 40卷


土壤盐碱化是影响植物生长发育和制约农业生
产最主要的非生物逆境之一[1]。据统计, 全世界 20%
的耕地和多于 1/3 的灌溉土地都受到不同程度的盐
碱化威胁。我国盐渍化土壤面积约 0.1亿公顷, 占总
耕地的 1/10 左右, 加之气候变化、灌溉方式不当、
滥采滥伐、过度放牧等原因, 次生盐渍地面积还在
日趋扩大[2]。土壤盐渍化不仅使可耕地面积不断减
少, 而且带来农业生态环境恶化、农产品品质变差、
草地退化等附加影响。因此, 合理开发、利用盐碱
地, 培育抗旱耐盐作物新品种, 提高盐碱地农作物
的产量质量水平, 是育种工作者研究的重点之一。
玉米是世界三大粮食作物之一, 具有广泛的使
用价值, 它既可以作饲料, 也是重要的食品、工业原
料, 因此玉米在世界农业生产上有着举足轻重的地
位[3]。但是玉米是盐敏感植物, 耐盐性差[4]。因此, 培
育抗旱耐盐玉米新品种是极其必要的。由于玉米的
抗旱耐盐性是一个由多基因控制的数量性状, 而可
利用的抗旱耐盐种质资源又匮乏, 因此玉米抗旱育
种研究进展缓慢。但随着对植物耐盐机理和分子生
物学研究的不断深入, 抗旱耐盐碱相关基因相继被
定位和克隆, 这为玉米转抗旱耐盐基因的研究带来
了广阔的前景。
甜菜碱是一种季铵类水溶性生物碱, 在植物体
内起着无毒渗透调节剂的作用[5]。在渗透胁迫下, 甜
菜碱的积累可以使很多代谢中的重要酶类依然保持
活性[6]。甜菜碱的生物合成是以胆碱为底物, 以丝氨
酸为原料, 经两步脱氢氧化来完成: 在胆碱单氧化
物酶(CMO)催化下生成甜菜碱醛, 甜菜碱醛在甜菜
碱醛脱氢酶(BADH)催化下最终合成甜菜碱[6-7]。这
两种酶均分布在叶绿体基质中, 其活性受盐碱、干
旱诱导[8], 因此, BADH 和 CMO 被认为是最好的植
物抗旱耐盐基因 , 在植物分子育种中起着重要作
用。近年来, 许多科研工作者利用转基因技术, 将甜
菜碱醛脱氢酶基因(BADH)导入多种作物中并使其
表达, 以提高作物的抗旱耐盐能力。Rathinasabapathi
等[9]将菠菜和甜菜的 BADH 基因导入烟草叶绿体中,
并获得该基因表达的植株。陈受宜等成功地将山菠
菜的 BADH 基因导入小麦和苜蓿中, 获得了耐盐性
提高的转基因小麦和苜蓿[10-12]。另外, 将 BADH 基
因导入草莓、水稻、油菜、马铃薯、豆瓣菜、棉花、
玉米等作物后, 转化体的抗旱性和耐盐性都得到了
不同程度的提高[13-15]。
本研究通过超声波辅助花粉介导法[16]将山菠菜
甜菜碱醛脱氢酶基因 BADH转入玉米优良自交系中,
并对其后代进行分子检测及耐盐碱相关形态指标、
生理生化指标的测定, 获得了耐盐性增强的转基因
株系。
1 材料与方法
1.1 植物材料及供体质粒
供试材料为玉米自交系郑58, 种子由山西省农
业科学院作物科学研究所提供。
含有质粒 pBin438-BADH 的大肠杆菌菌株
DH5α, 由中国科学院遗传与发育生物学研究所陈受
宜教授惠赠。目的基因 BADH (来源于山菠菜)的启
动子是 35S, 终止子是 NOS。标记基因为新霉素磷
酸转移酶基因(NPT II), 该基因编码的蛋白能使转基
因植物对卡那霉素产生抗性。质粒图谱见图 1。

图 1 植物表达载体 pBin438-BADH示意图
Fig. 1 Map of pBin438-BADH expression vector used in the
study

1.2 转化方法
5月初播种玉米, 于 7月上、中旬进入玉米盛花
期。在开花抽丝前将待转化处理的雌雄穗分别套袋,
次日上午 10:00 左右收集新鲜花粉, 悬浮于 20%蔗
糖溶液中, 超声波处理, 加入质粒 DNA (质粒与花
粉粒的混合比例大约为 1∶30 000, w/w), 再次超声
波处理。超声波处理参数: 功率 200 W, 单次工作时
间 6 s, 间隙时间 10 s, 处理次数 6次。处理后的花
粉略经沉淀后倒掉上清液, 涂抹于经过剪切的花丝
上, 并将雌穗套袋, 秋季收获 T0代种子。
1.3 转化株的筛选及检测过程
1.3.1 卡那霉素抗性筛选 将 T0 代种子播种于
大田, 待 T1代玉米植株长至五叶期, 将 500 mg L–1
的卡那霉素溶液涂抹于第2片叶, 3~6 d后观察叶片反
应情况, 对存活下来的疑似转化株进行分子检测。
1.3.2 疑似转化株DNA提取及 PCR检测 T1~T2
代植株(T0代种子播种获得 T1代植株, 将 T1代 PCR
阳性植株自交种子于次年播种获得 T2 代植株)生长
到 4~5 片叶期, 取其幼嫩叶片按 CTAB 法提取植物
总 DNA 作模板, 以引物 1: 5-ATGGCGTTCCCAAT
TCCTGC-3; 引物 2: 5-CAATATCAGGATGAGATA
CTAT-3进行 PCR扩增。扩增程序: 94℃预变性 5 min;
第 11期 王小丽等: 转 BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析 1975


94℃变性 30 s, 53℃退火 45 s, 72℃延伸 1 min, 30个
循环 ; 72℃终延伸 10 min。目标扩增片段长度为
700 bp。PCR 产物于 1%琼脂糖凝胶上电泳分离, 观
察扩增产物电泳结果。
1.3.3 Southern blot分析 以质粒DNA为阳性对
照, 未转化植株 DNA 为阴性对照, 用限制性内切酶
BamH I酶切 PCR阳性植株 DNA (20 μg), 37℃温浴
过夜, 于 1%琼脂糖凝胶上电泳分离酶切产物, 观察
酶切效果。有关 DNA 变性、转移及杂交方法参照
Dig DNA Labeling and Detection试剂盒(购自 Roche
公司)操作手册。杂交温度为 68℃, 过夜。以地高辛
[Digoxigenin (DIG)–dUTP]标记的 BADH基因的扩增
产物为探针, 以 CSPD 为发光底物, 杂交信号用 X-
光片自显影曝光。
1.4 NaCl 鉴定浓度的筛选、转基因玉米后代的
盐胁迫处理
挑选饱满度一致的非转基因和 4份郑 58自交系
转 BADH基因 T1代玉米种子, 于 10 g L–1次氯酸钠
消毒 20 min, 清水冲洗后室温浸种 6 h, 然后将其置
铺有两层滤纸的培养皿中, 于 28℃培养箱催芽。萌
发后挑选生长状况良好、芽长一致的种子播在装有
等量蛭石的花盆中, 每天浇灌适量的 1/2 Hoagland
营养液, 于植物生长室中培养。幼苗长至三叶一心
期时, 对非转基因幼苗间苗, 每盆保留 6株长势一致
的健康幼苗, 提取转基因幼苗的 DNA 进行 PCR 检
测, 保留所有 PCR 检测呈阳性的植株, 挑选生长发
育健壮的植株进行移栽, 每盆 6 株, 转基因植株各
个株系和对照在每个处理浓度下均为 3 盆。分别用
含有 0、150、200、250、300 mmol L–1 NaCl的 1/2
Hoagland 营养液作为盐胁迫处理溶液, 每天用蛭石
持水量 2倍的体积浇灌, 以保持处理浓度恒定。3次
重复。盐处理后, 每天观察记录植株的表观性状, 根
据非转基因玉米植株的耐盐性情况确定最适 NaCl
胁迫浓度, 10 d 后测定最适胁迫浓度下玉米植株的
形态指标和生理指标。
1.5 形态指标和生理生化指标测定方法
将玉米植株全部取出 , 测定株高(cm), 用去离
子水冲洗干净植株根部, 吸水纸吸干残留的去离子
水后称量得鲜重(g), 然后将植株放入烘箱以 105℃
杀青 10 min, 80℃烘干至恒重, 称干重(g)。
采用电导法测定细胞膜透性[17], 丙酮浸提法测
定叶绿素含量[18], 氮蓝四唑光化还原法测定超氧化
物歧化酶(SOD)活性 [18], 以及硫代巴比妥酸法测定
MDA含量[18]。
1.6 统计分析
采用 Microsoft Excel 2003及 SPSS软件进行试
验数据方差分析和多重比较, 显著水平为 0.05。
2 结果与分析
2.1 处理花粉授粉后结实情况
经花粉介导法转化玉米 261 株, 秋季收获时 64
株结实, 结实率约为 24.5%, 每株的种子数 1~10 粒
不等, 共获得 T0代种子 246粒。
2.2 卡那霉素抗性筛选结果
将收获的 T0代种子播于大田, 获得 221株 T1代
植株, 用卡那霉素筛选后, 存活 157株, 即为卡那霉
素抗性植株。
2.3 T1~T2代植株 PCR检测
将 T1 代卡那霉素抗性植株全部取样 , 提取总
DNA 进行 PCR 扩增, 其中 37 株检测到目的基因的
存在(部分 T1代转基因植株的 PCR 检测结果如图 2
所示), 即转化株 DNA与质粒 DNA均扩增出 700 bp
的目的片段, 而阴性对照植株 DNA PCR 扩增未出
现特异性扩增条带。因此初步确定这 37株卡那霉素
抗性植株含有甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因, 转化率
为 15.04% (以收获的 T0代种子为基数)。
对通过抗性初筛及 PCR 扩增呈阳性的 T1代转
化株套袋自交 , 收获种子 , 播于土壤中 , 每个株系
出苗 40~60株不等, 于 4~5叶期全部取样进行 BADH
基因 PCR检测, 结果显示 T2代 37个株系中有 32个
株系的玉米植株得到目的片段, 各个株系阳性植株
检出率达 55%~63%, 比 T1代检出率明显增加, 表明
部分植株的目的基因可以遗传给后代, 外源DNA可
能已经整合到这些植株的基因组中进行遗传, 花粉
介导植物转基因法转化 BADH 基因可以筛选到纯合

图 2 部分 T1代转基因植株的 PCR检测
Fig. 2 PCR detection of partial T1 transgenic plants
M: DL2000 marker; P: 质粒; : 阴性对照; 0: 空白对照; 1~10:
转基因植株。
M: DL2000 marker; P: plasmid; : negative control; 0: blank
control; 1–10: transgenic plants.
1976 作 物 学 报 第 40卷


稳定的转基因系。同时还发现, T1代阳性植株在 T2
代没有检测到特异性扩增条带, 应该是目的基因在
植株减数分裂时出现遗传分离或丢失所致。
2.4 Southern blot分析
对 T2代 PCR阳性植株取样, 进行 Southern blot
分析, 结果证明 BADH 基因已经整合到部分玉米植
株的染色体基因组上。
图 3是部分转基因植株的 Southern blot鉴定结
果, 可以发现, 部分 PCR 阳性植株泳道有杂交信号,
非转基因对照植株未检测出杂交条带, 泳道 CK+杂
交片段大小为 15 kb (质粒大小), 泳道 2、3、4、5
只有一个杂交条带信号, 在泳道 1 上出现 2 条杂交
条带。表明目的基因多以单拷贝形式整合到玉米染
色体上。T2代 Southern blot检测阳性结果率约 37.5%,
部分 PCR阳性植株未出现杂交信号, 说明 T2代转基
因植株中仍存在假阳性株。

图 3 部分 T2代转基因植株的 Southern杂交
Fig. 3 Southern hybridization of partial T2 transgenic plants
CK+: 质粒; CK: 阴性对照; 1~5: 分别为 T2代 236、240、243、
246和 248株系转基因植株。
CK+: plasmid; CK: negative control; 1–5: transgenic plants of
lines 236, 240, 243, 246, and 248 in T2 generation, respectively.

2.5 NaCl最适胁迫浓度的筛选
盐胁迫处理 10 d后, 玉米幼苗出现明显的盐害
症状, 并且不同浓度 NaCl溶液胁迫下幼苗的生长情
况差别明显, 结果见图 4。根据非转基因玉米幼苗对
NaCl的敏感性试验(表 1), 确定 250 mmol L–1 NaCl
溶液为玉米幼苗盐胁迫处理的适宜浓度。同时, 对
转化苗和对照的表观性状比较发现, 在相同浓度的
NaCl 溶液胁迫下, 转基因玉米的生长情况均优于对
照非转基因植株。300 mmol L–1 NaCl 溶液胁迫时,
对照植株几乎全部死亡, 部分转化苗依然生长。
2.6 NaCl 胁迫下转基因玉米植株的形态指标和
生理指标
盐胁迫所用材料均为 T2代 PCR检测、Southern
blot 分析阳性率高的转基因株系。将 4 个转基因株
系和对照的玉米植株全部取样, 测定 250 mmol L–1
NaCl溶液胁迫下玉米植株的各项形态指标和生理指
标。结果见表 2。
盐胁迫对玉米植株最显著的影响就是生长抑
制。由表 2 可知, 转基因株系的平均株高、鲜重和
干重分别比对照高 10.94%~25.70%、8.62%~18.20%
和 9.00%~18.18%, 且差异均显著, 表明转基因玉米
植株受到盐胁迫的影响较小。
植物受到盐胁迫时, 细胞膜选择透性降低或丧
失, 细胞内溶质大量外渗从而引起组织浸泡液电导
率的变化[19]。因此, 植株细胞外渗液相对电导率越
高, 说明其抗逆性越差。转化苗的相对电导率平均
在 0.18~0.27 之间, 明显低于对照(0.43), 说明转基
因植株细胞膜受盐胁迫伤害相对较轻。
盐胁迫下 , 植物光合作用的相关酶合成受阻 ,
叶绿素含量减少, 对植物生长发育产生影响[20]。转
BADH 基因玉米植株的叶绿素含量平均在 1.24~2.04
mg g–1之间, 而对照为 1.07 mg g–1, 转基因植株的叶
绿素含量平均比对照高 15.89%~90.65%, 表明转基
因玉米植株的光合系统受到的伤害较轻。
超氧化物歧化酶为生物体内清除活性氧自由基
的重要酶类[19,21]。盐胁迫下, 转基因玉米的超氧化物

表 1 非转化苗在盐胁迫下的生长情况
Table 1 Growth status of non-transgenic plants under salt stress
NaCl浓度
Concentration of NaCl (mmol L–1)
非转基因玉米幼苗
Non-transgenic maize plants
0 生长正常。Grew normally.
150 生长良好, 部分叶片微黄。Grew well, a small part of the leaves turned yellow.
200
叶片、叶鞘逐渐枯黄, 叶缘卷曲变形, 生长缓慢。
Leaves and sheath gradually turned withered, leaf margin was crimped, seedlings grew slowly.
250
叶片萎蔫, 根系伤害严重, 开始枯死。
Leaves were wilting, roots were damaged seriously, plants began to die.
300 根系严重腐烂, 幼苗很快坏死。Roots decayed severely, seedlings died soon.
第 11期 王小丽等: 转 BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析 1977



图 4 玉米转基因和非转基因对照幼苗在不同浓度 NaCl溶液胁迫 10 d后的生长状态
Fig. 4 Growth status of transgenic and non-transgenic maize seedlings under stress of various concentrations of NaCl solution
for 10 days
A~E: 转 BADH基因玉米植株分别在 0、150、200、250、300 mmol L–1 NaCl浓度下的生长状态; F~J: 非转基因玉米植株分别在 0、150、
200、250、300 mmol L–1 NaCl浓度下的生长状态。
A–E: transgenic maize plants with BADH gene grown under 0, 150, 200, 250, and 300 mmol L–1 NaCl concentration, respectively;
F–J: Non-transgenic maize plants grown under 0, 150, 200, 250, and 300 mmol L–1 NaCl concentration, respectively.

表 2 盐胁迫对转基因玉米植株形态指标和生理指标的影响
Table 2 Effects of NaCl stress on the morphological and physiological indexes of transgenic maize seedlings
株系
Line
株高
Seedling height
(cm)
鲜重
Fresh weight
(g)
干重
Dry weight
(g)
相对电导率
Relative
conductivity
叶绿素含量
Chlorophyll content
(mg g–1 FW)
SOD活性
SOD activity
(U g–1 FW)
MDA含量
MDA content
(μmol g–1 FW)
CK 39.3±1.57 a 5.22±0.20 a 0.44±0.02 a 0.43±0.02 b 1.07±0.09 a 129.99±11.95 a 16.13±1.30 c
N248 43.6±2.80 b 5.67±0.24 b 0.48±0.02 b 0.20±0.03 a 2.04±0.14 b 284.09±22.82 c 8.38±1.15 a
N246 49.4±2.63 c 6.17±0.39 c 0.52±0.03 c 0.27±0.06 a 1.24±0.15 a 214.38±20.91 b 11.78±0.85 b
N236 45.6±1.78 b 5.96±0.20 bc 0.51±0.02 bc 0.18±0.03 a 1.46±0.11 a 322.75±23.61 c 8.40±0.93 a
N240 45.5±2.42 b 6.02±0.27 c 0.50±0.02 bc 0.22±0.02 a 1.33±0.14 a 278.62±20.05 bc 9.36±1.41 ab
数据后不同字母不同表示株系间差异显著(P<0.05)。
Values within a column followed by different letters are significantly different at P<0.05.


歧化酶活性都在 214.38 U g–1到 322.75 U g–1之间, 未
转化植株为 129.99 U g–1, 转化株比对照高 64.92%到
148.29%, 初步说明甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的导
入可能对 SOD活性的提高有一定影响。
丙二醛是膜脂过氧化的产物之一, 其含量的高
低, 可反映细胞膜脂过氧化程度和对逆境条件反应
的强弱。经盐胁迫后, 转化苗的丙二醛含量平均为
8.38~11.78 μmol g–1, 明显低于对照的 16.13 μmol g–1,
且差异显著。说明转入 BADH 基因的幼苗比非转化
苗受盐害程度小, BADH 基因可能已经在玉米中表
达甜菜碱, 甜菜碱通过调节膜透性, 使膜脂抗氧化
能力提高。
3 讨论
本研究采用超声波辅助花粉介导法成功地将甜
菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑 58 中,
提高了其耐盐性。玉米自交系郑 58植株形态和农艺
性状稳定, 具有较高的一般配合力, 自身繁殖和作
母本制种产量都比较高, 是玉米育种的核心基础材
料[22]。以郑 58为母本、昌 7-2为父本选育出的郑单
958 具有高产稳产、多抗、耐密、杂种优势强等突
出的优点, 被广泛推广种植 [23], 产生了显著的经济
效益与社会效益。采用常规组培方法进行玉米转基
因费时费力并且有较大的基因型依赖性而只能使用
少数模式基因型, 如 HiII 等, 因此至今尚没有将外
1978 作 物 学 报 第 40卷


源基因导入郑 58的报道。我们将 BADH基因导入玉
米自交系郑 58在玉米种质创新、新品种选育与应用
等方面意义重大。
本研究通过对 T2代转基因材料进行 PCR检测、
Southern blot 分析证明 BADH 基因己经导入并整合
到玉米基因组中, 能够稳定遗传, 说明花粉介导植
物转基因是一种经济、高效、实用的植物基因转化
方法。同时, 用含 250 mmol L–1 NaCl 的 Hoagland
营养液对转基因玉米植株及其未转化植株进行盐胁
迫处理后, 初步证实转化株在盐胁迫下仍能够继续
生长, 而对照植株却逐渐表现出叶片发黄、萎蔫, 叶
缘卷曲, 最终整个植株干枯死亡。对转 BADH 基因
玉米植株和对照的形态指标和生理生化指标的测定
结果显示, 转化苗的细胞膜透性和丙二醛含量均比
对照低, 株高、鲜重、干重、叶绿素含量和超氧化
物歧化酶活性均高于对照。这说明转基因幼苗受盐
害程度较低, 其质膜选择透性好、膜脂过氧化程度
低、清除对作物有害物质的能力高。此外, 甜菜碱的
积累可能还起到了保护光合系统酶类的作用[17-18]。转
化株和对照在各个指标上的显著差异证实了转入
BADH基因确实增强了玉米的耐盐性。
转基因玉米的遗传稳定性对转基因玉米品种的
选育至关重要。有研究发现, 在转基因作物中, 目的
基因在其遗传和表达上存在不稳定现象, 整合到植
物基因组上的外源基因由于被修饰或整合位点不活
跃而不表达; 目的基因可能在植物细胞减数分裂时
出现遗传分离或丢失[24]。本试验并未进行 Northern
和 Western 杂交分析, 由于转基因植株中目的基因
可能在转录和翻译水平上出现沉默现象 [25], 因此 ,
我们需要在获得 T2代转基因植株的基础上, 进一步
对其高代植株深入研究, 进行田间生物学鉴定和分
子检测, 直至获得纯合稳定的转基因系。此外, 胆碱
单氧化物酶是催化合成甜菜碱第一步反应的酶, 将
胆碱单氧化物酶基因(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶基因
(BADH)同时导入玉米, 以获得抗旱耐盐性更好的转
基因株系, 将是有待深入开展的工作。
4 结论
采用花粉介导法已将山菠菜甜菜碱醛脱氢酶
(BADH)基因转入玉米自交系郑58; 部分转基因玉米
株系的耐盐性显著增强。超声波辅助花粉介导转基
因方法具有经济、高效、实用和无基因型依赖性等
优点, 通过该方法导入的外源基因可以在受体植物
中得到表达。
致谢: 感谢中国科学院遗传与发育生物学研究所陈
受宜教授惠赠本研究所用菌株和质粒。
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