外源基因转化冷季型草坪草培育抗除草剂、抗旱新种质的研究
【摘要】：草坪灌溉大量需水和防除杂草是是制约我国草坪业发展的主要关键问题之一，利用基因工程技术培育抗除草剂草坪新品种是解决现有问题最有效、最经济、最方便的途径。自上世纪90年代以来，已有学者开始了这方面的研究，但由于禾本科草坪草再生培养和遗传转化体系的不完善，已有的研究多还处于建立转化技术的探索阶段。
本研究将Bar-Gus基因、NAS基因转进草坪草中，初步观察，转化株对除草剂的耐性以及抗旱性增强。并对转NAS基因的转化株进一步检测，通过观察气孔开度、测量泡状细胞大小等方法从形态解剖上对转基因植株的抗旱性进行鉴定；另外，对转NAS基因植株在干旱条件下的质膜透性、叶绿素含量、体内游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性等生理生化指标进行测定，从而证实其抗旱性的增强。并就NAS基因增强植物抗旱性的作用机理进行深入研究，为此基因的应用提供理论依据。本研究不仅具有较深的理论意义，实际意义也很深远，必将推动我国草坪业乃至整个农业的发展。
1．四种冷季型草坪草遗传转化受体系统的建立
成功的基因转化首先依赖于良好的植物受体系统的建立。本研究在这方面取得了以下结果：
建立了匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera L.)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、高羊茅(Festuca arundinacea Schreb)和多年生黑麦草(Lolium perrene L.)胚性愈伤组织高频诱导与再生系统。研究结果表明，成熟胚是诱导愈伤组织最理想的外植体，草地早熟禾、高羊茅可以通过切除成熟胚部分胚乳，浓盐酸处理等方法缩短其出愈时间。匍匐翦股颖、草地早熟禾愈伤组织最适合的基
【关键词】：冷季型草坪草 抗除草剂Bar-Gus基因 抗旱NAS基因 基因枪 农杆菌 遗传转化 抗旱性 抗旱机理 【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：S688.4
【目录】：
- 中文摘要7-11
- 英文摘要11-14
- 缩略词表14-17
- 第一部分 文献综述17-47
- 引言17-19
- 第一章 草坪草转基因技术研究进展19-27
- 1.1 植株再生体系的建立19-21
- 1.1.1 愈伤组织培养19-20
- 1.1.2 原生质体培养20-21
- 1.2 遗传转化21-23
- 1.3 标记基因筛选23-25
- 1.4 转基因植株25-27
- 第二章 植物抗旱基因及其在草坪草中的应用27-35
- 2.1 渗透保护物质生物合成的基因27-29
- 2.1.1 编码氨基酸合成的基因28
- 2.1.2 编码多胺类化合物(如甜菜碱和胆碱等)合成的基因28-29
- 2.1.3 编码糖醇类及偶极含氮类化合物生物合成的基因29
- 2.2 编码控制离子与水分运输的功能蛋白的关键基因29-31
- 2.3 与信号传递和基因表达相关的调控基因31-32
- 2.4 与细胞排毒、抗氧化防御能力相关的酶基因32
- 2.5 抗旱基因在草坪草中的应用32-33
- 2.6 展望33-35
- 第三章 草坪草抗旱性研究现状35-45
- 3.1 植物适应干旱机理的研究35-45
- 3.1.1 干旱对植物伤害的主要表现35-36
- 3.1.2 植物抗旱的生理基础36-37
- 3.1.3 抗旱植物适应于干旱的特征37-45
- 本研究的立项依据45-47
- Ⅰ 技术路线45-46
- Ⅱ 可行性分析46-47
- 第二部分 研究报告47-136
- 第一章 四种冷季型草坪草愈伤组织转化受体系统的建立47-83
- 引言47-48
- 1.1 材料与方法48-50
- 1.1.1 实验材料48
- 1.1.2 实验方法48-50
- 1.2 结果与分析50-79
- 1.2.1 匍匐翦股颖遗传转化受体系统的建立50-56
- 1.2.2 草地早熟禾遗传转化受体系统的建立56-63
- 1.2.3 高羊茅遗传转化受体系统的建立63-71
- 1.2.4 多年生黑麦草遗传转化受体系统的建立71-79
- 1.3 讨论79-83
- 1.3.1 高效稳定的再生能力是植物基因转化受体系统的首要条件79
- 1.3.2 愈伤组织再生系统是禾本科草坪草最为理想的遗传转化受体系统79-80
- 1.3.3 组织培养条件的改善是获得理想受体细胞的重要因素80-83
- 第二章 外源基因转化多年生黑麦草、匍匐翦股颖及转基因植株的获得83-114
- 引言83-84
- 2.1 材料与方法84-98
- 2.1.1 实验材料84-85
- 2.1.2 实验方法85-98
- 2.2 结果与分析98-106
- 2.2.1 基因枪转化多年生黑麦草的研究98-101
- 2.2.2 农杆菌转化匍匐翦股颖的研究101-106
- 2.3 讨论106-114
- 2.3.1 影响多年生黑麦草基因枪转化效率的因素106-108
- 2.3.2 影响匍匐翦股颖农杆菌转化效率的因素108-110
- 2.3.3 两种不同外源基因转化方法在草坪草中的应用比较110
- 2.3.4 关于转基因草坪草的生物安全性问题110-114
- 第三章 匍匐翦股颖转基因植株抗旱性的鉴定114-136
- 引言114
- 3.1 材料与方法114-119
- 3.1.1 试验场地及材料114-115
- 3.1.2 试验方法115-119
- 3.2 结果与分析119-130
- 3.2.1 对转化株与对照株进行反复干旱后的观察119-120
- 3.2.2 转化株与对照株叶片结构的观察120-121
- 3.2.3 转化株与对照株叶肉细胞超微结构的观察121-122
- 3.2.4 转化株与对照株叶绿素含量的测定122-124
- 3.2.5 转化株和对照株SOD活性的测定124-126
- 3.2.6 转化株和对照株进行了CAT活性的测定126-127
- 3.2.7 转化株与对照株脯氨酸含量的测定127-129
- 3.2.8 转化株与对照株植物细胞膜通透性的测定129-130
- 3.3 讨论130-136
- 3.3.1 影响转基因植株抗旱性的因素130-133
- 3.3.2 NAS基因在植物遭受干旱胁迫过程中的作用机理133-134
- 3.3.3 培育抗逆性草坪草新品种的几点建议134-136
- 本研究的创新点136-137
- 参考文献137-149
- 图版149-159
- 致谢159-161
- 作者简历161-162
- 在读期间发表的主要论文162
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