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《河南农业大学》 2006年
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反义TrxS基因在小麦中的表达、生理生化作用与抗穗发芽特性的研究

周苏玫  
【摘要】:小麦穗发芽是一种世界性的气候灾害,它严重影响小麦的产量、品质和种用价值。籽粒内α-淀粉酶活性升高是引起穗发芽的重要原因之一,硫氧还蛋白(Thioredoxin Trx)以还原靶蛋白的二硫键而对蛋白质酶、淀粉酶活性等起着重要的调节作用。为此,本课题组利用转基因技术将反义TrxS基因导入小麦品种895004和扬麦5号,并对转基因株系T1~T3代进行了分子检测和遗传分析,获得了00T89和00TY5转基因后代。为了进一步探明外源基因在后代群体中的遗传规律,确定反义TrxS基因在转基因小麦后代中的表达及其作用。本研究继续对转基因后代株系在DNA水平上进行分子检测,分析了籽粒形成和萌发过程中目的基因在RNA水平上的转录及mRNA丰度的变化;系统研究了籽粒成熟、后熟及发芽过程中Trx h活性及相关酶活性的变化规律,以及这些活性物质引起碳氮代谢的变化;对转基因株系进行了人工模似降雨条件下的穗发芽和籽粒发芽检验;并对转基因的植株性状和品质特性进行了分析,主要研究结果如下: 1 转基因株系目的基因的分子检测、遗传分析和除草剂(Bialaphos)抗性检测 利用分子检测手段,对转基因株系00T89和00TY5的T4~T6代植株在DNA水平上进行了目的基因的特异性扩增,并对T6代株系进行除草剂Bialaphos的抗性检测。结果表明:各代株系PCR和nested-PCR检测结果均出现了与特异性引物扩增相符合的亮带,PCR产物Southern杂交证实PCR扩增结果具有特异性和真实性。T4代70%~80%株系中阳性植株与阴性植株比例为7∶1(x~2=1.238);T5代各株系均出现了阴性植株的比例增大;T6代株系阳/阴植株比例又增加,00T89的比例为12∶1(x~2=3.816),00TY5的为10∶1(x~2=3.61)。通过目的基因的检测筛选,已获得稳定遗传的纯合的转基因株系。此外,T6代转基因株系对除草剂Bialaphos均表现出非抗性,与对照无明显区别,表明共转化的bar基因在目的基因的多代筛选中已被剔除。 2 反义trxS基因在籽粒中的基因表达及其生理生化作用 2.1 mRNA丰度和Trx h活性变化以actin基因为内标进行RT-PCR分子检测发现,反义TrxS基因对内源硫氧还蛋白基因的表达具有明显的抑制作用,Trx基因转录量减弱,密度扫描结果表明,61.5%阳性株系在籽粒萌发时mRNA丰度比对照显著降低(P<0.01),蜡熟期00T89和00TY5籽粒mRNA丰度分别比对照下降25.8%和42.8%。Trx基因转录量降低导致籽粒中硫氧还蛋白活性下降,体外进行硫氧还蛋白的活性反应呈现“S”曲线,转基因籽粒的活性反应速度迟缓,作用强度下降,并且在籽粒成熟、后熟和发芽过程中Trx h活性也一直低于对
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S512.1

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【参考文献】
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