24 resultados para A. tumefaciens
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Oxalate decarboxylases (OXDCs) (E.C. 4.1.1.2) are enzymes catalyzing the conversion of oxalate to formate and CO2. The OXDCs found in fungi and bacteria belong to a functionally diverse protein superfamily known as the cupins. Fungi-originated OXDCs are secretory enzymes. However, most bacterial OXDCs are localized in the cytosol, and may be involved in energy metabolism. In Agrobacterium tumefaciens C58, a locus for a putative oxalate decarboxylase is present. In the study reported here, an enzyme was overexpressed in Escherichia coli and showed oxalate decarboxylase activity. Computational analysis revealed the A. tumefaciens C58 OXDC contains a signal peptide mediating translocation of the enzyme into the periplasm that was supported by expression of signal-peptideless and full-length versions of the enzyme in A. tumefaciens C58. Further site-directed mutagenesis experiment demonstrated that the A. tumefaciens C58 OXDC is most likely translocated by a twin-arginine translocation (TAT) system.
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本文报道农杆菌转化毛白杨的高效遗传转化系统的建立。所用农杆菌菌株为:1.发根农杆菌R1000,含有Ri质粒pRiA4b。2.发根农杆菌R1000(pTVK85),是菌株R1000中除含有pRiA4b外,并兼容一个带有超致病区(Supervirulent region)的质粒pTVK85。3.根癌农杆菌C58C1(pBZ693),其质粒pBZ693是改建过的Ti质粒,载有T-DNA基因1和基因2。将毛白杨外植体分别与上述菌株在MS+0.5ppm激动素培养基上先培养2天后,转移至MS+500ppm氨噻肟头胞霉素的培养基上。一个星期后即有根从外植体上产生。根癌农杆菌诱导的根形态明显与发根农杆菌诱导的根不同。R1000(pTVK85)诱导生根的外植体可占供试外植体总数的59%。转化的根有的可自发地形成不定芽或愈伤组织。通过培养基中激素的调整,可使转化的根系统100%再生出不定芽,并可由这些不定芽得到完整植株。转化植株的各克隆之间表型差异很大。有的地上部形态正常,仅根系与未转化植株有所不同。有的节间短、叶片多、顶端优势弱、根系发达而多发枝、多根毛。但所有转化植株皆无皱叶现象,其叶片形态与正常植株无异。普遍地有根生于植株的培养基平面以上部分的现象。取三个克隆的植株进行Southern杂交,其中两个为杂交阳性,表明确已被转化;另一个克隆为杂交阴性。
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从4-5天龄青花菜(Brassica oleracea var.italica)下胚轴游离原生质体,经纯化后培养在简化的KMsP培养基上,原生质体分裂形成了细胞团;同时,对影响外源DNA入子叶和下胚轴原生质体后瞬间表达强度的若干因素作了较详细的研究,这些因素包括转化介质中二价阳离子的种类和浓度、PEG溶液的浓度以及PEG溶液的pH值, 为进一步进行原生质体水平上的细胞遗传转化创造了条件。 以青花菜(Brassica oleracea var.italica)子叶和下胚轴为外植体材料,进行了根癌农杆菌介导的遗传转化研究。在建立了子叶和下胚轴外植体组织培养的高频率植株再生系统的基础上,用携带有双元载体质粒的根癌农杆菌(Asrobacterium,tumefaciens)A208sE感染青花菜子叶和下胚轴,对根癌农杆菌的感染过程以及影响抗性芽分化频率的诸多因素作了详细研究,再生了具有卡那霉素抗性的完整转化植株。Dot Blot分析表明NPTⅡ酶活性的存在;以pROA93经EcoRI /HindⅢ酶切产生的gus基因片段(约2.6Kb)为探针进行Southern Blot分子杂交,结果表明gus基因已整合到植物细胞基因组中,并且得到了表达。
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植物血红蛋白在共生固氮根瘤中主要是对固氮酶进行嫌氧保护,确保固氮酶活性,在植物根中协助氧的运输或作为感觉氧压的信号分子.豆科植物凝集素功能之一是对相应专一的根瘤菌有识别作用,并有利于根瘤菌的聚集和侵染。本论文将非豆科结瘤植物Parasponia andersonii血红蛋白基因及豌豆凝集索基因转入水稻,目的是此二基因表达后,豌豆凝集素可聚集、识别豌豆根瘤菌,并有助于它们的侵染,血红蛋白则可对根瘤菌固氮酶进行嫌氧保护,保障其发挥固氮作用,从而为实现水稻结瘤和固氮打下初步基础。 本论文将带有Parasponia红蛋白基因的pL305质粒,带有潮霉素磷酸转移酶基因及Parasponia红蛋白基因的农杆菌双元载体质粒pLX412-Hb用花粉管通道法转化水稻l用pLX412-Hb和带有Bar基因、豌豆凝集素基因、Parasponia红蛋白基因的质粒pLHB用基因枪法转化水稻幼胚及愈伤组织,带有pLX412-Hb的Agrobactmum tumefaciens LBA4404转化烟草,得到如下结果: 1.用pL305质粒花粉管通道法转化水稻,运作1512朵花,得到707粒种子.将230粒种子萌发,发芽220粒;白化苗4株,成苗206株;计发芽率96%,白化苗率1.7%,成苗率90%。取120株提取DNAParasponia红蛋白基因为探针进行点杂交,有6株为阳性结果,阳性率5%.再取4株DNA杂交阳性植株DNA以Parasponia红蛋白基因为探针进行Southem杂交,有3株有阳性结果,阳性率为75%,照此推算转化植株约占总植株的4%.目前,这些转基因植株已开花结实。 2.用pLX412-Hb质粒花粉管通道法转化水稻,运作743朵花,得到340粒种子。将120粒种子萌发,发芽117粒,白化苗3株,成苗111株;计发芽率97. 5%,白化苗率2. 5%,成苗率92. 5%.取30株提取DNAParasponia红蛋白基因为探针进行点杂交,有4株为阳性结果,阳性率13%。再取4株DNA杂交呈阳性的植株DNA以Parasponia红蛋白基因为探针进行Southern杂交,有2株有阳性结果,阳性率为50%,照此推算转化植株约占总植株的7%。目前部分转基因植株巳开花结实. 3.用pLX412 - Hb质粒基因枪法转化水稻幼胚及愈伤组织,抗性筛选得到15株再生植株,以Parasponia红蛋白基因为探针进行点杂交,有14株为阳性结果,阳性率93%.取7株DNA杂交呈阳性的植株DNA以Parasponia红蛋白基因为探针进行Southern杂交,都为阳性结果,阳性率为100%,照此推算转化植株约占总植株的93%.目前,部分转基因植株已开花结实. 4.用pLX412 -Hb质粒通过Agrobacterrum tumeFaciens LBA4404转化烟草,抗性筛选得到的再生植株以Parasponia红蛋白基因为探针进行Southern杂交,结果为阳性. 5.用pLHB基因枪法转化的愈伤组织,抗性筛选得到已分化出绿芽点的愈伤组织,以Parasponia红蛋白基因为探针或以豌豆凝集素基因为探针进行Southern杂交,杂交结果均为阳性. 6.最近国外巳发现大麦有血红蛋白基因.本论文以大麦血红蛋白cDNA探针对未转基因的水稻进行Southern杂交,结果有阳性带。说明水稻有与大麦血红蛋白基因高度同源序列。以Parasponia红蛋白基因为探针时杂交结果为阴性,说明水稻血红蛋白基因与Parasponiaa血红蛋白基因核苷酸序列相差较大. 7.提取Southern杂交证明有Parasponia红蛋白基因整合的水稻根及叶总RNA以Parasponia红蛋白基因cDNA探针进行RNA杂交,结果根总RNA阳性,叶总RNA阴性。初步证明Parasponia红蛋白基因在水稻根中表达。 8.提取未转基因的水稻根及叶RNA以大麦血红蛋白基因cDNA探针进行RNA杂交,结果:根总RNA阳性结果,叶总RNA阴性结果.初步证明水稻血红蛋白基因在水稻根中表达。 总之,本论文证明已将Parasponia红蛋白基因整合进水稻植株染色体,将豌豆凝集素基因、Parasponia红蛋白基因整合进水稻愈伤组织染色体,初步证明水稻有血红蛋白基因,内外源血红蛋白基因都有组织特异性表达,从而为本研究的战略设想奠定初步基础。
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本文通过根农杆菌(Agrobacterium tumfaciens)介导法分别将Signal和KDEL修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂(Cowpea trypsin inhibitor, CpTI)基因、豌豆外源凝集素(Pea lectin, P-Lec)和大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制剂(Soybean Kunitz typsin inhibitor, SKTI)双价抗虫基因、雪花莲外源凝集素(Galanthus nivals agglutinin, GNA基因以及高效复合启动子OM控制的苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis, B.t.)杀虫毒蛋白基因导入了陆地棉(Gossypium hirsutum L.)栽培品种新陆早1号、新陆中2号、晋棉7号、冀合321、辽9和晋棉12号,并获得了大批转基因再生植株。 实验中对影响棉花转化和再生的一些条件进行了研究,从根农杆菌培养、棉花无菌苗的制备、转化操作和共培养等方面对转化条件进行了探讨;从激素配化、植物表达载体、外植体类型、基因型等方面对抗性愈伤组织的诱导进行了摸索;从激素、从碳源、培养容器、pH值、抗褐化剂及固化剂的选择等方面对影响植株再生的条件进行了优化。 本文开创性地采用嫁接代替移栽,从而极大地提高了转化植株定植成活率,缩短了缓苗时间并增加了转化植株当代的繁殖系数。 在建立了一套较为高效的陆地棉转化及再生系统基础上,本文还进行了其它转化方式和转化体系的初步探讨。利用棉花幼嫩种子无菌苗下胚轴作为外植体,通过改变愈伤组织诱导培养基配方面提高胚性愈伤组织的诱导频率,进而得到更多的体细胞胚状和再生植株,缩短再生周期;尝试用胚性愈伤组织作为外植体的根农杆菌介导法转化,确定了一些与转化有关的条件;建立了一套棉花茎尖培养程序,为运用基因枪法轰击棉花茎尖分生组织或用根农杆菌直接转化茎尖分生组织,以克服根农杆菌转化棉花时体胚发生的基因型局限开辟了一条新途径。 本文还建立了一种快速鉴定转化植株后代的方法。这一简便方法还有助于进行转基因棉纯合系的筛选以及外源基因的遗传稳定性研究。 转基因植株经Npt-II ELISAPCR、PCR Southern 检测证明外源抗虫基因CpTI、SKTI、P-lec、GNA及B.t.基因已存在于转化植株基因组内。修饰的CpTI转基因植株抗棉铃虫(Heliothis armigera Hubner)试验结果表明,其杀虫效果显著优于前期未修饰的CpTI转化植株。P-lec和SKTI双价转基因植株抗棉铃虫试验结果表明,转基因植株对棉铃虫幼虫具有较强的杀虫活力。 目前,已获得转以上抗虫基因棉花T1代植株。为今后进一步将植物基因工程技术应用于棉花遗传改良打下了基础。
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近年来植物重金属的耐性机制研究及抗重金属基因工程取得了很大进展。本文将来自于菜豆(Phaseolus vulgaris)的特异性重金属胁迫相关基因PvSR2 (Phaseolus vulgaris stress-related protein, PvSR)的cDNA列克隆到大肠杆菌高效表达载体pBV221的PR PL启动子的下游,构建了原核表达载体pBV221-PvSR2。通过温度诱导,在大肠杆菌中成功地高效表达了PvSR2基因。经重金属(CdCl2)抗性检测,实验组比对照组有明显的抗性。 同时,将该基因克隆到植物转达化中间载体pCAMBEIA2301的花椰菜花椰病毒的35S启动子下游,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒介导的遗传转化系统,成功地将该基因导入了烟草的基因组,获得了转基因植株。
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本论文主要包括以下两部分内容: 一、真菌诱导子对青蒿发根生长和青蒿素生物合成的影响 用3种真菌诱导子[大丽花轮枝孢(Verticillium dahliae Kleb.)、葡枝根霉(Rhizopus stolonifer (Ehrenb. ex Fr.) Vuill)和束状刺盘孢(Colleto trichumdematium (Pers.) Grove)]分别处理青蒿(Ar temisia annuaL.)的发根,这3种真菌诱导子均能促进发根中青蒿素的合成,其中以大丽花轮枝孢的诱导效果最好;对细胞生长均没有明显影响。经大丽花轮枝孢处理的发根中青蒿素含量达1. 12 mg/gDW,比对照(0. 77 mg/g DW)提高45%。诱导子的作用效果与诱导子浓度、诱导子作用时间及发根的生长状态有关。对大丽花轮枝孢来说,诱导子作用的最适浓度为每毫升培养基含糖0.4 mg;发根在指数生长末期对诱导作用最敏感:在加入诱导子4d后收获发根,发根中的青蒿素含量最高。 二、早花基因FPF1、co对青蒿开花时间的影响及开花与青蒿素生物合成的相关性 1.将来源于拟南芥的早花基因Flowering Promoting Factorl (FPFl)插入到植物表达载体pBI121中,构建CaMV 35S启动子控制下含FPFl基因的植物表达载体pBI121FPF/,用含有pBI121FPF/质粒的根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404感染青蒿(Artemisia annua L.)叶片并诱导丛生芽,经卡那霉素筛选,获得转基因抗性植株。PCR、 PCR-Southem blot及Southern blot检测表明,外源基因FPFI已整合到青蒿基因组中:RT-PCR及RT-PCR Southern blot分析表明,外源基因在转录水平上已有表达。在短日照条件下,FPF1转基因植株的开花时间较对照提前20天左右,但提早开花的转基因植株与未开花的对照其青蒿素含量无明显差异,即提早开花并不能使开花植株的青蒿素含量有所提高,开花与青蒿素合成之间可能没有直接的关系。 2.将拟南芥的早花基因CONSTANS (CO)置于CaMV 35S启动子之下,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导转入青蒿(Artemisia annuaL.),使之在青蒿中表达,并得到了抗性植株。PCR、PCR-Southem blot及Southemblot检测表明,外源基因co已整合到青蒿基因组中;RT-PCR及RT-PCR Southemblot分析表明,外源基因在转录水平上已有表达。在短日照条件下,co转基因植株的开花时间较对照提前2周左右,但提早开花的转基因植株的青蒿素含量与未丌花的对照无明显差异,即植株开花前青蒿素含量的提高并不是由于开花本身引起的,再次证明,开花与青蒿素合成之间可能没有直接的关系。
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叶黄素循环被发现具有热耗散的作用后,已引起人们广泛的关注。目前普遍认为叶黄素循环的色素定位于天线色素蛋白复合体上,在跨膜质子梯度(ΔpH)形成后,玉米黄质(zeaxanthin;Z)和环氧玉米黄质(antheraxanthin;A能够从叶绿素中吸收过多的激发能,并以热能的形式耗散到体外,从而保护光合器官免受强光的破坏。紫黄质脱环氧化酶(Violaxanthin de-epoxidase;VDE)是叶黄素循环的关键酶,存在于植物类囊体内腔中,它催化紫黄质(violaxanthin)脱环氧化生成环氧玉米黄质(A)和玉米黄质(Z)。本文利用过量表达和反义抑制技术获得两种转基因烟草植株,并用于研究紫黄质脱环氧化酶在叶黄素循环中的作用。 首先我们从烟草中克隆了编码VDE酶的基因,分别以正向和反向插入到具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301,构建了Tvde基因的过量表达载体pCBTO和反义抑制表达载体pCBTA然后通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum L.),获得了过量表达和反义抑制两种转基因植株。PCR扩增潮霉素抗性基因hpt和Southern杂交检测结果表明,Tvde基因已整合到转基因烟草的基因组中,外源基因在转基因烟草基因组中以1个拷贝的形式存在。VDE酶活性测定表明,在反义抑制转化体中VDE酶活性被抑制60%,而在过量表达转化体中VDE酶活性提高了75%。通过色素的HPLC分析和荧光动力学测定结果表明,强光处理后,在反义抑制转化体和过量表达转化体中,Z的含量,DES,NPQ和Fv/Fm等数据说明转基因烟草中VDE含量与植物非光化学猝灭能力有直接关系,进而说明叶黄素循环具有热耗散的功能。
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过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)是植物和病原微生物互作中快速合成的一种早期活性氧类(reactive oxygen species, ROS ),它在植物受到病原微生物侵染后引发的一系列防御反应中起着非常重要的作用,因此通过外源基因导入提高植物体内过氧化氢的含量,可以增强植物的广谱抗病性。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GO)可以催化β-D-葡萄糖氧化生成过氧化氢和葡萄糖酸,此酶已在数种细菌和真菌中检测到,但在植物和动物中仍未发现。为了尝试将此酶应用于水稻广谱抗病基因工程,本研究将葡萄糖氧化酶基因插入具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301,新构建为水稻高效表达载体pCAG1301。将此质粒导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens )菌株LBA4404后,转化粳稻(Oryza sativa )品种日本晴(Nipponbare)成熟胚来源的愈伤组织和幼胚,并由筛选出的潮霉素抗性愈伤组织分化再生植株。对所得到的潮霉素抗性植株的Southern杂交分析表明GO基因已整合到受体基因组,为单拷贝或双拷贝插入。利用过氧化氢与淀粉-碘化钾反应显蓝色的特性检测到了转基因植株产生的过氧化氢,证实GO基因表达产生的葡萄糖氧化酶已经在水稻中发挥功能,这是将GO基因转入单子叶植物的首例报道。 基于过氧化氢诱导的植物防御反应没有种属专一性的优点,可以预期所得转基因水稻植株很可能对水稻的多种病原菌具有良好的抗性。已完成的抗病性鉴定表明,所得转基因水稻植株对稻瘟病具有良好的抗性。
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根癌农杆菌通过将一段含有“癌”基因的T-DNA入植物基因组中,引起植物的肿瘤:冠瘿。根癌农杆菌的这种能力来源于Ti质粒(Tumor inducing plasmid)。遗传工程中,根癌农杆菌的这一特性被用来将连接入Ti质粒T-DNA两个边界之间的外源基因转入植物基因组。随着植物分子生物学的发展,T-DNA化的原理被进一步阐明,农杆菌介导的转基因技术也得到进一步优化,更适合遗传工程操作。特别是Ti质粒毒性区和T-DNA的反式作用(即位于不同质粒的T-DNA毒性区也能侵染植物)被发现以来,双元表达载体的构建使遗传工程操作大为简便。 常用的双元表达载体大小都在11kb以上,尽管远远小于几百kb的野生型Ti质粒,但在实际的体外操作中还是不够简便。常用的植物双元表达载体pBI121的基因序列被测定(Frisch et al.,1995),数据显示非T-DNA一半以上的序列被发现和功能无关,这使双元载体的进一步缩小成为可能。本文即通过PCR方法克隆到pBI121非T-DNA中载体复制、三亲杂交必需的片段,结合载体pART27中的T-DNA(含有真核、原核表达活性的嵌合npt II基因)创造了小的合成型植物表达双元载体pSY1(小于7kb)。然后将pBI121上带有35S启动子和nos终止子的GUS基因克隆到pSY1的T-DNA中,得到pSY2(约10kb)。进一步用pROK2上的35S启动子和nos终止子区替换pSY2上的GUS表达区,得到pSY3(约8kb)。通过三亲法将pSY2转入根癌农杆菌中,根癌农杆菌再通过叶盘法侵染烟草叶片,获得愈伤组织,愈伤组织进一步分化出小苗。GUS组织化学染色表明GUS基因在转基因的愈伤组织和小苗中均有表达,PCR检测也证明GUS基因被导入了植物基因组。pSY系列载体能成功的用于植物遗传转化。
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青蒿素是从中国传统药用植物青蒿(Artemisia annua L.)中提取的新型抗疟特效药。青蒿素在国际市场上供不应求,而青蒿植株中青蒿素的含量很低,因此如何提高青蒿素的产量成为近年来研究的热点。通过基因工程获得转基因青蒿高产株系是提高青蒿素产量的最有潜力的途径之一。 对不同基因型青蒿进行不同的激素浓度配比的比较研究,得到丛生芽诱导率较高、生根诱导率较高的激素配比,从而建立了青蒿高效再生体系。然后系统地分析了青蒿丛生芽诱导、丛生芽生长、丛生芽生根诱导对Kan的敏感性。对影响根癌农杆菌介导青蒿转化的转化效率的两个主要因素,即农杆菌类型和青蒿基因型,以及其它影响因素,即预培养时间、侵染液的组成、共培养的方式和时间进行比较研究,建立了根癌农杆菌介导的青蒿高效转化体系。本高效转化和再生体系的转基因植株的得率为4%至10%,而且转基因植株再生周期短,再生能力强。 通过基因工程,在青蒿高产株系中过量表达本实验室从青蒿中克隆的FPS基因,结果转基因青蒿中FPS的酶活性是非转基因青蒿的2-3倍;转基因青蒿的青蒿素含量最高可达0.9%(DW),是非转基因青蒿中青蒿素含量的1.34倍。这些结果进一步论证了FPS在青蒿素生物合成代谢中的调控作用。
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维生素E(V.E.)在动物细胞内具有抗氧化等重要作用,但在植物体内的功能却鲜为人知。本研究以烟草为材料,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法在烟草中过量表达拟南芥来源的VTE1。通过外源VTE1基因的过量表达提高内源V.E.的含量, 进而研究转VTE1基因植株对胁迫的耐受性反应,以探讨植物体内V.E.含量与植物胁迫耐受性的关系,为植物抗逆机理的研究和利用奠定基础。 本实验利用CaMV35s启动子与拟南芥来源的生育酚环化酶基因(VTE1)构建的嵌合表达载体,以根癌农杆菌介导的叶盘法转化烟草W38。实验结果表明: 1. 具有卡那霉素抗性的再生植株经PCR检测,得到了与阳性对照一致的495bp的目标片段;经RT-PCR检测,其中90%有外源基因表达。 2. 转基因植株的V.E.含量比对照植株高2倍左右,个别株系高达10.16倍。 3. VTE1基因的表达受环境胁迫的影响,不同程度的冷冻、热激、PEG处理均可影响VTE1基因的表达。经过冷冻处理60分钟、热处理20小时、以及PEG处理6小时,该基因表达量均有提高。冷冻处理条件下该基因的表达量是未处理的3倍,热处理条件下是未处理的2倍左右,PEG处理是未处理的3.5倍。在冷冻、热激、PEG胁迫处理过程中,转化苗的V.E.含量变化与外源VTE1基因的表达相对应,表明转化苗的V.E.合成主要由外源VTE1基因的终产物VTE1催化;在冷冻、热激、PEG胁迫处理过程中,V.E.含量与APX、CAT、SOD等抗氧化酶活性之间存在一定程度的正相关性,表明V.E.与这些抗氧化酶共同组成了植物体内的抗氧化网络,保护植株免受氧化损伤;V.E.的变化与MDA间存在一定程度的负相关性,减轻植物的过氧化损伤; 4. V.E.可提高植物的抗旱性,我们检测了11个转化烟草株系的叶片相对含水量(RWC),在大多数转化烟草植株中,干旱胁迫24小时的RWC都比野生型高,高出0.16-45%(p<0.001)。表明转基因烟草比野生型更抗旱; 5. 在耐盐性实验中转基因植株对盐的抗性明显高于野生型烟草;同时,在不同盐浓度(150、250mM)胁迫下转基因植株V.E.含量比未转化植株增加了1.3-1.8倍。 这些研究结果表明,在植物体内转入V.E.代谢途径中的单个外源基因,可有效提高内源V.E.合成,提高植株对环境胁迫的抗性。