RNAi技术在黄瓜抗根结线虫遗传转化中的应用研究

RNAi技术在黄瓜抗根结线虫遗传转化中的应用研究

论文摘要

根结线虫在引起黄瓜侵染性病害的四大病原中,正逐渐成为仅次于真菌、细菌病害的一类重要的植物病原物。黄瓜根结线虫病已成为影响黄瓜生产较突出的问题.根结线虫的防治方法包括栽培防病、化学防病和抗线虫品种培育。抗线虫品种培育一直是育种家追寻的理想途径,但由于种质资源的匮乏,仅靠现有资源和常规育种方法很难育出抗线虫的黄瓜品种。利用生物技术辅助传统育种是解决抗源匮乏的有效途径。通过基因工程提高植物抗逆性技术早已在黄瓜育种中探索应用。RNA干扰(RNAi)是目前分子生物学研究的热点之一,是一种由同源序列引发的基因沉默现象。由于黄瓜组织培养困难,再生率较低,再生周期长,因而很少生物技术工作者选择黄瓜作为遗传转化的受体。因此,本试验着重开展了黄瓜高效植株再生体系的研究,黄瓜抗根结线虫RNAi载体的构建,农杆菌介导和花粉管导入技术转化黄瓜的研究,研究结果如下:(1)筛选出较为优化的黄瓜再生体系。取材时间以播种2天苗龄的子叶为最佳接种苗龄;取材部位以近叶柄端子叶为最佳再生外植体材料;最佳芽诱导培养基是MS+ 6-BA 1 mg·L-1 + ABA 1 mg·L-1+ Ades20 mg·L-1;培养早期Ades和ABA的存在能降低POD的含量,促进不定芽的再生。(2)构建了抗根结线虫的RNAi表达载体。提取带有根结线虫的黄瓜根系总RNA,利用RT-PCR扩增出根结线虫保守基因16D10,连接到T载体pMD-18上,测序表明所扩增的序列与已发表的四种主要根结线虫(南方根结线虫、爪哇根结线虫、花生根结线虫和北方根结线虫)序列具有很高的同源性,然后将16D10基因正向和反向插入到pBLUE载体上,构建了双链载体pBLUE-22-21,并将此双链基因插入到由35S启动子调控的克隆载体pRTL2上,命名为pRTL2-22-21,再将含有启动子和终止子以及双链的目的片段插入到双元表达载体pBIN-19上,得到表达载体pBIN-22-21。(3)研究了影响农杆菌介导的黄瓜遗传转化因素。不同基因型黄瓜品种对抗性芽数影响很大,鲁黄瓜8号适合作为转化材料;不同发育时期的子叶直接诱导黄瓜抗性芽的潜能不同,当两片子叶将要脱离种壳,子叶露出部分为绿色时进行外植体切割产生的抗性芽多;黄瓜对Kan较敏感,采用延迟筛选法进行筛选;同一浓度的Carb和Cef对黄瓜芽分化没有明显的差异,但综合抑菌效果,选择Cef 300 mg·L-1或者是Carb500 mg·L-1作为抑菌剂。(4)研究了花粉管通道法介导的黄瓜遗传转化。不同注射方法影响坐果率,采用授粉后24 h后用刀片沿柱头与子房颈分处切去柱头的方法较好。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 引言
  • 1.1 葫芦科基因工程研究进展
  • 1.1.1 葫芦科组织培养研究进展
  • 1.1.2 葫芦科遗传转化研究进展
  • 1.1.3 葫芦科遗传转化方法
  • 1.2 RNAi 的研究进展
  • 1.2.1 RNA干扰研究的发展历史
  • 1.2.2 RNAi在作物遗传改良中的应用
  • 1.2.3 RNAi 在线虫中的应用
  • 1.3 抗根结线虫的育种进展
  • 1.3.1 根结线虫的危害
  • 1.3.2 抗根结线虫策略的分子研究
  • 1.3.3 蔬菜抗根结线虫研究进展
  • 1.4 本课题研究的目的与意义
  • 2 材料与方法
  • 2.1 材料
  • 2.1.1 试验材料
  • 2.1.2 菌株和质粒
  • 2.1.3 试剂
  • 2.1.4 试验仪器
  • 2.1.5 所用引物
  • 2.2 方法
  • 2.2.1 黄瓜再生体系的建立
  • 2.2.2 抗根结线虫基因的 RNA 干扰表达载体的构建
  • 2.2.3 黄瓜的遗传转化
  • 2.2.4 转基因植株检测
  • 3 结果与分析
  • 3.1 黄瓜再生体系的建立
  • 3.1.1 不同激素组合对黄瓜芽诱导的影响
  • 3.1.2 苗龄对黄瓜再生的影响
  • 3.1.3 外植体不同取材部位对黄瓜再生的影响
  • 3.1.4 芽诱导培养时间对黄瓜再生的影响
  • 3.1.5 不同基因型对黄瓜再生的影响
  • 3.1.6 不同培养基对外植体体内 SOD 活性的影响
  • 3.1.7 不同培养基对外植体体内 CAT 活性的影响
  • 3.1.8 不同培养基对外植体体内 POD 活性的影响
  • 3.2 抗根结线虫基因的 RNA 干扰表达载体的构建
  • 3.2.1 16D10 基因的克隆
  • 3.2.2 正义及反义片段的获得
  • 3.2.3 中间克隆载体的构建
  • 3.2.4 植物表达载体的构建
  • 3.3 黄瓜遗传转化
  • 3.3.1 影响黄瓜遗传转化因素探讨
  • 3.3.2 农杆菌介导的黄瓜遗传转化
  • 3.3.3 花粉管通道法介导的遗传转化
  • 3.4 转化黄瓜的检测
  • 4 讨论
  • 4.1 激素配比对黄瓜子叶再生和抗氧化酶活性的影响
  • 4.2 标记基因对转化的影响
  • 4.3 基因型对转化的影响
  • 4.4 外植体苗龄对转化的影响
  • 4.5 材料污染对转化的影响
  • 4.6 抗性苗的检测
  • 4.7 花粉管法在瓜类转化上的应用
  • 5 结论
  • 5.1 黄瓜组织培养
  • 5.2 抗根结线虫的 RNAi 表达载体构建
  • 5.3 农杆菌介导的黄瓜遗传转化
  • 5.4 花粉管介导的黄瓜遗传转化
  • 附录
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表论文情况
  • 相关论文文献

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