小麦作为我国主要粮食作物之一，干旱是制约我国小麦稳产的重要限制因子。WK蛋白激酶基因参与了逆境胁迫信号转导途径，对提高植物耐逆性起到了重要作用。本研究以转TaWK小麦株系WK，转TaWK-RNAi小麦株系wki及受体科农199作为试验材料，对干旱胁迫下相关生理生化指标进行了分析。研究结果表明，干旱胁迫下，与沉默株系wki相比转TaWK株系WK有较高的相对含水量，净光合速率、实际光化学效率、光下最大光化学效率指标。干旱胁迫下WK的抗氧化酶活性均高于受体和wki，显著降低了O2-、H2O2产生速率及含量，从而防止活性氧自由基伤害。转TaWK基因通过提高小麦叶片光合性能及抗氧化能力来增强小麦对干旱胁迫的耐性，研究结果为增强小麦旱地栽培提供重要理论指导意义。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Keywords1
1 引言2
2 材料与方法2
2.1 材料2
2.2 试验方法2
2.2.1 转基因小麦株系分子检测2
2.2.2 耐旱性相关指标测定3
2.2.3 数据处理及统计分析3
2.3 结果与分析3
2.3.1 转基因植株PCR分子检测2.3.2 转TaWK对小麦耐旱性的影响3
2.3.2.1 转TaWK对干旱胁迫下小麦叶片相对含水量的影响4
2.3.2.2 转TaWK对干旱胁迫下小麦叶片光合能力的影响4
2.3.2.3 转TaWK对干旱胁迫下小麦叶片叶绿素荧光特性相关参数的影响4
2.3.2.4 转TaWK对干旱胁迫下小麦叶片抗氧化系统能力的影响5
2.3.2.5 转TaWK对干旱胁迫下小麦根系形态及抗氧化能力的影响6
3 讨论与结论8
致谢 9
参考文献 10
转TaWK对小麦耐旱性的影响及其生理机制研究
引言
小麦是世界上种植面积和总产最大的粮食作物。中国是世界最早种植小麦的国家之一，小麦产量占我国粮食总产的比重大，在保障粮食安全中占有重要的地位[1]。随着全球气候变化，极端气候发生的频率增加，如低温、干旱 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
、渍水等逆境气候限制着我国乃至世界的作物生产，干旱是影响小麦生长和生产重要的生态因子[2]。干旱胁迫的频发严重的影响了我国冬小麦的生产，尤其在北方麦区。干旱会严重影响植物的正常水分代谢，导致其生长受阻，加快其衰老进程，导致作物减产。根系是植物吸收水分和养分的重要器官，植物的正常生长依靠地上部分的光合作用和地下部分的根系吸收水分及养分统一。在土壤水分亏缺的情况下，根系受到干旱胁迫刺激做出的一系列反应，促使植株做出相应的反应来适应这种逆境。有研究表明，在水分亏缺情况下植物的根系统更加庞大，跟土壤水的接触面积变大[3]。此外，初生根系在小麦前中期生长发育过程中发挥着重要的作用。在正常水分条件下，小麦初生根的一级分枝可达21.1%个/条，而干旱条件下比正常水分条件下增加38.5%，这说明干旱条件有利于小麦初生根上分枝的形成，这无疑对干旱条件下产量的形成具有重要作用[4]。
光合作用与植物的生长密切相关，水分是影响光合作用最重要的因子之一[5]。叶绿素是光合作用过程中重要的光合色素，小麦叶片中叶绿素含量的高低是反映其光合能力的一个重要指标[6]。在水分亏缺条件下，植物体内各种生理过程都会受到干扰，直接或者间接地影响到叶绿素的含量，所以叶绿素含量是衡量植株遭受干旱胁迫后受损程度的重要生理指标。植物体内的活性氧产生和清除处于一种动态平衡状态[7]。当植物处于逆境条件下，这种动态平衡遭到破坏，抗氧化系统清除活性氧能力下降，植物细胞中积累大量的活性氧，会导致细胞膜脂过氧化，破坏细胞的完整性，从而导致与细胞膜相关一系列生理活动受到抑制。研究结果表明，耐旱性强的品种其保护酶的活性较高[8]。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等；非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮等。
作物对干旱胁迫响应是一个十分复杂的过程，提高作物耐性基于认识作物耐旱性生理机制的基础上，然而，目前对作物耐旱性生理机制的研究还不完善。随着转基因技术的不断完善，借助基因工程手段将耐旱基因导入普通植株中，结合转基因育种和常规育种培育耐旱小麦品种成为一种有效手段[9]。虽然可以通过转入耐旱性相关转录因子或基因等来提高作物的耐旱性，然而，完善的小麦转基因技术体系尚未建立，小麦遗传转化技术还不能作为一项常规技术普遍应用。因此，在今后提高小麦耐旱性的相关研究中，主要考虑在完善小麦耐旱性生理机制深入分析的基础上，在小麦转基因研究中，着重提高小麦转化效率，从而有效提高小麦的耐旱性，稳定我国的粮食安全。
因此，研究如何通过转基因技术培育强耐逆性小麦品种对确保我国粮食安全有重要的理论和实际意义。WK是一个蛋白激酶基因，通过基因枪法导入小麦品种科农199中，获得了T5代转WK科农199阳性株系。本研究对含有WK的科农199小麦阳性株系在水分亏缺下进行与耐旱性相关生理生化指标的测定，以初步探究转WK科农199阳性材料耐旱的生理生化机制；并对其农艺性状和产量性状进行调查，以期为抗旱转WK基因小麦品种选育提供理论与方法参考。
2 材料与方法
TaWK是一个蛋白激酶基因，通过基因枪法导入小麦材料科农199中，获得了T5代转TaWK科农199阳性株系。本试验对含有TaWK的科农199小麦阳性株系对干旱胁迫响应的生理生化指标进行测定，以初步探究转TaWK科农199阳性材料的耐旱相关的生理生化机制，以期为抗旱转TaWK小麦材料选育提供理论与方法参考。
2.1 材料
转TaWK小麦材料WK、转TaWKRNAi材料wki和受体植株（科农199）。
2.2 试验方法
2.2.1 转基因小麦株系分子检测
在苗期取参试材料的新鲜叶片作为样品，用CTAB法提取样品DNA。已提取的DNA为模板进行PCR分子检测。PCR反应中所用的引物是依据WK序列设计而来。合成引物序列如下：
WKF: 5’GCTGCAGCGTTGCTTTCTT3’
WKR: 5’TCTCATAAATAACGTCATGCAT 3’
PCR扩增的目的片段长度为234bp。反应体系20ul：(TaAaRa) Premix Taq plus Dye12.5ul,上下游引物（10mmol/L）各1ul，模板1ul，补超纯水至20ul。PCR反应条件为：95℃变性30s，50℃退火复性30s，72℃延伸30s，35个循环，最后72℃延伸10min。

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