小麦品质性状相关基因的分离及种子淀粉品质的遗传改良

论文题目: 小麦品质性状相关基因的分离及种子淀粉品质的遗传改良

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 李加瑞

导师: 张宪省

关键词: 小麦,种子,品质相关基因,基因,低直链淀粉

文献来源: 山东农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 小麦是世界性的重要粮食作物,在我国是仅次于水稻的第二大粮食作物,其产量与品质直接关系人类食物的供应程度和营养水平。其中品质性状的改良对于丰富人们的食物来源,提高经济和社会效益具有非常重要的意义。本文以授粉后12 天的小麦种子为材料,构建cDNA 文库。从中随机挑选10,000 个克隆,利用Biomek 2000 核酸工作站制成高密度cDNA 阵列。然后分别以未受精子房、胚和胚乳中提取的RNA 为模板,反转录合成探针与膜杂交,进行差异筛选。根据筛选结果,选取800 个在胚、胚乳或胚和胚乳中表达的克隆进行表达序列标签(EST)分析,鉴定出216 个不同的基因序列。其中与小麦品质性状相关的基因有54 个,这些基因将为品质改良提供重要的基础资料。进而,为获取低直链淀粉的转基因小麦材料,通过上述cDNA microarray 杂交技术筛选出一个克隆GBSSI(编码颗粒结合型淀粉合成酶);然后构建RNAi 表达载体,通过农杆菌介导的方法转化小麦,通过PCR,RT-PCR 和叶片离体褪绿实验鉴定出4株转基因植株。对淀粉进行的碘试剂染色实验和淀粉含量的测定结果表明GBSSI 基因的RNA 沉默使转基因小麦种子直链淀粉的含量下降。主要结果和结论如下: 1.小麦种子cDNA 文库的构建以授粉后12 天的优质小麦品种PH82-2-2 的种子为材料,构建cDNA 文库。首先利用总RNA 分离试剂盒(Promega) 提取总RNA,然后分离mRNA。cDNA 文库构建参照Gubler 和Hoffman 方法进行。所用试剂主要为TaKaRa 公司产品。载体为pBluescript II SK(+) (STRATAGENE) 。用于转化的感受态细胞是大肠杆菌TM109 Electro-cell (TaKaRa)。 2.cDNA microarray 杂交分析从cDNA 文库中随机挑选10,000 个克隆,利用Biomek 2000 将质粒DNA 点于尼龙膜(12×8 cm)上,制成高密度cDNA 阵列,尼龙膜一式三份。然后分别以未受精子房、胚和胚乳中提取的RNA 为模板,反转录合成探针与膜杂交,进行差异筛选。 3. 杂交结果分析

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 前言

1.1 小麦种子的淀粉

1.2 小麦淀粉的合成及其关键酶

1.2.1 蔗糖合成酶

1.2.2 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)

1.2.3 淀粉合成酶(SS)

1.2.4 淀粉分支酶(SBE)

1.2.5 淀粉去分支酶(DBE)

1.2.6 淀粉合成的调控

1.2.7 质体中淀粉的降解

1.3 淀粉的理化性状

1.3.1 淀粉的颗粒性状

1.3.2 淀粉的糊化特性

1.3.3 淀粉的凝沉性

1.3.4 淀粉的粘度特性

1.4 小麦淀粉特性与品质的关系

1.5 淀粉品质的遗传改良

1.5.1 改变淀粉的含量

1.5.2 改变淀粉的质量

1.6 展望

1.7 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 植物材料

2.1.2 菌株与质粒

2.1.3 酶及生化试剂

2.1.4 PCR 引物

2.1.5 培养基

2.2 实验方法

2.2.1 小麦种子cDNA 文库的构建

2.2.2 cDNA 微阵列分析

2.2.3 胚、胚乳特异性表达基因的表达分析

2.2.4 小麦 GBSSI 基因的 Southern 杂交

2.2.5 GBSSI 基因的表达分析

2.2.6 GBSSI 基因 RNA 干涉表达载体的构建

2.2.7 RNAi 表达载体向农杆菌感受态细胞中的转化

2.2.8 农杆菌介导的小麦转化

2.2.9 转基因小麦植株的鉴定与分析

3 结果与分析

3.1 小麦种子cDNA 文库的构建

3.2 cDNA 克隆的差异筛选

3.3 小麦胚、胚乳中表达克隆的 EST 分析

3.4 种子特异 cDNA 的组织特异性检测

3.5 小麦 GBSSI 基因的克隆及其在小麦基因组中的组成分析

3.6 小麦GBSSI 基因的表达模式

3.7 GBSSI 基因 RNAi 表达载体的构建

3.8 小麦转基因植株的筛选及鉴定

3.9 转基因小麦中 GBSSI 基因表达的 RT-PCR 分析

3.10 转基因小麦直链淀粉含量分析

4 讨论

5 结论

6 参考文献

7 附录

8 致谢

9 攻读学位期间发表论文情况

发布时间: 2005-10-11

参考文献

• [1].小麦谷蛋白、淀粉膨胀特性等品质性状的遗传分析和QTL定位[D]. 李卫华.中国农业大学2005
• [2].小麦品质性状的生化遗传基础研究及LMW-GS基因的克隆与序列分析[D]. 赵惠贤.西北农林科技大学2003

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