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《华中农业大学》 2009年
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苎麻转P_(SAG12)-IPT基因和B_t基因的分子检测及性状考察

符家平  
【摘要】: 苎麻是我国传统的纤维作物之一,历史上在我国的农业生产中占有重要地位。随着社会的发展,市场需求的变化,苎麻生产的发展面临诸多挑战,如人口的增加,耕地面积的逐年减少等。因此,提高苎麻单产成为保持苎麻产业可持续发展的有效途径。目前,传统育种方法的局限性已逐步显现。植物基因工程为苎麻育种带来了新的途径。将苎麻导入各种目的基因后,经过选育,有望获得苎麻新品种。 P_(SAG12)-IPT基因能自我调节细胞分裂素的产生,延缓植物叶片的衰老。Bt基因为编码苏云金杆菌毒蛋白的基因,是当今农业上利用最广的一种杀虫基因。本实验室在建立了苎麻的遗传转化体系后,将P_(SAG12)-IPT基因和Bt基因分别导入苎麻品系“5041”和苎麻品种“芦竹青”中,并获得了大量的转基因株系。本研究对获得的转P_(SAG12)-IPT基因和Bt基因苎麻植株进行了分子检测,从分子水平上验证了目的基因已整合在苎麻基因组中,并能够稳定遗传;对转P_(SAG12)-IPT基因苎麻T_0代株系的光合特性等进行了测定,对转Bt基因苎麻T_0代株系的抗虫性进行了室内鉴定,并对两个转基因材料T_0代和T_1代株系的农艺性状和品质性状等进行了考察。主要研究结果如下: 1.利用PCR、Southern杂交等技术对转基因苎麻T_0代和T_1代株系进行检测,均检测到阳性植株。在T_0代转基因苎麻“5041”中,NptⅡ基因(选择标记基因)的PCR阳性率为80.1%,P_(SAG12)-IPT基因(目的基因)的PCR阳性率为69.8%,共转化率为66.1%;在T_0代转基因苎麻“芦竹青”中,NptⅡ基因(选择标记基因)的PCR阳性率为73.8%,Bt基因(目的基因)的PCR阳性率为33.4%,共转化率为33.4%。外源基因在不同材料中的遗传行为不同,对T_1代转基因苎麻进行Km选择培养和PCR检测发现,在转基因苎麻“5041”中,NptⅡ基因和P_(SAG12)-IPT基因的遗传符合3:1的比例,而在转基因苎麻“芦竹青”中,NptⅡ基因的遗传比符合1:1,Bt基因的遗传符合3:1的比例。Southern分子杂交结果进一步验证了上述结论。表明本实验室获得了转基因苎麻T_0代和T_1代植株,为进一步进行生理指标的测定和性状考察研究奠定了基础。 2.在大田环境下,转P_(SAG12)-IPT基因T_0代苎麻的光补偿点、表观量子效率和暗呼吸速率和对照间存在显著差异;在净光合速率(Pn)的日变化中,转基因苎麻部分株系表现为单峰曲线,其他株系表现为双峰曲线,而对照始终表现为单峰曲线;对转基因苎麻株系的叶绿素含量进行了测定,在头麻和二麻纤维成熟期,叶绿素b含量均低于对照,而叶绿素a/b值均高于对照。相关分析表明,在Pn和主要生理因子的关系中,转基因苎麻头、二麻呈显著性相关,三麻的相关性不显著。另外,T_0代转基因株系P513和P504的内源细胞分裂素含量显著高于对照,而且植株形态表现异常,T_0代其他转基因株系及T_1代各转基因株系内源细胞分裂素的含量和对照相比没有显著差异。P_(SAG12)-IPT基因的导入导致苎麻的生理特性发生了改变。 3.通过室内抗虫性生物检测,转Bt基因苎麻株系叶片对苎麻赤蛱蝶幼虫的生长具有抑制作用。转基因株系均表现出了一定的抗性,其中株系SBL2叶片喂养的苎麻赤蛱蝶幼虫死亡率达到38.7%,株系SBL3叶片喂养的苎麻赤蛱蝶蛹死亡率达到24.8%,株系SBL2叶片喂养的苎麻赤蛱蝶成虫畸形率达到40.0%。同时用转Bt基因植株和非转基因植株的叶片喂食苎麻赤蛱蝶幼虫,这些幼虫更趋向于取食非转基因叶片,转基因植株的叶片受到苎麻赤蛱蝶幼虫危害的程度要明显低于对照。在转Bt基因T_1代材料中,将阳性植株种植在常年苎麻赤蛱蝶发生严重的田块,在自然发虫状态下观察,非转基因植株的叶片被害虫取食,个别单株的叶片甚至被食光,而转基因植株没有受到苎麻赤蛱蝶幼虫的危害。 4.转P_(SAG12)-IPT基因苎麻T_0代株系和对照相比,植物学性状发生了一定程度的变异,如株系P504茎中上部发生很多分枝;株系P513在每季麻生育后期,整株叶片从下往上叶缘向上发生翻卷;部分株系发生了自交不育现象。转基因株系的农艺性状和品质性状也产生了显著变异:株系P502的主要性状指标优于受体品系5041;大部分株系部分性状指标优于对照,部分性状指标劣于对照;少数株系的某些性状甚至发生了特殊变异。转Bt基因苎麻和对照相比,T_0代株系性状并无大的变化,转Bt基因苎麻基本保持了原品种的特性。对两个转基因材料T_0代和T_1代的农艺性状和品质性状进行比较发现,外源基因没有改变转基因苎麻的遗传行为。 5.本研究获得了具有利用价值的转基因材料。如转P_(SAG12)-IPT基因株系P502,不仅单株原麻重高于对照,而且株高、分株力等农艺性状和纤维支数等品质性状显著优于对照,这将是一个好的育种材料;转P_(SAG12)-IPT基因株系P506和P512的单株原麻重极显著高于对照,转P_(SAG12)-IPT基因株系P513的纤维支数极显著高于对照,转Bt基因株系SBL2的抗虫性显著优于对照等,这些将是很好的育种中间材料。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S563.1

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