摘要：為了研究轉基因棉花品系3H-52抗旱性的改良，在全生育期旱棚種植條件下，對轉基因棉花品系3H-52及其受體品系的生理指標和農藝性狀進行測定。結果表明，轉基因棉花品系3H-52的葉片細胞相對含水量、游離脯氨酸含量較其受體品系WC有所提高，丙二醛含量有所降低，株高較受體品系增加，表明轉基因棉花品系3H-52的抗旱性較其受體有一定提高。轉基因棉花品系3H-52的皮棉產量和受體品系間差異不明顯，該品系還需進一步選育改良。

　　關鍵詞：干旱脅迫;轉基因品系;受體品系;抗旱性

　　干旱是棉花生產的主要限制因素之一。通過提高棉花品種的抗旱能力來增加產量與經濟效益、節約資源和改善環境，是我國棉花產業持續高效發展的重要措施[1]。EDT1基因是植物特有的一類homeodomain-start轉錄因子，在野生型擬南芥和煙草中過表達EDT1不但顯著增強抗旱性與改良根系構型，還顯著提高光合效率和水分利用率[2]。山西省農業科學院棉花研究所與中國科技大學合作將EDT1基因導入常規棉花品系WC中，獲得轉基因抗旱棉花品系3H-52。

　　農作物論文投稿刊物：《棉花學報》由中國科協主管，中國農學會主辦。國際刊號CN：41-1163/S，國際刊號ISSN：1002-7807。報道我國棉花基礎研究和應用基礎研究進展為主，展示我國棉花學術動態和研究進展。讀者對象：全國各科研院所及與棉花相關學科的科研人員、大專院校師生、基礎科技人員。

　　受體棉花品系WC是山西省農業科學院棉花研究所經過組織培養選育的一個易于分化再生的棉花品系。由于利用農桿菌介導對棉花進行外源基因遺傳轉化受基因型限制，絕大部分棉花品種都不能得到再生株，目前利用農桿菌介導法對棉花轉基因常用WC等幾個品系。轉基因棉花品系3H-52已完成轉基因安全評價的中間試驗，即將進入環境釋放試驗階段。筆者研究3H-52棉花品系的抗旱性，能夠進一步驗證利用轉外源基因EDT1途徑創制優良抗旱棉花種質的可行性，對于創制優良抗旱棉花品系，加快棉花抗旱育種進展具有重要意義。

　　1材料和方法

　　1.1試驗材料

　　轉EDT1基因棉花品系3H-52和受體棉花品系WC均為山西省農業科學院棉花研究所生物技術室通過轉基因技術和組織培養技術選育得到。

　　1.2試驗方法

　　試驗于2019年在山西省農科院棉花研究所牛家凹試驗農場旱棚進行，轉基因棉花品系3H-52和花品系3H-52已完成轉基因安全評價的中間試驗，即將進入環境釋放試驗階段。筆者研究3H-52棉花品系的抗旱性，能夠進一步驗證利用轉外源基因EDT1途徑創制優良抗旱棉花種質的可行性，對于創制優良抗旱棉花品系，加快棉花抗旱育種進展具有重要意義。

　　1.3測定項目及方法

　　于花鈴期測定葉片細胞相對含水量、游離脯氨酸(Pro)含量及丙二醛(MDA)含量;于吐絮期測量株高和皮棉產量。葉片細胞含水量測定采用恒重法，游離脯氨酸(Pro)含量測定采用酸性茚三酮法，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法[3-4]。

　　2結果與分析

　　2.1轉基因品系

　　3H-52及其受體品系WC花鈴期葉片細胞相對含水量比較花鈴期是棉花對水分較為敏感的時期，經過從苗期開始的干旱脅迫，棉花葉片細胞相對含水量有了一定的減少。葉片細胞相對含水量是反映植物耐旱性的重要指標，對抗旱育種的選擇具有特殊的意義[5-7]。干旱脅迫下轉基因棉花品系3H-52的葉片細胞相對含水量與其受體品系葉片細胞相對含水量表現出顯著差異。3H-52的葉片細胞相對含水量極顯著高于WC，表明轉入EDT1基因，棉花品系的抗旱性有一定提高。

　　2.2轉基因品系

　　3H-52及其受體品系WC花鈴期游離脯氨酸含量比較游離Pro作為滲透調節物質大量積累，對于棉花適應干旱造成的滲透脅迫有重要意義[8-9]。經過長期的干旱脅迫，轉基因棉花品系3H-52與其受體品系WC表現出顯著差異。3H-52的游離Pro平均含量為90.363μmol/g，WC的游離Pro平均含量為84.180μmol/g，游離脯氨酸對干旱脅迫較為敏感，無論轉基因品系或其受體，在高度干旱脅迫下，游離脯氨酸含量大量增加，2個品系之間差異達極顯著水平。

　　2.3轉基因品系

　　3H-52及其受體品系WC花鈴期丙二醛(MDA)含量比較干旱脅迫會對植物的細胞膜造成傷害，MDA是膜脂過氧化作用產生的，可作為植物受害程度強弱的指標之一[10-12]。隨著脅迫程度加深，植物體內丙二醛的含量會增加。在苗期至花鈴期干旱脅迫下，轉基因棉花品系3H-52及其受體品系WC體內的丙二醛含量均有增加，3H-52的丙二醛含量為0.049μmol/g，WC的丙二醛含量為0.052μmol/g，2個品系丙二醛含量差異達極顯著水平。可以看出，WC的受害程度較重。

　　2.4轉基因品系

　　3H-52及其受體品系WC株高比較干旱脅迫對棉花的農藝性狀有一定的影響，其中株高是比較敏感的一個性狀[13-14]。干旱脅迫下棉花株高會有一定的降低，轉基因棉花品系3H-52高于其對照受體品系WC，差異達極顯著水平，同樣表明轉入EDT1基因，棉花的抗旱性有一定提高。

　　2.5轉基因品系

　　3H-52及其受體品系WC皮棉產量比較皮棉產量是棉花抗旱育種的最終目標，也是棉花品種抗旱指數評價的重要指標[15-16]。全生育期干旱脅迫下，轉基因棉花品系3H-52的皮棉產量與受體品系并無顯著差異，表明轉基因品系的抗旱性有一定提高，但其距應用于生產還有一定差距，還需進一步選育提高。

　　3結論與討論

　　EDT1基因是從擬南芥抗旱突變體中分離克隆的，其在擬南芥中過量表達可促使野生型擬南芥根系伸長、氣孔密度減少，顯著提高了野生型擬南芥抗旱耐鹽性。在轉基因煙草、水稻、大豆、楊樹、玉米和小麥中EDT1的抗旱功能已得到可靠驗證。將EDT1基因導入棉花以后，對轉基因棉花品系的抗旱性鑒定非常重要。棉花的抗旱性是一個復雜的數量性狀，選擇合理的指標性狀是抗旱性鑒定的關鍵，對此國內外學者在指標選擇上從各個方面做了大量研究，主要有生理生化指標、農藝性狀指標等，研究表明，生理生化指標更能準確反映抗旱性;農藝性狀指標更能反映育種價值和生產潛力;選擇部分生理生化指標和農藝性狀指標相結合綜合評價，可以兼顧抗旱性與產量潛力，是比較合理的鑒定方法等[17-18]。

　　在長期棉花抗旱育種實踐的基礎上，本試驗選擇幾個對干旱脅迫較為敏感的生理指標和與棉花抗旱育種目標關系緊密的農藝性狀指標進行檢測鑒定。結果表明，轉基因棉花品系3H-52與其受體棉花品系比較，抗旱性有一定提高，但其皮棉產量還不高，農藝性狀還需進一步回交改良。植物抗旱性雖然是一個復雜的數量性狀，但是轉入EDT1基因對于提高植物抗旱性的效果還是比較明顯的，表明轉基因抗旱育種是一個非常有效的抗旱育種途徑。

　　參考文獻：

　　[1]南建福，劉恩科，王計平，等.苗期干旱和施肥對棉花生長發育的影響[J].棉花學報，2005，17(6)：339-342.

　　[2]吳慎杰，張換樣，李靜，等.過量表達EDT1提高棉花耐旱性的初步研究[C]//中國作物學會.2015年學術年會論文摘要集.北京：中國作物學會，2015：121.

　　[3]郝建軍，康宗利，于洋.植物生理學實驗技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

　　[4]張憲政.植物生理學實驗技術[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1989.

　　[5]劉光輝，陳全家，吳鵬昊，等.棉花花鈴期抗旱性綜合評價及指標篩選[J].植物遺傳資源學報，2016，17(1)：53-62.

　　[6]蘭巨生.農作物綜合抗旱性評價方法的研究[J].西北農業學報，1998，7(3)：85-87.

　　[7]馮方劍，宋敏，陳全家，等.棉花苗期抗旱相關指標的主成分分析及綜合評價[J].新疆農業大學學報，2011，34(3)：211-217.

　　作者：李靜，張換樣，朱永紅，吳慎杰，秦麗霞，竹夢婕，焦改麗