甘蓝型油菜(Brassica napus L.)油酸含量遗传和应用ihpRNA沉默fad2基因研究

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)油酸含量遗传和应用ihpRNA沉默fad2基因研究

论文摘要

油酸是油菜籽油脂肪酸的重要组成成分,油酸含量的多少影响油的营养价值和经济价值,如何提高油菜籽油中油酸的含量是众多学者关心的问题。本研究应用植物数量性状主基因+多基因的多世代联合分析方法研究油酸含量的遗传;并且应用ihpRNA诱导基因(fad2)沉默途径培育高油酸含量转基因材料。主要结果如下:1.对甘蓝型油菜杂交组合8087×8108的P1、P2、F1、B1、B2和F2等6个世代种子油酸含量主基因+多基因遗传分析结果表明:(1)该组合油酸含量受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因控制遗传;(2)该杂交组合的B1、B2和F2群体油酸含量主基因遗传率为43.83%~94.71%,多基因遗传率为0.65%~30.85%,表明该组合油酸含量是由2对主基因+多基因共同控制的,并以主基因遗传为主;(3)油酸含量以加性效应和上位性效应为主,显性效应比较小。2.构建了具有种子特异性表达的fad2基因的ihpRNA表达载体pCNFIRnos。通过PCR扩增分离到甘蓝型油菜种子特异性表达的Napin启动子的序列(1147bp)以及油酸脱饱和酶基因(fad2)的一个537bp的片段,并将其分别克隆到pGEM-T easy载体中。为构建油菜种子特异性表达fad2基因的ihpRNA植物表达载体,首先将fad2基因片段以正向的方式连接在一个可剪切的内含子的5’末端,而以反向的方式连接到该内含子的3’末端,构建fad2基因的反向重复框;然后将Napin启动子序列连接到该反向重复框的5’端,而在其3’端接有一个nos终止子序列;最后将fad2基因的反向重复表达框分两步克隆到植物双元载体pCAMBIA2300的pUC18多克隆位点,构建了fad2基因的ihpRNA表达载体pCNFIRnos。3.建立了油菜农杆菌遗传转化体系,并获得转基因植株。用甘蓝型油菜宁油12号下胚轴和带柄子叶为外植体进行fad2基因的遗传转化研究,结果表明:(1)宁油12号下胚轴最适分化培养基为:MS+1.5mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA+0.01 mg/L GA3+0.5g/L Mes+0.5g/L PVP+40mg/L Ad+3.5mg/L AgNO3,其再生频率和分化频率分别为25.71%和31.43%;(2)宁油12号下胚轴和子叶柄经过1mg/L2,4-D预培养,能明显提高芽分化率;(3)随着AgNO3浓度的增加,芽苗再生频率和分化频率逐渐提高;3.5mg/L AgNO3是宁油12号下胚轴芽苗高频率再生的最适浓度;(4)随着卡那霉素浓度增加,宁油12号下胚轴和子叶柄不定芽分化频率逐渐降低;20mg/L卡那霉素作为筛选转化芽的最适浓度;(5)抑制农杆菌过度生长的羧苄青霉素的适宜浓度为250mg/L;(6)下胚轴外植体获得卡那霉素抗性绿苗的再生频率为0.45%;带柄子叶外植体获得卡那霉素抗性绿苗的再生频率达到6.23%,经PCR检测,其中90%以上的卡那霉素抗性植株表现阳性,初步证明fad2反向重复序列表达框已整合到油菜细胞核基因组中。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 宿略词
  • 第一章 文献综述
  • 1 植物脂肪酸类型及其重要性
  • 1.1 植物脂肪酸类型
  • 1.2 植物脂肪酸的生理功能
  • 1.2.1 脂肪酸与植物抗寒性
  • 1.2.2 脂肪酸与植物抗病性
  • 1.2.3 植物脂肪酸的食用及工业价值
  • 2.油菜脂肪酸品质改良的意义和基础
  • 2.1 油菜脂肪酸改良的意义
  • 2.2 油菜脂肪酸品质改良的遗传基础
  • 2.2.1 油菜脂肪酸组成成分及其遗传
  • 2.2.2 植物脂肪酸生物合成的关键酶基因的分离和克隆
  • 3.油菜脂肪酸的遗传调控
  • 3.1 月桂酸合成的调控
  • 3.2 棕榈酸和硬脂酸合成的调控
  • 3.3 油酸、亚油酸、亚麻酸及芥酸等合成的调控
  • 3.4 蓖麻酸和斑鸠菊酸合成的调控
  • 3.5 多不饱和脂肪酸合成的调控
  • 4.油菜脂肪酸改良的主要途径
  • 4.1 系统育种和杂交育种
  • 4.2 诱变育种
  • 4.2.1 辐射诱变育种
  • 4.2.2 化学诱变育种
  • 4.3 基因工程
  • 4.3.1 植物遗传转化技术的种类和特点
  • 4.3.2 油菜脂肪酸品质改良的遗传转化技术
  • 5.甘蓝型油菜油酸的遗传改良
  • 5.1 油酸的营养特性
  • 5.2 甘蓝型油菜油酸含量的遗传
  • 5.3 甘蓝型油菜油酸的改良
  • 5.3.1 基因沉默
  • 5.3.2 植物基因沉默的诱导
  • 5.3.3 RNA介导的基因沉默技术在植物中的应用
  • 5.3.4 fad2基因的研究进展
  • 5.3.5 油菜高油酸种质的创建
  • 6.本研究的目的和意义
  • 6.1 油酸的遗传
  • 6.2 创造新的高油酸种质资源
  • 第二章 甘蓝型油菜油酸含量主基因+多基因遗传分析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 供试材料
  • 1.2 实验方法
  • 1.3 脂肪酸组成的测定
  • 1.4 数据分析
  • 1.4.1 分离分析法中混合分布的一般理论
  • 1.4.2 主基因+多基因遗传模型分离分析法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 8087/8108组合6个世代油酸含量的次数分布
  • 2.2 8087/8108组合6个世代群体油酸含量的遗传分离分析
  • 2.3 8087/8108组合油酸含量各分离世代的成分分布
  • 2.4 最适遗传模型E-0下8087/8108组合油酸含量的遗传参数估计
  • 3.讨论
  • 第三章 甘蓝型油菜种子特异性表达fad2基因的却础ihpRNA载体构建
  • 1.材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 植物材料
  • 1.1.2 菌株及载体
  • 1.1.3 试剂和培养基
  • 1.2 方法
  • 1.2.1 植物DNA的提取
  • 1.2.2 质粒的提取
  • 1.2.3 限制性内切酶反应、磷酸酶(CIP)的脱磷反应以及T4连接酶的连接反应
  • 1.2.4 油菜Napin启动子序列克隆及序列测定
  • 1.2.5 fad2基因片段克隆与序列测定
  • 1.2.6 fad2反向重复表达框构建
  • 1.2.7 种子特异性表达ihpRnA植物载体构建
  • 2.结果与分析
  • 2.1 油菜Napin启动子序列克隆
  • 2.2 fad3基因片段的克隆
  • 2.3 反向重复表达框的构建
  • 2.4 种子特异性表达的ihpRNA植物载体构建
  • 3.讨论
  • 3.1 高油酸、低亚麻酸油菜新种质创新的途径
  • 3.2.启动子的选择
  • 3.3 ihpRNA表达载体的构建
  • 3.4 RNA基因沉默技术在作物品质改良中的应用
  • 第四章 农杆菌介导法将fad2基因的ihpRNA表达载体导入甘蓝型油菜的研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 试验材料
  • 1.1.1 植物材料
  • 1.1.2 甘蓝型油菜种子特异性表达卢fad2基因的/hpRNA载体和菌株
  • 1.1.3 培养基
  • 1.1.4 酶与试剂
  • 1.1.5 PCR引物
  • 1.2 试验方法
  • 1.2.1 无菌苗的培养
  • 1.2.2 激素组合及其浓度对下胚轴植株再生的影响
  • 1.2.3 2,4-D预培养对子叶柄再生植株的影响
  • 3浓度对下胚轴植株再生的影响'>1.2.4 AgNO3浓度对下胚轴植株再生的影响
  • 1.2.5 Kan(卡那霉素)和Carb(羧苄青霉素)浓度试验
  • 1.2.6 农杆菌介导的遗传转化
  • 1.2.7 抗性植株的PCR检测
  • 2.结果与分析
  • 2.1 激素对下胚轴芽苗分化的影响
  • 2.2 2,4-D预培养对子叶柄再生植株的影响
  • 3对下胚轴再生植株的影响'>2.3 AgNO3对下胚轴再生植株的影响
  • 2.4 Kan(卡那霉素)选择压和Carb(羧苄青霉素)浓度试验
  • 2.5 农杆菌介导转化
  • 2.6 抗性植株的PCR检测
  • 2.6.1 油菜基因组DNA提取
  • 2.6.2 PCR检测
  • 3.讨论与结论
  • 3.1 外植体的选择
  • 3.2 激素对下胚轴芽苗分化的影响影响
  • 3.3 抗生素对外植体转化效率的影响
  • 3.4 褐化及玻璃苗现象
  • 3.5 转化率
  • 3.6 预培养对植株再生的影响
  • 全文结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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