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拟南芥镁离子转运蛋白基因AtMGT1对紫花苜蓿(Medicago sativa L)的遗传转化

韦晓阳  
【摘要】: 苜蓿是重要的豆科牧草,在世界上享有“牧草之王”的美誉,种植面积大,应用广泛,不仅是重要的牧草植物,同时也能够共生固氮,改善土壤肥力,是目前世界上种植面积最大的经济作物。铝毒害是酸性土壤上限制植物生长发育的主要因素之一。全世界有39.5亿公顷酸性土壤,其中可耕土壤面积为1.79亿公顷,随着酸性土壤面积的不断增大,由于苜蓿对酸性土壤耐受能力较弱,苜蓿生产受到日益严重的限制。因此选育苜蓿耐铝品系有重要的意义。生物学技术的发展为苜蓿耐铝新品种选育开辟了一条新途径。拟南芥镁离子转运蛋白基因AtMGT1是近年来研究得比较多的一个耐铝相关基因。前人研究表明,该基因在植物中超量表达能够明显提高细胞对Mg~(2+)的利用率,同时提高对铝胁迫的耐受性。本实验沿用前人所建立的完整实用的紫花苜蓿转化体系,将AtMGT1基因导入到紫花苜蓿品种保定苜蓿中,并对AtMGT1基因的功能进行了初步分析。主要的实验结果如下: 1、得到了大量紫花苜蓿T_0代幼苗和若干成熟的紫花苜蓿植株。对植株进行GUS染色,结果呈阳性,初步验证了p5-AtMGT1载体已经成功导入植物基因组。 2、利用转基因苜蓿和野生型苜蓿组培幼苗作为材料,进行了镁缺乏耐受实验。实验对转基因苜蓿和野生型苜蓿进行了分组,分别置于三种不同Mg~(2+)浓度培养基中进行培养。7d后观察发现,转基因植株较之野生型苜蓿,对各程度缺镁胁迫耐受性更好;而野生型苜蓿则呈现不同程度镁缺乏症状表型。实验结果不仅表明AtMGT1的超量表达能够提高植物对Mg~(2+)的利用率,与前人报道一致,同时进一步证实了目的基因成功转化到紫花苜蓿基因组当中。 3、利用紫花苜蓿无性生根的枝条作为实验材料,进行了根伸长抑制实验。经过培养、观察、测量和计算,得到以根绝对伸长量和相对伸长量表示的结果。数据结果显示,相对于野生型苜蓿,转基因苜蓿枝条在100μM AlCl_3胁迫环境中根伸长能力明显更强,这表明超量表达AtMGT1基因的植株,对铝毒耐受能力更强。此结果与前人报道一致,同时也进一步证明了AtMGT1基因的成功转化。


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