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小麦与柴胡的体细胞杂交及农杆菌介导的gai基因转化小麦

王恩强  
【摘要】:利用PEG方法进行核生3号小麦与柴胡对称体细胞杂交及农杆菌介导gai矮杆基因苗端转化核生3号小麦。主要研究过程及实验结果如下: 以悬浮培养细胞来源的柴胡(Bupleurum scorzonerifolium Willd.)原生质体,与核生3号小麦(Triticum aestivum)愈伤组织来源的原生质体用PEG法诱导融合。由于来源材料的长期继代,柴胡原生质体的再生能力已经丧失,核生3号小麦原生质体的分化能力也很低,而融合产物却能再生。根据植物体细胞杂种具有优先生长的特性,将再生的直径为1.5~2mm小愈伤组织转入增殖培养基(附加1mg/l 2,4-D的MB培养基),直径为3.5~4mm愈伤组织转入分化培养基(0.5mg/l IAA+1mg/l 6-BA的MB培养基)中。再生的愈伤组织为黄白色颗粒状,外形类似柴胡。在分化培养基中培养1.5~2个月后,80个再生细胞系中有35个细胞系分化出绿色愈伤,其中16个细胞系有绿色小芽、小叶分化,没有完整植株再生。再生的绿色愈伤、绿色小芽、小叶揉捻时产生的汁液有中草药特殊气味,小芽、小叶外形类似柴胡。 对80个再生细胞系经酯酶同工酶筛选,RAPD、5srDNA间隔序列分析、染色体数目分析,其中16个细胞系为杂种细胞系,杂种细胞系的电泳谱带有双亲特征带或新带出现。小麦与柴胡染色体大小区别很明显,经染色体数目分析显示,杂种细胞中的染色体数目介于12~20之间,杂种细胞中柴胡的染色体数目保持完整,为12条较小的染色体,附加有1~8条明显的来源于小麦的大染色体。说明杂种中小麦的染色体可被柴胡排斥。推测,柴胡中可能存在着严重影响另一融合亲本遗传稳定性的特殊物质,值得进一步研究。 植株高度与体内赤霉素(GA)的生物合成及转导关系密切。阻断植物体内GA合成或转导途径都可降低植株的高度,但前者可通过施加外源GAs使植株的高度得以恢复。拟南芥中野生型GAI基因编码的GAI蛋白是赤霉素信号转导途径的负调节因子,它的突变型gai基因编码的蛋白通过在DELLA区域近氨基端17个氨基酸的缺失,而不受GA信号调控。本实验所用质粒含有gai基因。 植物苗端转化法是一种改良的农杆菌转化方法,是以农杆菌直接侵染活体植株的生长点部位,克服了农杆菌转化愈伤组织时易发生体细胞无牲系变异、转化频率低、受基因型的影响大、植株再生困难、难以结实等缺点。


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