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牛筋草(Eleusine indica L.)是禾本科杂草,已成为世界十大恶性杂草之一。由于百草枯的长期使用,使得牛筋草对其产生了抗药性。本试验通过农杆菌介导法,初步建立了牛筋草遗传转化体系;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术,分析了PqE、PqTS1、PqTS2和PqTS3基因在牛筋草抗百草枯机制中的表达差异;通过高效液相色谱(HPLC)技术,研究了内源多胺在牛筋草抗百草枯机制中的作用;同时,揭示了PqE、PqTS1、PqTS2和PqTS3基因差异表达在内源多胺代谢和牛筋草对百草枯抗性的作用机制。主要研究结果如下:1、以敏感型牛筋草种子为外植体,分别对种子处理、愈伤组织诱导和分化条件进行研究,结果表明:牛筋草种子于-20℃储存20~30 d是解除种子休眠的最佳方法;0.05%氯化汞浸泡10 min是牛筋草种子消毒灭菌的最适浓度和最佳时间;最佳的诱导培养基:N6基本培养基+0.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 g·L-1脯氨酸+0.6 g·L-1水解酪蛋白+30g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂+3 g·L-1植物凝胶,诱导率最高可达75%;最佳分化培养基激素配比为0.5 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 KT+0.05 mg·L-1 NAA+0.05 mg·L-1 IAA,分化率高达100%。本试验还发现了与2,4-D浓度相关的一类新型愈伤组织,提高了愈伤组织诱导率、改善了愈伤质量、缩短了再生周期,为遗传转化体系的建立奠定了基础。2、抗性筛选培养基中潮霉素浓度以30 mg·L-1为宜,羧苄青霉素浓度以300 mg·L-1为宜;最佳的遗传转化条件为:OD600为0.5,抽真空,侵染30 min,共培养3 d,AS浓度以300μmol·L-1为宜。转化后的丛生芽经生根筛选、GUS染色和PCR扩增,最终获得了6株阳性苗。3、qRT-PCR结果显示,在喷施百草枯后30~90min,PqE、PqTS1、PqTS2和PqTS3基因的表达有差异;抗性型牛筋草较敏感型牛筋草,PqE基因表达量相对下调,在90min明显上调,且同步于PqTS2基因和PqTS3;百草枯处理后,抗性型牛筋草中PqTS1基因上调,且在90min高表达,敏感型牛筋草中喷施百草枯无明显变化。4、HPLC检测结果显示:(1)喷施百草枯后的不同时间段内,R型和S型牛筋草中腐胺(PUT)变化不明显,推测PUT在缓解百草枯毒性中的作用不大。(2)喷施百草枯后0~60 min,R型牛筋草中亚精胺(SPD)含量显著上升了400倍,90 min时SPD含量突然下降至处理前水平;S型牛筋草中SPD无显著变化,且含量极少,说明SPD可能参与了百草枯的转运或代谢。(3)R型牛筋草喷施百草枯后0~90 min,精胺(SPM)含量显著升高,90 min后逐渐下降,S型牛筋草中SPM水平无显著变化,说明SPM可能参与了牛筋草抗百草枯的作用过程。