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,随着人们对木质素生物合成研究的深入,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,调控木质素生物合成途径中重要酶基因的表达,通过抑制酶的活性,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,已经在烟草和杨树等植株上取得了成功。因此,利用生物技术手段降低木质素含量或改变其组成,提高杨树的制浆性能,创造出符合造纸原料要求的林木品种,对于降低制浆造纸的经济成本和保护环境等都具有重要意义。CCR是木质素生物合成途径的关键酶之一,在木质素生物合成途径中处于终端位置。RNAi（RNA interference）是一种重要的基因沉默方式,在植物基因功能和遗传改良研究中广泛应用。为优化和建立杨树遗传转化体系,探讨RNAi技术在杨树木质素改良中的应用效果,建立杨树RNAi的分子育种新方法,本文以南林95叶片为外植体,对农杆菌介导的遗传转化体系进行较系统地研究,构建了肉桂酰辅酶A还原酶基因CCR干涉表达载体pBI121+2F,开展了农杆菌介导的杨树遗传转化,并对转化植株进行了筛选、PCR检测和木质素含量检测,获得了如下主要结果:1、采用改良的CTAB法提取南林95的基因组DNA,利用PCR技术克隆得到CCR基因的第4个外显子部分序列,并将其正向和反向克隆到pUCCRNAi载体上,通过酶切、纯化、连接、转化等一系列基因工程操作方法构建了含CaMV35S组成型启动子和卡那霉素筛选基因的RNAi表达载体pBI121+2F,并将其成功的导入农杆菌LBA4404中。2、以南林95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体系,并获得了经抗Kan筛选的RNAi片段的转基因植株。（1）以MS为基本培养基附加不同浓度的6-BA和NAA,优化了南林95的组织培养扩繁体系,外植体培养基（MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖20g/L+琼脂8 g/L）诱导芽增殖,生根培养基为[1/2MS+NAA 0.01 mg/L+IBA 0.2 mg/L+蔗糖15 g/L+琼脂8 g/L]。（2）用导入pBI121质粒的农杆菌液转化南林95叶片,通过正交试验设计,建立了最佳遗传转化体系,即外植体预培养7 d,在含AS 200μmol/L的菌液浓度为0.6的农杆菌液中侵染20 min,共培养3 d,其中适宜的Kan分化筛选浓度为50 mg/L,生根筛选浓度为30 mg/L。（3）利用筛选出来的最佳遗传转化体系转化目的片段,获得了具有RNAi片段的转基因植株。3、对获得的转基因植株进行PCR检测,获得了RNAi片段的转基因植株。对培养3个月的转基因植株进行Klason木质素分析,与对照植株相比,木质素含量降低20%～30%,且转基因植株的形态和生长发育未见异常。结果表明,利用RNAi技术抑制CCR基因表达,能有效降低植株的木质素含量。综上所述,通过构建CCR基因RNAi表达载体,建立杨树优良无性系叶片遗传转化体系,培育出速生、优质的杨树新品种,为进一步深入了解木质素生物合成提供了研究材料,也为其他树种的木质素基因工程改良奠定理论基础。
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标签：杨树论文; 农杆菌介导遗传转化论文; 木质素论文;