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Genetic Transformation of Wheat for Salt Tolerance

Abdul Razzaq  
【摘要】:小麦(Triticum aestivm)是最为主要的粮食作物。随着世界人口的剧烈膨胀,所需粮食不断增加,这就需要对作物进行不断的遗传改良,在有限的可利用土地资源上生产出更多的粮食。在品种改良方面,转基因技术是传统育种方法最有前途的补充。在不影响现有优良品种的主要经济性状的前提下,转基因技术可以实现精确的遗传改造。目前,通过遗传工程手段可以使作物在逆境条件下旺盛生长。BADH是甜菜碱乙醛脱氢酶的编码基因,该酶是甜菜碱生物合成的一种关键酶,甜菜碱通过渗透调节发挥抗逆作用。植物体内BADH基因的表达,可以提高植物的抗盐能力。本研究通过基因枪和农杆菌介导法对小麦实施了遗传转化,目的是将BADH基因整合到小麦基因组中,以改善其抗盐能力。此外,还进行了小麦生长点遗传转化的初步研究,试图找到一种不需要愈伤组织培养、不受基因型限制的转化方法。 在本研究中,遗传转化对象是目前生产上广泛种植的冬小麦品种石4185。质粒pABH9用于基因枪(PDS-1000/He)转化由幼胚诱导的愈伤组织,该质粒含有ubiquitine启动子和nos终止子控制的BADH基因和bar基因(phosphinothricin acetyl transferase)。在转化过程中,在MS固体培养基内分别添加1、3、5 mg/l PPT(phosphinothricin)和/或100、150 mM NaCl作为转化筛选剂。总DNA从再生苗叶片中提取,用PCR方法检测BADH基因的整合情况。bar基因的表达通过叶片涂抹法检测,即将3 mg/l PPT溶液(含0.1%Tween20)涂抹在再生苗叶片上,观察叶片的褪绿情况。最后,将PCR阳性植株移栽到含0.5%NaCl的土壤中以评价其抗盐性。 本试验共轰击愈伤组织3263块,有15.99%的愈伤块较块增殖,将其置于再生培养基上诱导植株再生,大约9%的愈伤分化出植株。PCR检测表明,只有5株为BADH基因阳性,大约90%植株为阴性。PPT叶片涂抹试验与PCR结果相符。PCR阳性植株可在含0.5%NaCl的土壤中生长,而对照植株不能成活。若以轰击的愈伤组织数为基数计算,净转化率为0.15%。在本试验中,再生困难是关键问题,抗性筛选也不很有效。虽然获得了抗盐转基因小麦,但该法既费力又费钱,效率还不高。基因型的可组织培养性限制了转化效率。 用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)AGL1介导法也进行了遗传转化。转化的基因为CaMV 35S启动子和nos终止子控制的BADH基因和nptⅡ基因(neomycin phosphotransferase),转化受体是由成熟胚和幼胚诱导的愈伤组织。在侵染和共培养阶段附加10G μM乙酰丁香酮,在含100 mM或150 mM NaCl的MS培养基上进行抗性愈伤筛选,在含100 mM NaCl的MS培养基上再生植株。对于那些经过8-10个星期仍不能诱导出胚芽的愈伤,在培养基中添加了亚精胺(spermidine)以诱导出芽。用PCR法检测再生植株中BADH基因的转化情况,在含0.5%NaCl的土壤中评价植株的抗盐性。 在共计侵染的4901块愈伤中,从中筛选出12%生长良好的愈伤。经分化诱导处理,有4.43%愈伤再生出植株。PCR检测证明,19.23%的再生植株表现为


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