以Ghd7和Gs5为目的基因的玉米遗传转化体系的建立

论文摘要

玉米(Zea mays L.)是世界上三大主要粮食作物之一,但迄今为止,其转化效率仍然很低,进行遗传转化较为困难,。目前关于玉米遗传转化方法的报道有很多,其中基因枪轰击法和农杆菌介导法是最主要的两种方法,基因枪法具有不受受体类型限制等优点,可以对幼胚、愈伤组织、丛生芽等进行遗传转化。农杆菌介导法虽然起步较晚,但是由于该方法具有拷贝数低、操作方便、安全稳定等优点,越来越受到人们的重视。除了基因枪轰击法和农杆菌介导法这两种主要的方法外,人们还在不断的探索新的转化方法,比如不经过组织培养过程的茎尖转化法和花粉管通道法。这些方法不需要经过愈伤组织诱导、继代等过程,缩短了遗传转化的时间,避免了组织培养过程中出现的无性系变异,为玉米的遗传转化工作提供了新的思路。水稻基因Ghd7和Gs5是水稻中克隆的重要产量基因,Ghd7基因控制着每穗粒数、株高和抽穗期,位于水稻的第7染色体。在水稻中超表达该基因,在长日照条件下表现出抽穗期延迟,株高和产量增加等性状。Gs5基因控制着水稻的粒宽性状,位于水稻的第5染色体。将水稻中的产量基因通过遗传转化转入到玉米中,增强其在玉米中的表达,可能影响到玉米产量的表达模式,增加玉米株高和穗粒数(Ghd7)或者增加玉米粒宽(Gs5),提高玉米的产量。本实验将Ghd7基因构建到pTF101.1表达载体上,利用基因枪轰击法将其转入到玉米愈伤组织中；将Gs5基因构建到pCAMBIA1301表达载体上,通过农杆菌侵染法将其转入到玉米幼胚中,经筛选,分化等过程得到转基因植株,对转基因玉米植株进行了分子检测。其中转化Ghd7基因得到转化植株95株,经筛选标记bar基因进行PCR扩增,检测全部为阳性植株,目的基因Ghd7的PCR扩增证明转基因植株中57株为阳性植株,阳性率为60%,T1代的PCR检测证明外源基因可以再玉米转化植株中稳定遗传。转化Gs5基因得到25株成活植株。同时利用Ghd7基因,以CML295作为受体材料,使用茎尖转化法进行转化,对该方法进行了初步的探索。本实验在实验室前人的基础上建立了一套较为完整的玉米遗传转化体系,为实验室的后续工作打好了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词（ABBREVIATIONS）
• 1 前言
• 1.1 植物基因转化方法研究进展
• 1.1.1 直接进行DNA转化的方法
• 1.1.2 间接进行DNA转化的方法
• 1.1.3 基因枪转化法和农杆菌介导的转化方法比较
• 1.2 产量基因相关研究
• 1.2.1 玉米产量研究进展
• 1.2.2 水稻产量基因研究进展
• 1.3 本研究的目的和意义
• 2 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌株
• 2.1.2 外源基因和表达载体
• 2.1.3 植物材料
• 2.1.4 各种酶及试剂
• 2.1.5 主要的仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 基因枪法转化水稻外源基因Ghd7
• 2.2.2 茎尖转化法转化水稻产量基因Ghd7
• 2.2.3 农杆菌介导的遗传转化法将外源基因Gs5转入到玉米中
• 2.2.4 转基因植株的PCR检测
• 2.2.5 转基因植株的RT-PCR检测
• 3 结果与分析
• 3.1 水稻基因的载体改造
• 3.2 玉米幼胚诱导愈伤结果统计
• 3.3 水稻产量基因Ghd7通过基因枪法转化玉米
• 3.3.1 转Ghd7基因玉米再生过程
• 3.3.2 转Ghd7基因玉米再生植株的分子检测
• 3.4 通过农杆菌介导的茎尖转化法转化Ghd7基因
• 3.5 通过农杆菌介导法转化水稻产量基因Gs5
• 3.5.1 转Gs5基因玉米再生过程
• 3.5.2 转Gs5基因玉米的分子检测
• 3.5.3 以潮霉素作为筛选标记在玉米转化中的作用
• 4 讨论
• 4.1 玉米转基因的受体选取
• 4.2 转基因玉米后代产生变异的原因
• 参考文献
• 附录
• 致谢