抗除草剂和多价抗虫基因导入水稻光温敏核不育系的研究

【摘要】： 杂草和害虫的危害是导致水稻减产的重要原因,每年由此给全球水稻生产造成的损失高达数百亿美元。为了提高杂交水稻的抗虫性、方便直播制种和除草,避免人们对抗生素筛选标记的安全性顾虑,我们开展了抗除草剂、抗虫植物表达载体的构建和水稻光温敏核不育系的转化研究。抗除草剂、抗虫光温敏核不育系水稻培育成功,将有望在抗除草剂和抗虫杂交水稻培育、杂交水稻直播栽培和草害防治、杂交稻机械化制种中发挥重要作用。 本文构建了包含抗除草剂基因Epsps和3个抗虫基因(马铃薯蛋白酶抑制剂基因Pin-II、苏云金杆菌毒蛋白基因Bt cryI(A)及雪花莲外源凝集素基因GNA)的植物表达载体。其中,除草剂基因Epsps不仅在实验中作为筛选标记基因方便进行筛选,而且可以使作物获得除草剂抗性而方便除草、直播和机械化制种。 基因枪法和农杆菌介导转化法将连锁在一起的4个基因转化水稻光温敏核不育系7001S。通过基因枪转化法轰击1160块的愈伤组织得到167株再生植株,转化率17.4%。通过农杆菌介导转化法侵染270块的愈伤组织,获得6株再生植株,转化率2.2%。转基因再生植株的分子生物学鉴定表明,抗除草剂基因Epsps和抗虫基因已经整合到水稻基因组中,其拷贝数为1-2个。除出只有1～3个基因检出的植株,选出81个含有4个基因的转基因植株。部份植株中只含其中1～3个基因,可能是由于基因枪转化中部分片段发生丢失造成的。利用除草剂草甘膦处理含4个基因的转基因植株,它们表现出对草甘膦具有不同的抗性,推测是由于抗除草剂基因在不同个体中表达强弱不同所致。通过除草剂处理筛选,共获得具有草甘膦抗性且结实正常的转基因再生植株53株。