利用转基因技术培育马铃薯（Solanum tuberosum L.）高淀粉及抗病新品系

【摘要】： 马铃薯(Solanum tuberosum L.)是世界上重要的粮菜兼用型作物,在人们的日常生活和国民经济中起着举足轻重的作用。在目前马铃薯生产中,病虫害等问题严重限制了马铃薯产业的发展。同时,市场对马铃薯品质的要求也越来越高,加工型品种的匮乏给马铃薯育种工作提出了新的课题。由于马铃薯栽培种具有同源四倍体遗传分离复杂的特点,所以用常规育种的手段很难在较短时间内育成优良品种。利用转基因技术可以将有价值的基因转入现有的优良品种中,不改变现有品种本身所特有的优良性状,在较短的时间内获得有价值的育种新材料。 本研究采用农杆菌介导的遗传转化技术主要开展两方面的研究工作:一是将淀粉合成过程中的关键酶基因glgC导入马铃薯栽培品种,获得转基因植株;二是将诱导非寄主过敏性反应的hrp基因导入马铃薯中,验证调控元件马铃薯损伤诱导型启动子Wun1和Me13’增强子在广谱抗病策略中的可行性,获得转基因植株并进行检测。在遗传转化过程中,首先对受体再生系统建立进行了研究。选用试管苗茎段、叶片作为外植体材料,以MS为基本培养基成分,对生长激素的浓度和配比进行优化组合,筛选出有利于受体材料的高效培养基配方。最终确定出有利于茎段和叶片愈伤诱导的培养基为:MS+6-BA2.5mg/L+2,4-D0.6mg/L,诱愈率可达100%;有利于芽分化的培养基为:MS+6-BA2.5mg/L+IAA0.25mg/L +2,4-D0.25mg/L,出芽率可达65.33%。随后通过外植体材料生长状态、Kan敏感性、预培养时间、农杆菌浓度、浸染时间、共培养时间等对转化的影响研究,建立和优化了转化体系。总体来讲,在1/2 MS(大量元素减半)附加3%蔗糖的液体培养基上生长的材料的茎段为最佳外植体,通过Kan敏感性试验,确定了使用75 mg/L Kan作为转化茎段愈伤诱导过程适宜选择压力,在转化苗生根诱导培养中,使用50mg/L Kan进行选择比较适合。愈伤组织发生到出芽阶段的Kan25、50、75 mg/L的逐步增加浓度筛选及生根阶段的Kan25、50mg/L的筛选有效地减少了后期鉴定的工作量,获得了较高的转化率。茎段预培养2天,抗性愈伤诱导率达到48.24%;农杆菌浓度在OD600为0.5,侵染时间为8min时,抗性愈伤生长状态最好,抗性愈伤成功率最高(可达84.15%);共培养时间以3d时转化效果较好,出愈率可达83.5%。 在优化转化体系建立的前提下,以三个马铃薯四倍体栽培品种陇薯3号、甘农薯2号和台湾红皮试管苗茎段为受体材料,分别用块茎特异性表达启动子驱动的glgC基因