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农杆菌真空渗透转化棉花的研究及转SuSy基因棉花后代的功能验证

张燕红  
【摘要】: 棉纤维是棉花所特有的一种表皮细胞,是从胚珠表皮细胞分化而来的单细胞结构。已知棉花中的蔗糖合成酶基因SuSy与棉花珠被表皮细胞分化为纤维细胞有关,对棉纤维细胞分化数目、伸长速度和次生壁加厚等都有影响。本研究以SuSy基因为供体,棉花为受体材料,就农杆菌真空渗透转化法的关键因子进行研究,优化该转化方法的技术体系;并对花粉管通道法得到的转SuSy基因后代的糖含量变化和农艺性状进行研究,确定其在转基因棉花提高纤维品质方面的功能和作用。 农杆菌真空渗透法影响因素进行研究,结果表明,花粉在45%蔗糖浓度的花粉悬浮液中能维持适当渗透压,破损率最低;在-80 pa压力下,菌液OD600值在0.6~1.2范围内,真空渗入时间在15-25 min内,能维持较低花粉破损率及较高瞬间转化率;对渗透的花粉进行GUS瞬时检测,花粉部分变成蓝色,并观察到花粉管的伸长,说明抽真空后部分花粉仍有活力。通过本实验的研究,优化了该转化法的技术体系。利用该方法将SuSy基因转入新陆早19号中,转化后代经卡那霉素抗性筛选和PCR检测,得到18株阳性植株,转化率为0.3%。 通过花粉管通道法得到的转SuSy基因棉花中的整合和表达进行筛选鉴定,分子检测结果说明,得到的转SuSy基因后代为单拷贝的,已稳定遗传,该基因在叶片和纤维中均有不同程度的表达。比较转SuSy基因植株T5代株系与受体新陆早13号在形态性状、产量性状和品质性状的差异,表明:SuSy基因的导入对棉花各农艺性状有不同程度的影响,各性状变异系数增加,其中果枝数和皮棉产量差异显著;植株叶片和茎秆的表皮茸毛密集,数量比对照显著增加5倍;转基因棉纤维蔗糖含量降低,棉纤维可溶性糖及葡萄糖含量维持较高水平,有利于纤维素的合成和沉积;纤维长度和强度略有增加,马克隆值降低,品质得到改善。通过本实验确定了SuSy基因对棉花纤维品质的影响,为利用生物技术提高棉纤维品质奠定理论基础,并为棉花优质育种提供了优良材料。


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