转rolB基因棉花抗旱性研究

曹燕燕，廖平安，葛昌斌，沈向磊，杨业华

（1.华中农业大学植物科技学院，湖北 武汉 430070；2.漯河市农业科学院，河南 漯河 462300）

棉花是中国主要经济作物之一，随着水资源的日益匮乏，旱地棉田所占的比重越来越大，棉花的抗旱育种显得尤为重要。棉花耐旱性评价指标通常包括形态学指标和生理生化指标，棉花的耐旱能力主要表现在植株通过某些特异形态结构和体内的生理生化变化来控制或减轻、抑制干旱胁迫。

发根农杆菌（Agribacterium rhizogens）Ri 质粒上含有诱发毛根形成的rol（rooting loci，rol）基因[1-3]，将Ri 质粒上单个或多个rol 基因导入植物基因组均能提高植物的生根能力[4]。刘海燕等[5]已成功将源于发根农杆菌的人工重组生根基因（rolB 基因）转移到陆地棉栽培品种中，并获得了具有较强生根能力的转基因植株。笔者以前期获得的rolB 转基因棉花植株为材料，对各个转基因系进行了抗旱性的研究。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为转rolB 基因的棉花品种7342、7343、7346、7351，以华抗棉1 号（4105）作为对照。

1.2 方 法

1.2.1 苗期抗旱性的鉴定 采用反复干旱法，计算成苗率，进行苗期抗旱性鉴定。在盆底部铺10～15 cm 无菌沙壤土，播后浇水，苗出齐定苗。每个处理重复3 次，每次重复设1 个对照，随机排列。在3 叶期进行干旱处理，当50%幼苗达到永久萎蔫时，浇水使苗恢复，再干旱处理使之萎蔫。重复3 次，计算各处理的成苗率，以最后存活苗的百分率评价品种苗期抗旱性。

1.2.2 新叶大小的测定 间隔1 周分2 次定株5棵测量第1 新叶宽，进行新叶大小的差异性分析。

1.2.3 盛花期叶水势和脯氨酸累积含量的测定在干旱条件下，盛花期时进行叶水势和脯氨酸累积含量的测定。叶片水势的测定：小液流法；脯氨酸含量的测定：磺基水杨酸法。

1.2.4 棉花茎粗、根/冠比的测定 用游标卡尺进行测定，进行不同品种棉花茎粗、根/冠比的差异性分析。

2 结果与分析

2.1 苗期抗旱性的鉴定

如表1 所示，转rolB 基因的棉花品种7342、7343、7346、7351 苗期成苗率平均值在55.56%～69.90%之间，属于耐旱类型；而对照4105 的苗期成苗率平均值为45%，属于不耐旱类型。

表1 苗期抗旱性的鉴定

2.2 新叶大小的测定

如表2 所示，F=0.534 9

表2 新叶大小的差异分析

2.3 盛花期叶水势和脯氨酸累积含量的测定

对表3 中数据进行方差分析，得到F=1.001 0

表3 叶水势的差异分析

2.4 棉花茎粗、根/冠比的测定

表4 脯氨酸累计含量差异分析

如表5 所示，棉花品种7343 与对照华抗棉1号（4105）的茎粗没有明显差异，但7343 的茎粗显著大于另外3 个转基因品种，7346 则明显大于7351 和7342，而7342 和7351 之间没有差异。

表5 茎粗的差异分析

如表6 所示，棉花品种7343、7342、7351 的根/冠比显著大于对照4105 和7346。这表明rolB 转基因系的棉花根系发育比对照4105 的根系发育强大。

表6 棉花根/冠比的差异分析

3 结论和讨论

转基因棉株的抗旱性研究结果表明：在苗期抗旱性鉴定结果中，4 种转基因材料苗期成苗率均值在55.56%～69.90%之间，属于耐旱类型，而对照4105 的苗期成苗率平均值为45%，属于不耐旱类型；在茎粗的调查分析中，7343 与对照4105 的茎粗没有明显差异，但7343 的茎粗显著大于另外3 个转基因品种，7346 则明显大于7351 和7342，而7342 和7351 之间没有差异；根/冠比的调查分析结果表明，7343、7342、7351 的根/冠比显著大于对照4105 和7346。

耐旱型与不耐旱型的棉花品种的主要差异在根系系统上。耐旱型棉花品种的根系发达，主根入土深，各级侧根发达，总根长度长，确保了棉花在干旱胁迫下保持吸收较多的水分和养分，满足棉花生长发育的要求。耐旱型棉花品种的根系重量与生物学产量、子棉、皮棉呈极显著正相关，一级侧根数、侧根总长、根系总长与耐旱性呈显著或极显著正相关。可以用棉花主根单位长度内一级侧根数反映根系着生密度。在棉花育种应用中，可以用根/冠比作为棉花品种耐旱性鉴定和选育指标。通过根/冠比的调查分析可知，rolB 转基因系的棉花根系发育均比对照4105 的根系发育强大。

在形态特征方面，转rol 基因棉花表现出与对照棉花极大的差异，与己有的转rol 基因植物表现既有类似也有差异。可能是rol 基因的表达减弱，导致差异减弱，这有待进一步观测研究转基因对棉花营养生长的影响。

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