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棉花体细胞胚胎发生的调控及其耐盐基因遗传转化

作　者: 高海波
导　师: 张富春
学　校: 新疆大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 棉花 体细胞胚胎发生 耐盐基因 遗传转化 盐胁迫
分类号: S562
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


土壤盐渍化是限制农作物产量的主要因素之一。高盐会破坏植物的离子平衡并引起高渗胁迫。据美国环境中心估计,全球20%的农业用地和50%的耕地遭受不同程度的盐胁迫。许多研究表明,NHX和VP1基因在植物中的过表达可提高植物的耐盐性。棉花(Gossypium hirsutum L.)是重要的经济作物。因此,提高棉花的耐盐性对于提高棉花产量和加强盐渍化土地的开发利用具有重要意义。然而目前棉花的生物技术的发展仍然存在着很多障碍,如棉花体细胞胚胎发生的基因型依赖性、棉花组织培养的低效性(耗时,耗工)、基因转化技术的复杂性(难重复,转化率低)和转基因棉花的农艺性状的变异等等,这些问题已经成为棉花生物技术、棉花功能基因的验证和棉花相关基因克隆等研究领域的障碍和瓶颈。本研究内容主要涉及棉花体细胞胚胎发生的调控,高效棉花遗传转化体系的建立;农杆菌介导转化法获得耐盐抗旱转基因棉花;同时对转基因棉花进行分子水平的初步研究,为转基因棉花育种提供理论指导。取得的主要研究结果如下:1 KT的浓度对新陆早17的愈伤组织诱导和体细胞胚胎分化起着至关重要的作用。新陆早17愈伤组织诱导和体细胞胚胎分化的最优化激素配比为2,4-D 0.1 mg/L + KT 0.1 mg/L,诱导培养基中NH4NO3的水平对愈伤组织能否分化产生体细胞胚胎至关重要,在分化培养基中通常去掉NH4NO3并使KNO3加倍。在附加谷氨酰胺2.0 g/L和天门冬酰胺1.0 g/L的条件下能使该品种的愈伤组织的胚胎分化率达到82.3%。在胚性愈伤组织增殖培养基中增加2.0 g/L谷氨酞胺和1.0 g/L天门冬酞胺,能有效促进新陆早17体细胞胚的成熟。2构建了pCABMIAL2300/HcNHX和pCAMBIAL2300/HcVP1植物表达载体并转入农杆菌菌株EHA105,这为农杆菌介导的耐盐基因的遗传转化体系的建立和优化提供了供试载体。3无菌苗的下胚轴是对新陆早17品种进行遗传转化的较好材料,对农杆菌介导的下胚轴遗传转化的基本条件进行研究表明,以OD值为0.3-0.5的农杆菌菌液进行浸染,用75 mg/L的卡那霉素进行选择,200 mg/L的头孢霉素抑制农杆菌的生长可以较好地应用于该品种的遗传转化。4利用农杆菌介导棉花下胚轴将HcNHX和HcVP1基因转入中棉24(CCRI 24)和新陆早17两个棉花品种中,获得转基因棉花。PCR扩增结果初步表明外源基因已整合到棉花的基因组中。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一部分 文献综述  10-29
  第一章 藜科盐生植物的形态特征与耐盐分子机理研究进展  10-20
    1 藜科植物耐盐的形态解剖学研究  10-12
      1.1 藜科植物的轴器官  10-11
      1.2 藜科植物的叶和同化枝  11-12
    2 藜科植物耐盐的分子机理  12-16
      2.1 离子区隔化  12-13
      2.2 渗透调节  13-14
      2.3 抗氧化与膜保护  14
      2.4 光合途径的改变  14-15
      2.5 激素调节与盐胁迫信号的转导  15
      2.6 盐胁迫相关的转录因子和调控元件  15-16
    3 结论与展望  16-17
    参考文献  17-20
  第二章 棉花的组织培养与遗传转化  20-29
    1 棉花的组织培养和植株再生  20-24
      1.1 棉花的体细胞培养与植株再生  20-22
      1.2 棉花的体细胞胚胎发生和植株再生的影响因素  22-24
    2 棉花的遗传转化和转基因耐盐棉花  24-26
      2.1 根癌农杆菌介导的棉花转基因  24-25
      2.2 转基因耐盐棉花的研究  25-26
    参考文献  26-29
第二部分 试验部分  29-50
  第一章 陆地棉新陆早17 的体细胞胚胎发生的调控与植株再生  29-37
    摘要  29
    1 引言  29-30
    2 材料与方法  30-31
      2.1 材料  30
      2.2 棉花组织培养各阶段所用的培养基和培养条件  30
      2.3 棉花体细胞再生的培养体系  30-31
      2.4 数据统计与分析  31
    3 结果与分析  31-33
      3.1 激素浓度及配比对愈伤组织诱导、增殖和体胚分化的影响  31-32
      3.2 氮素浓度及配比对胚性愈伤组织产生和增殖的影响  32
      3.3 试管苗的移植和植株再生  32-33
    4 讨论  33-34
    参考文献  34-37
  第二章 盐穗木基因HcNHX1和HcVP1遗传转化载体的构建及高效转 化棉花的研究  37-50
    摘要  37
    1 引言  37-38
    2 材料与方法  38-43
      2.1 pCAMBIA2300-1 高效表达载体的构建  39
      2.2 目的基因遗传转化载体的构建  39-40
      2.3 农杆菌的转化和鉴定  40-41
      2.4 新陆早17 下胚轴的农杆菌转化体系的建立  41
      2.5 研究中所用的培养基  41-42
      2.6 农杆菌侵染法转化棉花  42-43
      2.7 转化材料的分子鉴定  43
    3 结果与分析  43-47
      3.1 重组质粒Ⅰ、Ⅱ及pCAMBIA2300-1 的构建  43-44
      3.2 pCAMBIA2300-1/ HcNHX1 和 pCAMBIA2300-1/HcVP1 的构建  44
      3.3 农杆菌的转化和转化子的鉴定  44-45
      3.4 新陆早17 下胚轴的农杆菌转化体系的建立  45-46
      3.5 棉花的遗传转化和植株再生  46-47
      3.6 转化材料的分子检测  47
    4 讨论  47-48
    参考文献  48-50
结论与展望  50-51
致谢  51-52
个人简历  52

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 纤维作物 > 棉
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