论文摘要
干旱是玉米生产的主要限制因素。通过品种改良提高玉米品种耐旱能力，是克服干旱危害最为经济有效的方法。然而，玉米的耐旱性为微效多基因控制的数量性状，遗传改良比较困难，多年来进展不大。转基因技术可以打破物种间生殖隔离，转化利用其他物种有益基因。国内外曾用SOD、DREB等多种抗逆耐旱基因转化玉米，试图提高其耐旱性，但因这些基因耐旱能力不够强，耐旱机制与玉米生理代谢不协调等原因，转基因后代的耐旱性不能达到玉米生产要求。探索利用耐旱能力更高，适宜玉米生理代谢机制与生产要求的耐旱基因，是转基因耐旱玉米培育的技术关键。利用海藻糖的抗逆耐旱特性，采用基因工程将其相关酶的基因转入玉米等作物，进而培育抗旱耐盐新品种，这对于植物遗传改良具有重要意义。本研究从酿酒酵母上克隆了海藻糖合成酶基因TPS1，PCR克隆测序发现，酿酒酵母AS．1416菌株的海藻糖合成酶基因TPS1与原报道序列发生了11处单碱基突变，其中10个突变发生在编码区域，但9个是同义突变，不影响编码蛋白的氨基酸序列。只有1135位的G变为A，使编码蛋白的第355个甘氨酸变成了天冬酰胺。用单子叶植物逆境诱导启动子mwcs120启动TPS1基因构建表达载体，基因枪法和农杆菌介导法分别转化玉米胚性愈伤组织，PCR检测获得阳性植株，平均达到0.56％的转化率，并获得了转基因再生植株及种子。PCR检测阳性的植株，还有待进一步作分子杂交和表达检测，以及后代的分子标记选择和耐旱性鉴定，培育成稳定的转基因株系。除探索转化利用外源海藻糖合成酶基因，提高玉米耐旱性的可能性外，也有助于研究海藻糖代谢的有关机理。查询NCBI数据库得到多种高等植物及原核生物的TPS1蛋白质序列，用序列分析软件进行序列同源分析，发现多处较长的保守区段。根据蛋白质保守序列设计引物，以玉米基因组为模板进行扩增反应，扩增片段经测序分析表明，该片段与卷柏海藻糖合成酶mRNA序列有59.87％的相似性，与酵母的海藻糖合成酶全DNA序列有98.07％的相似性。但与此同时，使用另一对同源引物进行扩增放映未得到任何条带。该结果初步证明了玉米基因组也含有海藻糖合成酶基因的部分相似序列，有可能因为不具有编码海藻糖合成酶的全基因序列，玉米不具有合成海藻糖的能力。要克隆玉米基因组中海藻糖合成酶基因的全长，或者探索它的功能，还需要进一步的研究。