摘要
棉花是重要的纤维和油料作物，干旱、低磷胁迫影响了棉花的产量和纤维品质。挖掘棉花抗旱、耐低磷基因并探究其在响应干旱、低磷胁迫中的机制，将有助于丰富人们对作物响应干旱和低磷胁迫的认知，为增强作物的抗旱、耐低磷特性提供基因资源。非特异性磷脂酶C(Nonspecific phospholipase C,NPC)是一类水解磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等磷脂类产生二酰基甘油(DAG)和相应的含磷的极性头部基团的蛋白酶，在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。在实验室前期克隆出陆地棉非特异性磷脂酶3a(GhNPC3a)基因的基础上，探究了 GhNPC3a在棉花应对非生物胁迫中的功能。 在甘露醇胁迫下过表达GhNPC3a拟南芥的主根根长与野生型对照相比提高21.20％。在土培干旱条件下，过表达GhNPC3a拟南芥叶片的叶绿素含量、相对含水量和植株干重与野生型对照相比分别提高28.55％、47.64％、41.90％,离体叶片失水率与野生型对照相比下调17.79％。在低磷胁迫下过表达GhNPC3a拟南芥的主根根长与野生型对照相比提高16.64％。低磷胁迫下的过表达GhNPC3a拟南芥干重、无机磷浓度和植株总磷含量与野生型对照相比分别提高88.27％、32.46％、29.06％。结果表明过表达GhNPC3a提高了拟南芥对干旱和低磷胁迫的耐受性。 利用VIGS技术沉默陆地棉‘中9807''GhNPC3a基因，在干旱胁迫条件下沉默GhNPC3a的植株(TRV:GhNPC3a)叶片的叶绿素含量、相对含水量、净光合速率、水分利用率和干重与空载植株(TRV∶00)相比分别下调37.96％、24.34％、20.28％、51.27％、52.13％,而离体叶片失水率和离子渗漏率分别提高20.25％、72.53％,结果表明GhNPC3a基因沉默后下调了棉花对干旱胁迫的耐受性。在低磷胁迫条件下，沉默GhNPC3a的植株(TRV:GhNPC3a)的株高、干重、根冠比、冠部干重和根系干重与空载植株(TRV:00)相比分别下调 10.72％、25.70％、29.41％、21.99％、42.14％,结果表明下调 GhNPC3a 基因表达降低了棉花对低磷胁迫的耐受性。 在PEG模拟渗透萌发实验中，过表达GhNPC3a棉花的萌发率、胚轴长、芽鲜重与野生型对照相比分别提高57.58％、40.33％、80.76％。盆栽苗期自然干旱条件下，过表达GhNPC3a棉花植株干重与野生型对照相比提高13.07％。盆栽花蕾期干旱条件下，过表达GhNPC3a棉花叶片的相对含水量、叶绿素含量、净光合速率、脯氨酸含量、可溶性糖含量和SOD酶活与野生型对照相比分别提高16.57％、50.26％、102.57％、96.48％、30.10％、31.45％,ATP含量、Rubisco羧化酶活性、NADPH含量和RuBP含量与野生型对照相比分别提高38.67％、34.92％、29.75％、67.77％,离子渗漏率、丙二醛含量、过氧化氢含量和超氧自由基产生速率与野生型对照相比分别下调17.69％、21.17％、31.81 37.08％,结果表明过表达GhNPC3a基因提高了棉花对干旱胁迫的耐受性。 综上所述，GhNPC3a可作为耐低磷或耐旱基因工程的候选基因，过表达GhNPC3a基因提高了棉花的耐旱性。
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