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转DREB基因甘蔗的抗旱性评价及其遗传稳定性分析

作　者: 施肖堃
导　师: 张木清
学　校: 福建农林大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 转EaDREB2B基因甘蔗丙二醛膜透性可溶性糖株高伤害率产质量性状糖代谢
分类号: S566.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

干旱已成为制约我国蔗糖生产的最重要因素。2007年,农业部甘蔗生理生态与遗传改良实验室通过分离克隆甘蔗近缘属植物斑茅的DREB基因,并利用从拟南芥中克隆到的诱导型启动子RD29A,构建高效植物表达载体,通过基因枪转化的方法获得6个抗旱转DREB基因的甘蔗无性系。本研究以上述转DREB基因甘蔗为材料,对T2代转基因甘蔗的遗传稳定性、抗旱性、产质量性状进行评价,并对转基因甘蔗的抗旱生理基础进行分析,结果表明:EaDREB2B基因能在转基因甘蔗中稳定遗传。利用PCR和RT-PCR分子生物学技术对6个转基因无性系的EaDREB2B基因进行检测,该基因在T2代转基因甘蔗中均稳定表达,对照材料没有检测到该基因,从DNA水平和基因转录水平上证明EaDREB2B基因能够稳定高效的表达。EaDREB2B基因能够有效提高甘蔗的抗旱性。对受体材料FN95-1702以及6个转基因无性系进行干旱胁迫,发现在整个胁迫过程中,FN95-1702和转基因无性系的株高生长速度都比正常浇水的植株慢,其中FN95-1702的株高伤害率最高,而转基因无性系中的DR22的株高伤害率相对较低,从形态学上角度说明了转基因甘蔗DR22具有较好的耐旱能力。在整个干旱胁迫过程中,转基因甘蔗的丙二醛变化率,膜透性均比FN95-1702要低,说明转基因甘蔗在干旱胁迫下其膜脂过氧化程度以及膜伤害相对较小。同时从3个保护酶(SOD、POD、CAT)的变化规律上来看,这三种酶在转基因甘蔗中,清除活性氧具有积极地作用,减少了膜脂氧化程度和对膜的伤害。从生理的角度上说明转基因甘蔗具有一定的耐旱性。在干旱胁迫下对转基因甘蔗可溶性糖的研究中表明:在整个胁迫过程中,转基因甘蔗可溶性糖含量增幅最大的DR22为1634.764%,最小的DR27为1211.893%,均高于非转基因甘蔗FN95-1702的1202.496%。说明EaDREB2B基因可能会影响甘蔗的渗透调节来抵御外界的干旱条件。这也渗透调节物质积累的角度说明转基因甘蔗的耐旱性。本研究中以抗旱评价中表现最为优异的转基因材料DR22与受体材料FN95-1702作为研究对象,分析EaDREB2B基因能在一定程度上影响糖代谢的三个关键酶的变化,甘蔗进入糖分积累时期,转入EaDREB2B基因对甘蔗糖类代谢产生了一定影响,降低了蔗糖转化为其他物质的速度,有助于糖分积累。同时,转入外源基因后,能使甘蔗提早进入生理成熟期。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
1 引言  11-17
  1.1 干旱对作物生产的危害  11
  1.2 遗传改良在提高甘蔗抗旱性中的作用  11-12
    1.2.1 甘蔗常规育种的现状  11-12
    1.2.2 转基因技术在甘蔗遗传改良上的应用  12
  1.3 DREB 基因的功能及其在抗旱中的作用  12-13
  1.4 植物抗旱的生理机制  13-14
    1.4.1 抗旱植物的形态特征  13
    1.4.2 渗透调节与甘蔗耐旱性的关系  13-14
  1.5 研究思路与技术路线  14-17
    1.5.1 研究目的及意义  14-15
    1.5.2 研究内容  15-16
    1.5.3 具体技术路线  16-17
2 材料与方法  17-24
  2.1 供试材料  17
    2.1.1 甘蔗材料  17
    2.1.2 材料种植  17
  2.2 主要仪器  17
  2.3 方法  17-23
    2.3.1 甘蔗农艺性状调查  17
    2.3.2 盆栽模拟干旱实验  17-18
    2.3.3 生理指标测定  18-20
    2.3.4 转基因甘蔗的PCR 检测  20-21
    2.3.5 转基因甘蔗的RT-PCR 检测  21-23
  2.4 数据分析  23-24
3 结果与分析  24-38
  3.1 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗遗传稳定性分析  24-25
    3.1.1 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗PCR 检测结果  24
    3.1.2 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗RT-PCR 检测结果  24-25
  3.2 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗的抗旱性评价及其生理基础  25-33
    3.2.1 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗在干旱胁迫下MDA 含量变化  25-26
    3.2.2 T_2 代转EaDREB 基因甘蔗在干旱胁迫下的膜透性变化  26-28
    3.2.3 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗在干旱胁迫下的SOD 变化  28-29
    3.2.4 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗在干旱胁迫下的CAT 变化  29
    3.2.5 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗在干旱胁迫下的POD 变化  29-30
    3.2.6 T_2 代转EaDREB2B 基因甘蔗在干旱胁迫下的可溶性糖变化  30-32
    3.2.7 干旱胁迫下转EaDREB2B 基因甘蔗的株高伤害率比较  32
    3.2.8 应用模糊隶属函数法对转基因甘蔗的抗旱性进行综合评价  32-33
  3.3 转EaDREB2B 基因甘蔗的工农艺性状表现  33-35
    3.3.1 生长表现  33-34
    3.3.2 产量性状评价  34-35
    3.3.3 质量性状评价  35
  3.4 EaDREB2B 基因对甘蔗糖类代谢几个关键酶的影响  35-38
    3.4.1 β-淀粉酶  35-36
    3.4.2 酸性转化酶  36
    3.4.3 中性转化酶  36-38
4 讨论与结论  38-40
  4.1 转EaDREB2B 基因甘蔗遗传稳定性分析  38
  4.2 转EaDREB2B 基因甘蔗的产质量分析  38-39
  4.3 转EaDREB2B 基因甘蔗糖代谢关键酶的分析  39
  4.4 转基因甘蔗抗旱的机理研究  39-40
5 下一步研究工作  40-41
  5.1 转EaDREB2B 基因甘蔗抗旱的分子机制研究  40
  5.2 转EaDREB2B 基因甘蔗的安全性评价  40-41
参考文献  41-45
致谢  45

转DREB基因甘蔗的抗旱性评价及其遗传稳定性分析

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