amiRNA技术沉默C-3氧化酶编码基因StCPD对马铃薯抗旱性的影响

CPD (constitutive photomorphogenesis and dwarf)基因编码C-3氧化酶,为油菜素内酯(brassinosteroid, BR)生物合成途径中的限速酶, 在植物响应逆境胁迫过程中具重要调控作用.本研究利用人工 microRNA (artificial mi-croRNA,amiRNA)技术,构建马铃薯CPD基因(StCPD)的干扰表达载体pCPB121-amiRcpd,通过根癌农杆菌介导法将其转入马铃薯栽培品种"紫花白",获得转基因植株(Ci1~Ci5),其中 Ci1和 Ci3的 StCPD基因干扰程度分别为 78%和90%.基因组织表达特异性分析表明,StCPD在马铃薯试管苗叶片中表达量最高,是茎和根中表达量的3.05倍和1.65倍.转基因植株株高、茎粗、根长、鲜重及薯的大小和鲜重等指标均较非转基因(NT)植株显著下降,表明 StCPD基因干扰表达后, 植株的长势明显受到抑制.模拟干旱胁迫处理下, 转基因植株叶片中丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量显著高于NT植株,而脯氨酸含量显著低于NT植株.转基因和NT马铃薯中,StCPD基因的表达量、MDA和脯氨酸含量均显著高于对照; 且随着胁迫处理时间延长, 基因表达量呈持续增强趋势, MDA 和脯氨酸含量随之增加.结果表明,StCPD基因干扰表达能明显降低马铃薯对干旱胁迫的抵抗能力,为进一步研究BR对马铃薯生长发育和对干旱胁迫的响应奠定了基础.