论文题目: 转基因耐盐旱稻的获得及转AtNCED3水稻的抗逆性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 陈惠
导师: 王学臣
关键词: 水稻,耐盐耐旱性,转基因
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 水稻是重要的粮食作物,其产量严重地受到水资源短缺和土壤盐渍的影响。利用基因工程手段,提高水稻的耐盐、耐旱能力,具有深远的应用前景。本研究将OsNHX1和AtNCED3两个基因,分别转化到旱稻和水稻中;同时选择了诱导型启动子rd29A在水稻中超表达AtNCED3基因,希望得到既耐盐、耐旱、耐低温,又不影响生长发育的水稻新品系。 以旱稻IRAT109品种的成熟胚愈伤组织为受体材料,与含质粒p330I/OsNHX1的农杆菌菌株LBA4404共培养,经筛选培养获得了多个超表达OsNIIX1基因的独立转化株系。PCR检测证明目的基因已整合到旱稻的基因组中。进一步Northern blot分析表明:三个转基因株系的T1和T2代植株中目的基因的mRNA表达水平明显高于野生型。通过对转基因株系表型观察和生理生化分析表明:100mM NaCl处理5天后的恢复生长过程中,转基因植株的生长明显快于野生型:200mMNaCl处理下,转基因植株较野生型出现受害症状的时间大大延迟,说明转基因植株耐盐性得到了提高。NaCl处理下,转基因植株叶片和根中Na~+含量的提高和渗透势的降低,说明转基因植株的Na~+/H~+ antiporter的表达量高于对照,能将过多的Na~+累积于叶片或根细胞的液泡中,从而提高了细胞的渗透吸水能力,维持了细胞溶质的离子平衡。 此外,选择了组成型启动子Ubi-1和诱导型启动子rd29A在水稻中超表达AtNCED3基因,通过农杆菌介导法获得了两个水稻品种和两个旱稻品种的多个转基因株系。对水稻品种中作93转基因植株的ABA含量分析表明:组成型表达AtNCED3基因在正常和渗透或干旱胁迫下都能提高转基因抗性愈伤组织和转基因植株叶片内的ABA含量,而诱导型表达AtNCED3基因只在渗透或干旱胁迫下提高了转基因抗性愈伤组织和转基因植株叶片内的ABA含量。从转基因水稻植株与对照的表型观察、生理测定和抗逆性研究等的结果表明:组成型表达AtNCED3基因的水稻植株长得非常矮小、开花时间大大推后,细胞的分裂和伸长以及生长与发育都受到了抑制,降低了正常条件下的蒸腾速率和气孔导度;然而,诱导型启动子驱动的AtNCED3基因的超表达对转基因水稻的营养生长阶段的生长发育虽有轻微影响,但在干旱、盐胁迫和低温等逆境条件下表现出明显的抗逆性。 本研究得到了具有较高抗盐的转OsNHX1基因旱稻株系,并利用诱导型启动子rd29A在水稻中超表达AtNCED3基因,得到了既抗逆,又不影响生长发育的水稻新品系。为利用转基因技术提高作物的抗逆性奠定了基础,并为深入研究AtNCED3基因的功能和ABA的作用机理提供了有用的材料。
论文目录:
中文摘要
Abstract
目录
第一章 文献综述
1.1 植物耐盐耐旱机理及基因工程研究进展
1.1.1 植物耐盐耐旱机理
1.1.2 盐对植物的伤害及植物的耐盐机制
1.1.3 植物耐盐抗旱基因工程研究进展
1.2 水稻耐盐抗旱基因工程研究进展
1.2.1 水稻转化技术研究进展
1.2.2 水稻耐盐抗旱基因工程研究进展
1.2.3 基因沉默(gene silencing)
1.2.4 转基因表达调控——启动子在水稻遗传转化中的应用
1.3 问题与展望
1.4 本研究的目的和意义
第二章 超表达OsNHX1基因赋予早稻IRAT109耐盐性
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料和所用培养基
2.1.2 旱稻和水稻的成熟胚培养及根癌农杆菌介导的早稻、水稻的遗传转化系统
2.1.3 转基因植株的鉴定
2.1.4 转基因植株的耐盐性检测
2.2 实验结果与分析
2.2.1 水稻、旱稻多个品种成熟胚再生体系的建立
2.2.2 转OsNHX1基因耐盐旱稻IRAT109植株的获得及各种生理指标的检测
2.3 讨论
2.3.1 PCR快速鉴定同源外源基因
2.3.2 转基因植株较高的OsNHX1转录活性与其耐盐性的提高相一致
2.3.3 双子叶和单子叶植物超表达液泡膜Na~+／H~+ antipoter的耐盐性比较分析
2.3.4 超表达OsNHX1基因提高了旱稻盐胁迫条件下转基因植株叶片和根细胞液泡中Na~+的含量、降低了细胞的渗透势。
2.3.5 在严重盐胁迫条件下，转基因旱稻较少的脯氨酸积累与较轻的盐伤害相一致性
2.3.6 筛选基因的选择
2.4 小结
第三章 Ubi-1和rd29A启动子与AtNCED3基因组合转化水稻植株的抗逆性比较研究
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料试剂和所用培养基
3.1.2 旱稻和水稻的成熟胚培养及根癌农杆菌介导的旱稻、水稻的遗传转化系统(见第二章)
3.1.3 AtNCED3基因的克隆
3.1.4 植物表达载体的构建
3.1.5 转基因植株的阳性苗的鉴定
3.1.6 ABA含量的测定
3.1.7中作93转三种载体愈伤组织中ABA含量的测定
3.1.8转基因植株的ABA含量的测定
3.1.9 转基因植株的培养条件和生长过程中的表型观察
3.1.10 胁迫条件下转基因幼苗在培养基中的生长
3.1.11 中作93转基因植株在土壤中的耐旱、耐低温鉴定
3.1.12 蒸腾速率和气孔导度的测定
3.1.13 叶绿素含量的测定
3.1.14 根毛长度的测定
3.2 实验结果
3.2.1 AtNCED3基因的克隆
3.2.2 植物表达载体的构建及鉴定
3.2.3 水稻、旱稻多个品种转基因植株的获得
3.2.4 转基因植株的PCR鉴定
3.2.5 转三种载体植株的生长和发育表现型观察
3.2.6 甘露醇对转三种载体愈伤组织中ABA含量的影响
3.2.7 干旱处理对转基因植株体内ABA含量的影响
3.2.8 转AtNCED3基因幼苗培养在含盐和含甘露醇培养基中的表型
3.2.9 诱导型表达AtNCED3基因提高了转基因植株幼苗的耐旱、耐低温能力
3.2.10 正常条件下转基因植株的蒸腾速率和气孔导度
3.3 讨论
3.3.1 水稻、旱稻的遗传转化技术
3.3.2 外源基因在水稻中的最佳表达
3.3.3 组成型表达和诱导型表达AtNCED_3基因提高了转基因水稻的内源ABA水平
3.3.4 组成型表达AtNCED3基因严重抑制了转基因水稻的生长和发育，降低了蒸腾速率
3.3.5 诱导型表达AtNCED3基因，既提高了转基因植株的抗旱性又提高了耐盐、耐低温能力
3.4 小结
4.结论
参考文献
致谢
个人简历
发布时间: 2005-07-18
参考文献
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