百合抗逆相关基因的研究进展.docx

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1、长江师范学院本科毕业设计（论文）百合抗逆相关基因的研究进展1引言百合，是单子叶植物亚纲百合科百合属植物的全部种类的总称。学名（Lilium brownii var. viridulum Baker），又称中庭、强蜀、山丹、中逢花、百合蒜和夜合花等，是多年生草本球根植物，属于百合科百合属（学名：Lilium）。它们大多集中在北半球温带地区，包括东亚、欧洲和北美。根据世界各地的统计数据，百合至少有120个物种，其中我国55种。在观赏价值方面，百合是一种古往今来受人们喜好的世界名花。它花姿高雅，叶片青葱秀丽，茎干亭亭玉立，是珍贵的切花新秀。在营养价值方面，百合可以鲜食干用，是中国传统出口的特产。它富

2、含还原糖、蛋白质、脂肪、淀粉、铁、钙、磷、维生素和秋水仙碱等多种营养成分。这些营养成分对我们身体的有非常好的营养滋补功能，还可以在一定程度上防治因秋季干燥的气候引发的多种季节性疾病。在药用价值方面，百合可以养阴润肺和清心安神功能。可是大多数欧洲和北美培育的观赏百合主要适宜在温凉湿润和软酸性环境中生长发育，对于盐碱、高温、低温、干旱等这样的非生物胁迫较为敏感。然而近年来百合的栽种面积在不断扩大，百合的病虫害防治技术又比较落后。因此很有必要研究百合抗逆的相关基因，为百合的增产、稳产提供理论依据。能够编码一些抗逆性物质的基因我们称之为抗逆基因，比如编码抗干旱物质、抗病毒等基因、抗高盐蛋白。抗性基因表

3、达后的物质有利于生物在盐碱、低温、高温、干旱等逆境环境下的生存。百合抗逆相关基因广义的定义为使百合产生抗逆物质的相关基因，包括百合自身抗逆的基因和外源基因转入使百合产生抗逆物质的基因。中国百合种植业发展非常迅速，已经成为一些地区重要的经济产业支柱。可是植物在生长发育过程中常常会碰到高温、低温、干旱、盐碱等不良环境条件的影响，致使植物水分缺失，严重影响植物的生长和发育，更为严重的时候会致使植物死亡。而另一方面，植物经过长期的逆境锻炼进化产生了一系列抵制不良环境的机制，即植物的逆境适应性1。一直以来，困扰百合产量的最重要问题是百合的病虫害。百合的病虫害问题又比较多，我们生活中使用化学合成和生物杀虫

4、灭菌剂对环境的危害非常大，不能很好地解决百合的病虫害问题。然而，由于长周期、低效率和有限的资源，我们常用的害虫抗病性育种计划使得实际生产的需求得不到满足。随着分子生物学技术的发展，将外来抗病害虫基因通过基因工程的手段引入到植物中，使转基因植物产生对抗虫害的抗性，成为了植物抗病虫害的一种最安全和最有效的方法2。百合是一种盐敏感的花，在生长和发育过程中很容易被盐害，因此需要深入研究百合的耐盐相关基因。华智锐3等研究将S6PDH基因利用根癌农杆菌法导入到麝香百合中，让该基因在百合植株体内表达，使百合在盐胁迫条件下的渗透调节能力得到了提高。经过筛选得到了具有抗盐性的百合植株，在短时间内使百合品种的抗性

5、得到改善，为研究百合植株的抗逆相关基因打下了一定的基础。百合喜欢凉爽湿润的气候，但在中国北方的大部分地区，夏天仍然很热。百合在高温下生长非常缓慢，植株抵抗力变弱，病虫害非常严重，这就使百合切花的质量和出产量受到一定是影响。夏季高温已经严重影响了我国百合的产业发展4。麝香百合(Lilium longiflorum)在百合花应用中非常有应用前途，它株形端直，花色纯白，形态柔美。然而麝香百合喜好湿润和软酸性土壤，由于它不耐寒，冬季则需在保护地或者温室中培养，这样一来生产成本也就很高。因此，在中国北方，受土地盐渍化、极端低温和季节性干旱等逆境条件的制约，麝香百合做为鲜切花大面积生产及绿化应用就会受到严

6、重的抑制5。中国是水资源短缺国家，而百合主产区内干旱缺水时常发生，水分缺失会直接影响植株生长发育，进而影响切花品质6-7。 我国是百合最主要发源地之一，百合种类丰富，生长需要的环境也不尽相同。而我国的土壤出现盐渍化、沙漠化和严重的水土流失等现象，并不利于百合的生长和发育。夏季高温和冬季低温也严重影响了百合的生长和发育。所以我国的土地环境和季节特点制约了百合切花质量和产量，因此有必要开展百合抗逆相关基因的研究。百合抗逆相关基因分为生物胁迫和非生物胁迫两大类，生物胁迫包括抗病虫害基因，而非生物胁迫包括抗盐胁迫基因、抗高温基因、抗低温基因、抗干旱基因。我从这两个大的方面进百合抗逆相关基因的研究进展进

7、行综述。对国内外有关百合抗逆相关基因的研究的文献进行借鉴和汇总，了解了相关研究工作者在这方面付出的心血。通过百合对抗逆相关基因研究进展的综述，也更能够理解本论文的理论意义和现实意义。了解了百合在生物胁迫包括抗病虫害和非生物胁迫包括抗低温、抗高温、抗盐胁迫和抗干旱等抗性环境中的生长特点。结合这些生长特点，更好地研究出百合抗逆相关基因的新品种，对百合抗逆相关基因形成一个比较系统的认识。随着分子生物学的深入发展和植物在基因工程技术与手段的提升，我国百合抗逆基因研究将会不断完善与深入，能够应用这些研究结果去解决百合在园艺产业中的实际问题，最终使百合能够增产、稳产。2生物胁迫2.1抗真菌病基因真菌性病害

8、在百合的病害中最为常见。至今为止，已经报道关于百合的真菌性病害总共有22种8。最为常见的真菌性病害主要是炭疽病、灰霉病、镰刀菌病和枯萎病等。百合有很多种真菌性病害，虽然药物控制的使用有一定的作用，但大部分都是以使用大剂量的药物为前提条件。所以，利用基因工程手段培养抗真菌病基因的百合新品种非常重要。开展基因工程的研究便于我们对抗真菌病百合的培养。在植物抗真菌病基因工程中，主要使用的基因包括：病程相关蛋白(PR)基因、核糖体失活蛋白(RIP)基因、利用植物的抗病基因(R)基因、草酸氧化酶基因、抗菌肤基因、钝化病原菌致病酶或毒素的蛋白质基因等9。百合在抗真菌性病基因中，现在研究的基因主要有几丁质酶基

9、因、-l,3-葡聚糖酶基因、天麻抗真菌蛋白基因和岷江百合Lr14-3-3基因等4种基因的研究。2.1.1几丁质酶基因和-1,3-葡聚糖酶基因在百合抗真菌病中的研究多数植物的病原真菌细胞壁的最主要的组成成分是几丁质和-l,3-葡聚糖。几丁质酶和-l,3-葡聚糖酶是病程相关蛋白(PR)基因，植物病原真菌细胞壁中的几丁质和-l,3-葡聚糖可以被它们降解。降解产生的细胞壁碎片具备诱导作用，能够刺激寄主植物的抗病。刘菊华10用鳞片叶作为外植体，经过农杆菌介导法和基因枪转化法将带有几丁质酶基因和-l,3-葡聚糖酶基因的工程菌转化到龙牙百合中，获得了转基因植株。南雪花11等将携带有菜豆几丁质酶基因和烟草-l

10、,3-葡聚糖酶基因的双价载体pBLGC转化兰州百合，并检测了转基因百合植株。2.1.2天麻抗真菌蛋白基因在百合抗真菌病中的研究天麻的生长是通过地下茎来提供营养物质，而它的地下茎能够与真菌共同生存。说明天麻体内具有可以防御和抵抗真菌的物质。在天麻顶生球茎中分离出来的一种抗真菌病的蛋白，称为天麻抗真菌蛋白(GAFP)，它让腐生真菌菌丝的生长繁殖受到抑制。目前该蛋白基因已经应用到植物的抗病基因研究中12。陈英13等人在烟草中转入了GAFP基因，并在转基因烟草植株中提取出GAFP蛋白。近几年来，在研究GAFP基因对百合植株的抗真菌病也有了进展。胡凤荣14在经过农杆菌的介导，在百合Sorbonne中转入

11、GAFP基因的载体pBin 35s GAFP，最后得到对真菌病产生抗性的百合植株。2.1.3岷江百合Lr14-3-3基因的研究李红丽15从岷江百合SSH CDNA文库中克隆得到Lr14-3-3的全长CDNA序列，然后对该序列进行了生物信息学上的分析。Lr14-3-3基因能够通过调节代谢合成的酶从而调控一些生理过程使植物产生抗性。在遭受到尖孢镰刀菌的侵染后，Lr14-3-3基因在岷江百合中的表达明显要比易感病的东方百合西伯利亚高。构建Lr14-3-3的植物表达载体pCAMBIA2300S-Lr14-3-3，使用根癌农杆菌介导法将它转入到烟草中表达，共获得到了39株Lr14-3-3转基因烟草阳性株

12、，然后经过温室培养得到5个转基因株系的T1代烟草。根据QRT-PCR分析，结果发现Lr14-3-3在5个转基因株系中都有很明显的表达。研究说明了岷江百合14-3-3基因Lr14-3-3在烟草中的超表达能够加强烟草对葡萄座腔菌、拟茎点霉属真菌和尖孢镰刀菌抗性。2.1.4岷江百合LrABCF1基因抗灰霉病的研究李绍华16选取岷江百合LrABCF1基因进行抗灰霉病的研究，在转基因和野生型的矮牵牛叶片上分别喷洒了带有灰霉菌孢子悬浮液。试验发现转基因矮牵牛对灰霉菌侵染的敏感性比野生型低得多，只是出现轻微的黄化现象，而接种后的野生型矮牵牛叶片上出现的水渍腐烂症状十分严重。根据叶片腐烂率的统计数据表明，野生

13、型矮牵牛植株的叶片腐烂率要显著高于转基因矮牵牛植株的叶子。研究者采用实时定量的PCR方法，检测接种叶片灰霉菌内基因BcActin的转录水平，以达到监测真菌生长情况的目的。数据说明，野生型植株叶片的BcActin基因转录度要远远高于转基因植株叶片。除此之外，与野生型植株相比，被灰霉菌侵染后的转基因LrABCF1植株的PhPRI，PhPR23和PhChiB防卫相关基因均上调表达，而且转基因植株在侵染灰霉菌36和48h时它们的表达量达到了最大值。这些结果表明，LrABCF1基因的过表达明显使转基因矮牵牛植株对真菌灰霉菌的抗性得到了增加。2.2抗细菌病基因百合细菌性病害常见的最主要有立枯病、细菌性软腐

14、病和枯萎病等。我们常见的百合细菌性病害症状主要包括百合植株枯萎、组织的坏死腐烂和畸形，细菌病的最重要病症是分泌脓状物17。植物在抗细菌病基因工程中，经常使用的目的基因主要有：溶菌酶基因、植物的抗病基因(R)基因、防御素基因、病程相关蛋白(PR)基因和裂解肤基因等。对于百合抗细菌病的研究在百合抗病基因工程中相对来说非常少。目前研究的方法是在植株体内转入动物防御素基因，植株得到抗细菌病相关基因后，能够增强自身对抗细菌病的抗性。李宝平18等用百合的鳞片作为外植体，将兔防御素NP-1基因导入到百合中，获得了具有抗性的百合植株。2.3抗病毒基因 自从Stewart在1896年对百合坏死条纹描述以来，到目

15、前为止经报道确认的百合病毒总共有18种，(类)植原体有1种19。最易感染的是百合无症病毒(Lily symptomless virus，LSV)、黄瓜花叶病毒( Cucumber mosaic virus，CMV)、百合斑驳病毒( Lily mottle virus，LMoV)等20。最近10年以来，科学家提出了很多关于植物抗病毒基因工程的方法21。2.3.1 CP基因和RNAi技术在百合抗病毒中的研究构成病毒颗粒的结构蛋白是外壳蛋白（CP），它可以把病毒基因组核酸包被起来；参与寄主的身份识别过程和调解病毒的运输。CP基因能够运用无毒的病毒蛋白来抑制病毒复制或引起宿主的抗性反应。Pham22等

16、使用基因枪法将LSV外壳蛋白基因转入到Snow Queen的中，并用GUS和磷酸转移酶作为基因和选择标记。经过愈伤组织诱导后，获得具有LSV的抗性百合植株。徐品三23等克隆出LSV外壳蛋白基因，成功地构建了RNAi载体。为了达到抗百合无症病毒的目的，他将载体采用农杆菌介导的方法转化到百合中，得到了抗LSV的百合植株。2.3.2病毒复制酶基因在百合抗病毒病中的研究将缺损病毒复制酶基因转入到百合植株体内，通过表达得到没有功能的缺损复制酶。然后与有功能的复制酶竞争，这样就达到了干扰病毒正常复制的目的。Lispky24 等将无毒的CMV复制酶基因通过使用基因枪法，将该基因导入到百合鳞茎的愈伤组织中，经

17、过PCR检测得到了百合阳性植株。Pejman25等将无毒的CMV复制酶基因(CMV2-GDD)采用农杆菌介导法转到百合Lilium Acapulco中，最后得到的4株百合植株的CMV抗性都非常强。2.3.3商陆抗病毒蛋白在百合抗病毒病中的研究从美洲商陆叶片中分离出来的一种碱性核糖体失活蛋白，称为美洲商陆抗病毒蛋白I(pokeweed antiviarl portein, PAPI)，通常称PAPI，它对多种动植物病毒具有广谱抗性26。近几年来，引发了很多研究工作者的注意和研究并广泛应用到抗病毒基因工程中。王进忠27等将美洲商陆蛋白(PAP)20基因通过使用根瘤农杆菌介导法导入到麝香百合叶片愈伤

18、组织中。试验获得了49株再生麝香百合植株，通过PCR检测，结果发现PAP基因转移到了麝香百合植株中。2.3.4岷江百合LrPR10基因和LrNAC转录因子基因的研究张响玲28在研究岷江百合中，发现了LrPR10基因在鳞茎中的相对表达量是最高的，而在嫩叶中最低。这种基因能被CMV和SA诱导表达，岷江百合经CMV病毒处理后，LrPR10基因的相对表达量在4d时达到了最大值，是处置之前的58倍；岷江百合经SA处理后，LrPR10基因的相对表达量在8h达到了最大值，是处置之前的34倍。这些结果都说明了，在岷江百合抗黄瓜花叶病毒（CMV）的防御反应过程当中，LrPR10基因起到了很重要的抗逆性作用。Lr

19、NAC转录因子基因在岷江百合嫩叶中相对来说表达量最高，在嫩茎中最低；CMV诱导LrNAC转录因子基因被上调表达，岷江百合经CMV处理后，LrNAC转录因子基因的相对表达量在4d达到了最大值，是处置之前的38倍。因此可知，LrNAC转录因子基因在岷江百合的抗黄瓜花叶病毒中参与了防御反应。2.4抗虫基因很长时间以来，抑制百合产业发展的最主要是虫害问题。百合的虫害很多，这些虫害问题因为使用的化学合成和生物杀虫灭菌剂对环境危害性很严重，所以并不能得到很好地解决。想要得到绿色环保和健康的百合，还是要从基因入手去培育抗虫相关的百合品种。在切花百合的种植中，主要是根螨、寄生线虫和蚜虫的危害性比较大29。在植

20、物抗虫基因工程中，植物凝集素基因在自然界广泛存在。它能在不改变被识别糖基的共价结构下，特异识别可逆结合糖类复合物的糖基部分，是一类非免疫蛋白30。唐东芹31等利用百合花丝的愈伤组织作为受体，将半夏凝集素基因pBIXPTA过农杆菌介导的方法转入到百合中，组织块培养3d后检测，发现基因的瞬时表达率为60%；然后又鉴定了培养了20d的组织块，检测出有1% 的GUS基因可以稳定地表达。林敬晶32利用农杆菌将蜡梅凝集素基因Cplectin转入到用麝香百合White- Elegance和Gelria百合基因组中。经过PCR分子检测，发现转基因百合植株有一部分显现出阳性。然后再做了抗蚜虫试验，实验结果发现麝

21、香百合White- Elegance和Gelria百合转基因植株的抗虫性比对照的未转基因植株高很多。3非生物胁迫3.1抗盐胁迫基因百合在生长和发育过程当中极其容易遭到盐害，属于盐敏感型的花卉，因此有需要深入开展关于百合耐盐性的研究。杨宇红33等将ERF转录因子的JERF3基因整合到麝香百合的基因组中，使该基因在转录水平上表达。对转基因百合植株进行耐盐性测定，测定结果表明转基因百合植株的耐盐性增强，这说明了JERF3基因在百合植株体内的超表达可以使转基因百合的抗盐性提高。华智锐34等将S6PDH基因采用根癌农杆菌介导的方法转入到麝香百合中，使S6PDH基因在麝香百合体内稳定表达，让麝香百合的渗透

22、调节能力在盐胁迫下得到了提高。经过筛选获得有抗性的株系，在较短的时期内实现了品种的抗性改良，为百合转基因植株的抗盐性机理奠定了很好的基础。结果表明，盐胁迫(10g/L NaCl)时间逐渐推延，转化苗的抗盐性也逐渐增强。陈莉等35在铁炮百合白天堂(Lilium longiforum White Heaven) 组培苗叶片中克隆得到一个抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)的CDNA序列。经过构建表达载体转化到拟南芥植株中。研究表明拟南芥转LIAPX基因植株清除活性氧的能力更强，拟南芥植株的耐盐性得到了明显的提高，说明LIAPX基因可以提高百合的抗盐性。师守国36等采用农杆菌介导法将抗坏血酸过氧化物酶(

23、APX)基因转化到兰州百合中，同时运用基因枪介导法将L-半乳糖-1，4-内酯脱氢酶（GLDH）基因转化到兰州百合，得到了兰州百合的转基因植株。研究结果证实了转基因植株的抗盐阈值有很显著的提高。李双等37将P5CS基因导入到百合基因组中，成功地得到了抗盐性强的转基因植株。有关文献报道，MAPK基因与植物耐盐性有着密切关38。蔡东等39在卷丹百合中，通过在不同浓度的盐胁迫下确定了盐浓度的阈值。运用同源克隆技术和RACE技术获得到盐阈值处理下百合的MAPK基因保守区，并对该保守区进行了生物学信息分析。结果表明，克隆得到的基因是百合促分裂原活化蛋白激酶基因(LiMAPK)。在亲缘关系和敏感性相近植物中

24、，MAPK基因的氨基酸序列同源性较高，这也就预示了MAPK基因与植物抗逆性有关。3.2抗高温基因 夏季酷热的天气会影响百合植株的生长发育，我国百合产业的发展也受到了夏季高温的影响。在受到高温胁迫时，植物体内的热激基因表达非常快，热激蛋白也累积得非常迅速。相关蛋白在分子伴侣热激蛋白的作用下重新发生折叠、组装、胞内分配和降解，热激蛋白还可以修复受损的蛋白40。热激转录因子（heat shock transcription factor，HSF）的作用是调控热激蛋白的表达。宫本贺41等利用荧光定量PCR的方法分析了LlHsfA1表达模式，结果表明常温下该基因可在根、鳞茎和叶片中表达，说明该基因为组成

25、型表达；经过42热激处理1到12h后，该基因的表达量在叶片中出现“上升-下降”交替变化的趋向。根据亚细胞定位，结果表明LlHsfA1是定位在细胞核和细胞质中。辛海波等42以铁炮百合（Lilium longiforum）白天堂为材料，用RACE方式获得了一个热激转录因子A 家族基因全长序列。这个基因含有一个可以编码350个氨基酸的开放阅读框。对该氨基酸序列进行聚类分析以后，发现该基因和HSFA2序列同源性较高。据此推测，克隆获得的基因是一个新的HSFA2成员。同功能明确的番茄和拟南芥的HSFA2序列比对分析，发现该基因拥有热激转录因子的典型结构域和调控元件。经过RT-PCR对该基因的时空表达模式

26、进行了分析，结果表明：在37条件下处置1h，检测到该基因在根、鳞茎、叶中表达；在37下处理叶片0.5到12h检测到都表达。易瑾等43用铁炮百合（Lilium longiforum）白天堂的组培苗叶片为材料，采用RACE方式获得了一个热激转录因子（heat shock transcription factor，HSF0）基因LlHSF1的cDNA全长序列。该序列全长1068bp，推测该序列有一个780bp的开放阅读框（ORF）编码260个氨基酸。对推测出的氨基酸序列与其它已知物种的HSF进行对比，发现该基因也有热激转录因子具有的典型结构域和调控元件。推断克隆获得的基因是一个新的热激转录因子成员，

27、命名为LlHSF1。再经过荧光定量PCR分析，结果表明：常温下该基因在百合根、鳞茎、叶中都能表达，但是在叶片中的表达量较高；最后经过实时荧光定量PCR分析，在42条件下处置1到12h，在叶中该基因表达量仍然在增加。百合在热激后HSF1表达量升高，说明HSF1热激转录因子会受到高温诱导，在热激反应中起到了调节作用。通过克隆得到的百合的LlHsfA2和A1类Hsfs的一个成员LlHSF1，它们均为A类Hsf但分属于两个亚家族。辛海波44等采用铁炮百合白天堂作为试验材料，采用RACE的方式克隆到1个热激转录因子（Heat shock transcription factor，HSF）A 家族全长基因

28、，命名为LlHSFA2b。通过荧光定量PCR分析，结果表明：在百合根、鳞茎和叶片中该基因全都受热激诱导表达，而且表达量没有存在很明显的差别；在37热激处理下，与之前报道的LlHSFA2a对比，LlHSFA2b表达时间点和表达量峰值都提早了。这些结果表明，本次实验中克隆出的新的HSFA2编码基因与LlHSFA2a对比，该基因可能参与到百合初期的热信号传导进程中。经过寡聚化，HsfA1和HsfA2构成了超级激活复合体，进一步使热激基因的表达增强。高永鹤45用东方百合Siberia作为研究试材，将逆境启动子DREB2A基因采取农杆菌介导的方法转入到东方百合Siberia百合基因组中。对获得的阳性植株

29、进行分子检测，增殖快繁转基因植株以后，再进行转基因植株的抗热性鉴定。在转基因植株和对照植株继代培育30d后，观察它们的形态。并对它们进行24h不同温度梯度处置，以25为对照，再设置29、33、37、41，测定出各项抗热的相关生理指标。结果表明，转基因植株的外部形态和对照的植株没有显著的不同，然而两者在生理指标上存在一定程度上的差别。综合生理指标来分析，可以看出转基因植株的耐热性比对照植株要高。Jiahui Liang46等人通过研究单子叶植物，证明了DREB2类的AP2型转录因子在在热胁迫反应中会发挥作用。从百合（Lilium longiflorum）中得到一种新颖的DREB2（LlDREB2

30、B）基因，LlDREB2B受到热，冷，盐和甘露醇胁迫诱导的，具有转录活性。它位于细胞核内，可以结合脱水反应元件（DRE），并参与到热响应HsfA3途径中。将该基因转入到拟南芥中，发现过表达拟南芥中的LlDREB2B激活表达下游基因，显著提高了拟南芥的耐热性。李国庆47等用耐热性较好的麝香百合品种百天堂(White Heaven)的组培苗作为试材，克隆得到了目的基因LlbZIP1，发现LlbZIP1在百合叶片中的表达受高温的显著诱导。对克隆得到的LlbZIP1基因的转录激活活性、亚细胞定位和基因功能进行检测，为百合耐热性的提高提供了候选基因。从麝香百合中克隆得到5个百合钙信号通路相关的钙调蛋白(

31、LlCaM)基因，LlCaM3受热激诱导上调比较显著；LlCaM3异源过表达拟南芥，能够诱导下游耐热相关的转录因子和热激蛋白的表达，从而提高拟南芥的耐热性。陈莉48向麝香百合中导入了耐热的相关基因Mn-SOD，通过高温胁迫处理后，发现所获得的转基因百合耐热性有了显著的提高了。3.3抗低温基因低温环境严重影响了百合的生长发育，而目前百合是国际市场上最流行的鲜切花之一。北方气温低对百合的生长并不好，甚至会影响百合的产量，所以有必要在北方的春天和冬日对切花百合大棚进行人工加温，但是这样会耗掉太多能源和浪费很多人力，也无益于环境保护。因此，研究抗低温相关基因对筛选百合抗寒品种有非常重要的指导作用，在百

32、合的抗性育种方面也提供了重要的理论依据49。张莹莹50采用农杆菌介导法，将E12强组成型启动子和rd29A诱导型启动子连接的DREB基因转化到东方百合中，得到东方百合的阳性植株，为百合抗寒性的提高做了非常好的研究。为了解逆境条件下麝香百合DREB1基因的表达模式，周莹51采用低温胁迫的方式，用半定量表达分析了这类基因的表达情况。结果在4低温的条件下，在24h时麝香百合DREB1基因表达量最大；在没有达到24h以前，DREB1基因的表达量会跟随着时间的增加而增多；24h到达最大值以后，表达量又会跟随着时间的逐渐增加减少；到96h时，表达量变得非常低。研究发现，在没有对麝香百合进行低温处理时，DR

33、EB1基因没有表达，表明该基因受到了低温的诱导。DREB1基因在低温胁迫了96h后继续有表达，这就表明了麝香百合具有一定的抗寒性。然而基DREB1因在此刻的表达量很弱，这就说明了麝香百合不可以忍受长时间的低温胁迫，同时解释了麝香百合在冬季地上部分枯萎。陈丽静52在毛百合鳞茎中克隆出了GPAT基因，经过和柑桔、南瓜、范麻等植物的GPAT基因序列进行同源性的比较。证明了克隆到的基因是百合甘油-3-磷酸酰基转移酶基因（LiGPAT），这就预示了GPAT基因与植物的抗冷性有关。陈丽静53通过研究表明，低温胁迫能够促使王百合(lilium regale) 的GPAT基因快速表达，以此提高膜脂不饱和度，从

34、而增强百合的耐寒性。颜楠楠54用新铁炮百合作为实验材料，设计了百合GPAT基因全长序列的PCR引物和强交探针。从时空方面，使用qRT-PCR技术研究了百合GPAT基因在不同的温度胁迫下的表达模式。经过研究百合的GPAT基因在苗期，开花期，绿果期的转录，分析了百合GPAT基因转录水平与生长之间的关系，验证了新铁炮百合GPAT基因的抗寒能力。袁迎迎55对岷江百合的抗逆性进行探究，研究结果表明在适应低温胁迫时，岷江百合的蛋白激酶基因lily ABC1起到应答作用。3.4抗干旱基因百合是世界主要的商品花卉，在中国各地种植广泛56。然而中国水资源短缺，在百合主产区内干旱缺水时常发生，水分的缺失会直接影响

35、百合生长发育，进而影响切花品质6-7。朱艳玲57等研究了在PEG6OOO干旱胁迫下，百合组培苗转S6PDH 基因与未转基因的百合组培苗的生理变化。结果表明，转S6PDH 基因百合的各项生理指标都要比非转基因百合的生理指标好，这就说明了转S6PDH基因在百合的抗旱中有很重要的作用。张焕58等用亚洲百合耀眼作为试验材料，将耐逆基因GsZFP1采用农杆菌介导法导入到亚洲百合中，成功地建立耀眼高频再生和遗传转化系统。通过抗性挑选、PCR 检测和RT-PCR 检测，获得亚洲百合的转基因阳性植株。干旱胁迫处理获得的阳性植株，分析转基因植株在干旱胁迫下生长发育的情况，培育出抗干旱的亚洲百合转基因的新植株。结

36、果表明，GsZFP1基因可以使亚洲百合耀眼”的耐干旱性提高。袁迎迎55等探究了岷江百合lilyABC1基因在抗非生物胁迫过程中的作用，研究了lilyABC1基因在抗旱胁迫条件下的表达模式。结果发现，lilyABC1基因对干旱胁迫并没有响应，推断出该基因与岷江百合的耐旱性可能没有直接的关系。为了证明lilyl4-3-3基因在岷江百合抗旱性中的作用，又研究了该基因在干旱胁迫下的表达。结果表明，在干旱胁迫下lilyl4-3-3基因有响应，推断出该基因与岷江百合的耐旱性存在一定的关系。闫笑59等对获取得到抗逆相关基因P5CS-F129A的东方百合索邦单拷贝转化株系L89和双拷贝株系L31进行组培继代培

37、育和温室种植，对目的基因的稳定性和百合在干旱胁迫处理下的表型以及生理指标都进行了检测。结果表明转P5CS-F129A基因的百合植株的耐旱性和遗传稳定性都很强，这对培育百合抗逆性新品种有非常的重要意义。4存在的问题和展望4.1存在的问题4.1.1研究比较滞后病虫害、盐胁迫、高温、低温、干旱等逆境条件严重制约了百合的生长和影响了百合的切花质量。虽然我们在百合抗病害基因工程方面取得了一些进展，但是与水稻，烟草和拟南芥等植物相比，百合在抗病虫害基因方面的发展还是比较滞后。不管是在抗生物胁迫基因方面，还是在抗非生物胁迫方面，关于百合的抗逆相关基因研究得还是比较少。比如，在基因工程研究方面，对于百合的抗细

38、菌病害目前最主要的研究还是集中在防御素；抗虫害基因方面也还仅仅是局限于对凝集素的专研。有的研究方法抗性还比较专一，使抗性变得广谱仍然是今后要继续努力的方向。百合在抗逆相关基因方面的研究还是起步阶段，至今报道的抗逆相关基因还比较少。总地来说，我们对百合抗逆相关基因了解得还不是很全面，很难从根本上解决逆境对百合造成的危害问题。4.1.2缺少验证性研究大部分关于百合抗逆基因的研究还停滞留在基因的克隆上，对于基因的功能缺乏足够的验证研究。有的抗逆基因在怎样接受胁迫信号和如何调控表达，也是目前存在的一个问题。在华智锐研究的百合转S6PDH基因的抗盐性鉴定中，转化苗的SOD、POD、CAT 、APX活性比

39、非转化苗始终要高，说明转化苗酶活性的增强应该与S6PDH基因抗性的表达存在一定的关系，可是作为渗透调节物质合成的关键酶S6PDH基因与植物的抗氧化系统存在什么样的联系还需要进一步的试验研究来证明。百合抗逆基因的研究，有的停留在对克隆出来的基因进行研究；有的是与其他植物同源序列的相似程度对比；有的是将自身的抗逆基因转到拟南芥植株中来推断该基因是否与抗逆有关，缺少百合对抗逆基因的验证性研究。4.1.3加强百合的田间性状调查和抗性机制相结合的研究如何应用抗逆基因在百合植株上产生抗性，促进百合产业的发展才是我们的根本目的，但目前我们对百合抗逆基因的研究还停留在实验室阶段。对百合抗逆基因的研究主要集中在

40、基因克隆上的研究，对于基因的功能缺少足够的验证研究，对抗逆性研究的全面测试比较缺乏。我们应当采取百合的田间性状调查和百合抗逆基因遗传转化研究相结合的方式，才能够真实客观地反映出百合在生物胁迫和非生物胁迫中产生的抗性。因而，尽快地将百合抗逆相关基因的遗传转化工作转移到室外田间也将是今后研究的重点。提高抗逆基因的转化效率，增强百合的田间性状调查和抗逆基因相结合的研究、运用转基因技术进行更好地百合抗逆基因研究以及从分子水平上进一步完善百合抗逆相关基因的研究，将会称为百合抗逆转基因技术的研究趋势和研究重点。4.2展望目前对于百合的抗性研究已经逐步转移到研究百合的抗逆基因上，并逐步开始运用抗逆基因来培育

41、百合抗逆新品种。对于百合抗逆相关基因的研究目前主要从这两个方面来研究：一是将外源基因转入到百合植株内，使抗逆基因在百合植株体内表达产生抗性；二是从百合植株内克隆得到抗逆基因，再将抗逆基因转入拟南芥、番茄和水稻等植物中过表达来验证百合抗逆基因产生的抗性。尽管国内在百合抗逆相关基因的研究还比较滞后，但是我相信随着以后分子生物学的深入发展和植物在基因工程技术与手段的提升，我国百合抗逆基因研究一定会不断完善与深入，必将促进国内百合产业的发展。运用目前的研究方法进一步改善百合的转基因技术和完善高频的基因转化受体系统，研究出百合的抗逆品种相关的抗逆基因，利用转基因技术培育我们需要的百合抗逆新品种。在基因的

42、研究上，不单单停留在克隆上，而是有充足的理论和试验研究结果来验证。能够对百合的特异性有深刻的认识，而不再是参考拟南芥、番茄等模式植物的研究结果来推断百合的抗性。相信随着百合抗逆相关基因的深入研究，百合的转基因体系和相关理论将会变得更加完善，百合抗逆相关基因的研究定会取得进一步的发展。最后希望研究出来的百合抗逆相关基因，能够运用到现实生活中。切实地解决百合严重的病虫害问题；增强百合在盐、高温、低温和干旱胁迫下的抗性；为百合的生长发育提供更好的生长环境。大力加强百合的合理种植，应用国内外的研究成果推动我国百合产业的发展。参考文献1陈秀晨, 熊冬金. 植物抗逆性研究进展. 湖北农业科学. 2010,

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