1.2抗旱耐盐碱转基因棉花

中国水资源的短缺，土壤盐渍化和频繁的极端天气严重影响作物的生产，此外，在有限耕地的前提条件下，粮棉征地的矛盾日益凸显，通过研究抗逆基因提高棉花的抗逆能力，将有效地提高土地利用率，拓展可利用土地资源。近年来，中国在抗旱耐盐碱基因的研究方面取得了一些重要进展。

1.2.1抗旱转基因棉花

水资源的日益缺乏，全球温室效应的不断加剧，对棉花生产带来了极大挑战，因此，抗旱基因的相关研究对于提高棉花产量和加强盐碱地及干旱地的开发利用具有极其重要的意义。吕素莲将来自大肠杆菌的编码胆碱脱氢酶(CDH)基因betA导入棉花，发现该基因能够显著提高转基因棉花的抗旱和耐盐性，通过棉花苗期和蕾期的渗透(干旱)及盐胁迫试验发现来自于盐芥的TsVP可以提高转基因棉花的抗渗透(干旱)和盐能力，该工作一方面为培育抗旱、耐盐棉花新品种创造了优异材料，为中国棉花生产和大面积的盐碱地开发利用作出了力所能及的贡献；另一方面为深入了解棉花抗旱、耐盐的分子机制提供了重要资料，开辟了新的途径。

曹燕燕等通过对rolB的功能研究，发现该基因不仅使转基因棉的茎粗明显提高，而且还使其生根能力明显增强，根/冠比显著大于对照，表现为根系更为强大，抗旱性更强。王娟对转ZmPIS棉花植株在苗期、蕾期和开花期的干旱胁迫研究表明转基因棉花的一些株系具有较强的渗透调节能力，其抗旱能力显著提高，转基因棉花植株具有较强的渗透调节能力，此外，王娟通过杂交，将来自大肠杆菌的编码胆碱脱氢酶(CDH)基因betA和来自于盐芥的TsVP聚合在一起，结果表明，转基因聚合植株与转单基因植株相比具有较高的耐旱性。吴伟在前人研究的基础上，对聚合ZmPLC1和betA的转基因聚合棉花进行耐旱性研究，结果表明，与野生型对照和转单基因对照株系相比，转基因聚合株系具有更高的干旱耐性，而且相比于野生型对照株系和转单基因对照株系，转基因聚合株系具有更高的籽棉和皮棉产量，这表明通过基因聚合手段提高植物抗逆性是可行的。杨云尧将MvP5CS和MvNHX1整合到棉花中，通过研究发现转基因株系能够提高棉花的抗旱能力。蔡永智在转基因棉花中对来源于葛兰菜的CBF1和来源于大肠杆菌的KatG进行功能研究，发现在干旱胁迫下，转CBF1和KatG棉花在光合作用、叶绿素荧光参数、生理生化以及农艺性状方面均表现出优良的生长和生理优势。说明这两个基因能通过提高抗逆能力来提高转基因棉花的产量。钱进等通过分析转MvNHX1的10个T5棉花株系在干旱胁迫后的生理指标和农艺性状，发现经干旱胁迫后转基因植株光合作用更强，根系更发达，吸收水的能力更强，农艺性状方面，转基因株系的有效铃数、有效果枝数、单铃重、皮棉、子棉和衣分等指标明显高于对照，这些株系可以作为后续遗传育种材料。

1.2.2耐盐碱转基因棉花

棉花是公认的耐盐、抗旱作物，克隆优良耐盐碱基因，导入棉花选育耐盐棉花品种，提高棉花对盐渍环境的适应能力，利用围垦改造的滩涂地，种植转基因耐盐碱棉花，是减轻土壤盐渍化危害以及开发利用沿海滩涂等盐渍化土地资源的重要途径之一，是缓解粮棉争地矛盾的重要策略。张慧军等将克隆自山菠菜的AhCMO导入泗棉3号棉花，盐胁迫试验结果表明，转AhCMO的棉花耐盐性显著优于对照组棉株，说明AhCMO提高了转基因棉花对盐胁迫的耐受性。大肠杆菌的betA编码的胆碱脱氢酶兼具有胆碱单氧化物酶和甜菜碱醛脱氢酶的功能。连丽君对转betA鲁棉研19的耐盐研究表明，betA的表达提高了转基因棉花叶片中甘氨酸甜菜碱的累积量，转基因棉花的耐盐能力明显提高。樊文菊对转ZmPLC1棉花和聚合ZmPLC1/betA棉花的耐盐性进行初步研究，通过水培、沙培和东营盐碱地种植，发现转ZmPLC1棉花的耐盐性高于野生型对照，转betA和ZmPLC1的聚合转基因植株，籽棉产量显著高于转ZmPLC1棉花、转betA棉花和野生型对照，以上工作表明，转ZmPLC1单个基因可以在一定程度上提高棉花的耐盐性，且聚合betA和ZmPLC12个基因后，棉花的耐盐性又进一步提高。因此，可以通过基因聚合的方法提高植物的耐盐性，为培育耐盐棉花新品种提供新的种质资源，也为研究多个耐盐基因相互作用及其调控机制提供新的试验材料。陈翠霞等利用花粉管通道技术将耐盐碱的罗布麻DNA导入鲁棉6号，从后代中筛选出棉花耐盐变异体山农011，对山农011及其杂种后代进行了抗盐遗传和基因效应分析，结果表明，变异体的耐盐性是由核基因控制的，其遗传基因效应以加性效应为主，并存在较大的加性互作效应。该耐盐变异体可作为一良好的抗盐种质材料利用。李雪林通过过表达对逆境起调控作用的转录因子基因SNAC1，系统地对转基因棉花植株进行抗逆性分析和鉴定，验证了SNAC1是具有耐旱及耐盐的转录因子基因。中国农业科学院生物技术研究所郭三堆课题组将具有自主知识产权的耐盐碱关键基因GhABF2(专利号：ZL200910158311.X)导入中国棉花主栽品种苏棉12号，创制出耐盐碱转基因棉花新品系8个，进入中间试验阶段。经过连续3年分别在山东、新疆两地进行的耐盐碱试验鉴定，获得4个综合农艺性状优良、耐盐碱性能突出的转基因棉花新品系。在0.40%—0.45%的盐碱条件下，受体棉花品种苏棉12出苗率只有32%，转GhABF2棉花新品系出苗率高达65%，单株结铃比受体增加3—4个，最终两者产量分别比其受体对照增加33%以上，具有较大的盐碱地生产应用潜力，该课题组还通过农杆菌介导棉花下胚轴遗传转化方法，将溶菌酶hel(抗病)、CP4-EPSPS(抗除草剂)和Na+/H+逆向转运蛋白基因(NhaDk3)同时导入棉花模式受体R15中，再生植物经过连续3代自交后，经抗草甘膦、抗棉花黄萎病及耐盐碱能力筛选，得到高抗棉花黄萎病、抗除草剂草甘膦及具一定耐盐碱能力的转基因棉花新品系T58-22。

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