论文题目: 杨树4CL基因调控木质素生物合成的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 林木遗传育种
作者: 李金花
导师: 张绮纹
关键词: 杨属,农杆菌介导遗传转化,转基因植株,酶活性,木质素含量
文献来源: 中国林业科学研究院
发表年度: 2005
论文摘要: 木质素是地球上数量仅次于纤维素的有机物,林木中木质素占木材干重的15~36 %,木质素生物合成及调节在植物生长和发育中发挥重要作用,另一方面,木质素是制浆造纸业的不利因素,脱除纤维素中的木质素,需要消耗大量能源和使用有毒化学物质,提高了造纸成本并污染环境。近十几年来,人们对木质素生物合成也有了更多更深入的认识,随着木质素生物合成途径许多酶的编码基因被不断分离克隆出来,通过调控木质素生物合成途径中重要酶的编码基因的表达,抑制酶的活性,从而阻断木质素生物合成途径,降低木质素的合成量或单体组成,已经在一些转基因植株上取得了成功。因此,利用生物技术手段降低木质素含量或改变其制浆性能,创造出符合制浆造纸原料特性要求的林木品种,对于降低制浆造纸的经济成本和环境保护等方面都具有重要意义。4CL 是木质素生物合成途径的核心酶之一,在木质素生物合成途径中处于终端位置。加拿大UBC 大学Douglas 小组获得了杨树4CL 酶的编码基因Ptd4CL3 的全长cDNA 片段,该基因与木质素生物合成有关,其重组蛋白具有4CL 酶活性,且在木质部中特异性表达。为了探讨Ptd4CL3 基因在木质素生物合成的作用及其在基因工程育种中的应用前景,本文以我国杨树工业用材林优良品种为试材,利用Ptd4CL3 基因cDNA 开展了基因工程下游研究工作,取得了一些研究结果。1. 利用双元载体pBIN19/RT101,将Ptd4CL3 基因的全长cDNA 片段1.6 kb,分别反向和正向插入双元载体CaMV 35S 启动子之后,构建了该基因的反义和正义表达载体pBIN19/RT101-AS4CL 和pBIN19/RT101-S4CL,并成功地转入了根癌农杆菌GV3101 中。2. 以白杨派杂种717 杨为参照,选择我国杨树工业用材林主栽优良品种107杨、108 杨、111 杨、110 杨和109 杨(黑杨派或派间杂种无性系)5 个品种为试材,对其叶片再生体系进行了优化,建立了高效的叶盘法农杆菌遗传转化程序,并获得了经抗Kan 生根筛选的正义和反义4CL 基因结构的转基因植株。3. 利用PCR 检测初步筛选出了批量转基因植株,对温室培养10 个月的717杨和110 杨的转基因植株进行4CL 酶活性和Klason 木质素分析,与对照植株相比,转基因植株木质部中4CL 酶活性降低了10 %~50 %,木质素含量降低10 %~40 %,且转基因植株的形态和生长发育未见异常。结果表明,利用反义RNA技术抑制4CL基因表达,能有效降低转基因植物4CL 酶活性和木质素含量,并且正义和反义4CL基因机构的转化均引起了木质素含量减低,已经筛选出了木质素含量下降10%以上的717杨和110杨的转基因株系。利用717杨转基因植株和对照植株进行RT-PCR
论文目录:
摘要
ABSTRACT
ABBREVIATION
正文图表目录
CONTENT
1 引言
1.1 木质素概述
1.1.1 木质素的分布
1.1.2 木质素的生物功能
1.1.3 木质素的经济重要性
1.2 木质素的结构和变异
1.3 木质素生物合成途径
1.3.1 木质素单体的生物合成途径
1.3.2 木质素的沉积
1.3.3 木质素生物合成途径的多样性
1.4 木质素生物合成酶基因的遗传调控
1.4.1 木质素生物合成酶基因的克隆
1.4.2 木质素生物合成的转基因植株
1.4.3 研究趋势
1.5 本研究的目的意义
1.6 本研究拟解决的问题和技术路线及方法
1.6.1 拟解决的问题
1.6.2 技术路线和方法
2 4CL 表达载体的构建与农杆菌转化
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 材料
2.2.2 反义表达载体的构建
2.2.3 正义表达载体的构建
2.2.4 农杆菌的转化
2.3 结果与讨论
2.3.1 反义表达载体的构建
2.3.2 正义表达载体的构建
2.3.3 表达载体的农杆菌转化
2.4 小结
3 黑杨派品种叶片再生体系的优化及农杆菌遗传转化
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 植物材料
3.2.2 菌种和试剂
3.2.3 培养基和培养条件
3.2.4 组培苗扩繁
3.2.5 叶片再生体系的优化
3.2.6 农杆菌的培养和菌液的准备
3.2.7 叶盘法农杆菌介导遗传转化
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同品种的组培苗
3.3.2 叶片遗传转化再生体系
3.3.2 不同品种的叶片遗传转化再生体系
3.3.3 农杆菌介导的遗传转化
3.4 小结
4 4CL 转基因植株的检测和分析
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 材料
4.2.3 主要试剂
4.2.3 PCR 检测
4.2.4 4CL 酶活性分析
4.2.5 木质素分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 生长和发育
4.3.2 PCR 扩增
4.3.3 4CL 酶活性分析
4.3.4 木质素分析
4.4 小结
5 转基因植株的RT-PCR 分析
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料
5.2.2 主要试剂
5.2.3 RT-PCR 分析
5.3 结果与分析
5.4 小结
6 结论和展望
参考文献
致谢
附录
发布时间: 2005-10-11
参考文献
- [1].白桦木质素生物合成酶基因分离及遗传转化的研究[D]. 刘雪梅.东北林业大学2005
- [2].毛白杨木材形成相关基因的克隆及在烟草和杨树中的表达[D]. 张德强.中国林业科学研究院2004
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