Picloram诱导小麦成熟胚再生及遗传转化的初步研究
【摘要】： 随着植物基因工程的迅速发展,利用转基因技术进行遗传改良已经成为培养高产、优质的小麦品种的新途经。小麦基因工程研究的关键是解决体细胞再生和遗传转化的难题。与油菜、玉米、水稻等农作物相比,小麦属于典型自花授粉的单子叶植物,愈伤组织再生能力较弱;由于单子叶植物并不是根癌农杆菌的天然宿主,所以在遗传转化过程中存在DNA导入频率低和形成嵌合体植株等问题。优化小麦体细胞再生体系提高遗传转化效率对分子育种具有重要意义。本研究以Bobwhite春小麦成熟胚作为外植体,分析了picloram和2,4-D对愈伤组织再生的影响并初步探索了农杆菌侵染不同培养阶段愈伤组织转化频率上的差异,以期为小麦基因工程提供一些参考。主要研究结果如下:1.以春小麦成熟胚作为外植体,通过细胞学观察、理化性质和q RT-PCR测定体细胞胚胎发生相关基因相对表达量,分析了picloram和2,4-D对愈伤组织再生的影响。结果表明:(1)优化后两种激素诱导愈伤组织的能力没有显著差异,但picloram诱导的愈伤组织结构致密,呈米黄色;2,4-D的愈伤结构疏松呈水浸状,颜色透明,质地较差。分化后picloram的再生频率(48.2%)近似于2,4-D(29.7%)的两倍。(2)细胞学分析发现picloram诱导的愈伤组织细胞排列整齐有序,细胞之间间隙较小,大多数细胞均具有细胞核结构,并且已经形成了分生组织,2,4-D诱导的细胞排列无规则、疏松且形态异常,只有极少数的细胞存在细胞核,这与组织形态外观相一致。(3)Picloram与2,4-D相比,在体细胞胚胎发育过程中会积累更多的可溶性糖用于物质能量代谢合成蛋白质,促进非胚性愈伤组织向胚性愈伤组织的转变;SOD、POD酶活性和体细胞的增殖和分化有着紧密的联系,CAT酶活性的降低有利于愈伤组织的诱导和分化。(4)由于Ta LEC1基因的提高导致picloram在体细胞胚胎发育前期要比2,4-D更快促进胚性细胞的形成。虽然体细胞胚胎发生相关基因(Ta BBM、Ta WUS)的高表达能够促进愈伤组织的形成,但植株形成阶段过度的表达不利于愈伤组织的再生。2.(1)农杆菌分别侵染picloram和2,4-D诱导形成的愈伤组织发现,农杆菌致使大多数2,4-D诱导的愈伤组织不能再生并且形成很多不定根,证明picloram诱导形成的外植体更适合用于农杆菌介导法侵染小麦愈伤组织的研究。(2)农杆菌介导培养不同阶段小麦成熟胚形成的愈伤组织发现,侵染分化一段时间的愈伤组织GUS基因瞬时表达频率更高且侵染面积更大。进一步研究得出,农杆菌侵染分化的愈伤组织有一定频率获得转基因植株。(3)然而培养时间过长则会使外植体的体细胞胚胎发育成潜伏芽,导致假阳性植株的频率增高,所以本研究所鉴定出的植株大多数为嵌合体的方式存在,仅获得了一颗转基因植株。因此,该方法还需要进行更深一步的研究和探讨。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
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