可溶性淀粉合成酶SSIII基因对马铃薯的遗传转化

论文摘要

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是淀粉生产中重要的农作物之一。淀粉是大多数植物当中主要的贮藏碳水化合物,它分为直链淀粉和支链淀粉两种。支链淀粉占总淀粉含量的80%左右,是由α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键连接而成的具有分支结构的多聚糖,而直链淀粉是由α-1,4糖苷键连接而成的线性多聚糖。目前在生产上推广的马铃薯栽培品种,其淀粉糊化温度、粘度、冻融稳定性都不太理想。因此,选育出更适合于加工业领域的马铃薯新品系,对于马铃薯的淀粉加工产业有重要的意义。本研究通过根癌农杆菌介导法将组成型表达启动子CaMV 35S和块茎特异型表达启动子CIPP驱动的可溶性淀粉合成酶（SSⅢ）基因导入到马铃薯栽培品种克新1号和克新4号中,获得转基因马铃薯植株,为进一步明确SSⅢ基因在淀粉合成中的功能和获得淀粉改良的马铃薯新种质提供基础。取得的主要研究结果如下:1.以马铃薯栽培品种克新1号和克新4号的试管薯为供体材料,分别用组成型表达启动子CaMV 35S和块茎特异型表达启动子CIPP驱动的可溶性淀粉合成酶（SSⅢ）基因干扰表达载体pBI-SSⅢ-RNAi和pBIC-SSⅢ-RNAi进行遗传转化,获得了65株转化植株。通过PCR检测初步表明有31株中SSⅢ基因的干扰片段已整合到马铃薯基因组中。2.将PCR结果呈阳性的马铃薯转基因植株移栽至温室蛭石中,4个月后收获微型薯。通过半定量RT-PCR检测初步说明有19株中SSⅢ基因在转录水平上已受到了抑制。3.对转SSⅢ基因马铃薯淀粉颗粒形态、支/直淀粉含量及淀粉中磷含量进行了观察和测定。结果表明有9个转基因植株的淀粉颗粒形态发生了明显的变化,其淀粉颗粒中心出现裂痕;这9个转基因马铃薯植株中直链淀粉含量都不同程度的有所增加,其中直链淀粉含量最低为14.55 %,最高为17.59 %,比未转基因的对照植株增加了2.68 %～29.05 %;与未转基因的对照植株相比,转基因植株的支/直淀粉比都有不同程度的降低;与未转基因的对照植株相比,克新1号的6个转基因株系的淀粉磷含量降低了9.94 %～58.36 %,克新4号的3个转基因株系的淀粉磷含量降低了34.76 %～56.04 %。

论文目录

• 缩略语表
• 摘要
• Summary
• 第一章 文献综述
• 1.1 淀粉合成途径的代谢调控
• 1.2 淀粉合成关键酶的研究
• 1.2.1 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）
• 1.2.2 淀粉合成酶（SS）
• 1.2.3 淀粉分支酶（ SBE）
• 1.2.4 淀粉去分支酶（DBE）
• 1.2.5 淀粉品质改变的其他途径
• 1.3 RNA 干扰
• 1.3.1 RNA 干扰的发现
• 1.3.2 RNA 干扰现象的定义及作用机理
• 1.3.3 RNA 干扰在植物上的应用
• 1.3.3.1 植物功能基因的研究
• 1.3.3.2 植物抗虫、抗病的研究
• 1.3.3.3 植物淀粉品质的研究
• 1.3.3.4 植物其他方面的研究
• 1.4 本研究的目的和意义
• 第二章 农杆菌介导的SSⅢ基因转化马铃薯的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 植物材料
• 2.2.2 菌株和质粒
• 2.2.3 生化试剂
• 2.2.4 主要仪器和设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 试管薯的诱导
• 2.3.2 卡那霉素生根选择压力的确定
• 2.3.3 质粒DNA 的提取
• 2.3.4 RNA 干扰表达载体的PCR 鉴定
• 2.3.5 马铃薯的遗传转化
• 2.3.5.1 农杆菌工程菌的培养和活化
• 2.3.5.2 马铃薯的遗传转化和植株的再生
• 2.3.6 转基因植株PCR 检测
• 2.3.6.1 植物基因组总DNA 的提取
• 2.3.6.2 PCR 检测
• 2.3.7 转基因植株RT-PCR 检测
• 2.3.7.1 植物基因组总RNA 的提取
• 2.3.7.2 RT-PCR 检测
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 马铃薯试管薯的诱导
• 2.4.2 卡那霉素生根选择压力的确定
• 2.4.3 RNA 干扰表达载体的PCR 鉴定
• 2.4.4 转基因马铃薯植株的再生
• 2.4.5 转基因植株PCR 检测
• 2.4.6 转基因植株RT-PCR 检测
• 2.5 讨论
• 第三章 转SSⅢ基因马铃薯淀粉特性的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 植物材料
• 3.2.2 生化试剂
• 3.2.3 主要仪器和设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 转基因植株淀粉颗粒形态的观测
• 3.3.2 转基因植株块茎中直链淀粉和支链淀粉含量的测定
• 3.3.3 转基因植株块茎淀粉中磷含量的测定
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 转基因植株的淀粉颗粒形态的观察
• 3.4.2 转基因植株直链淀粉和支链淀粉含量的测定
• 3.4.3 转基因植株块茎淀粉中磷含量的测定
• 3.5 讨论
• 第四章 讨论
• 4.1 转SSⅢ基因马铃薯再生植株的获得及鉴定
• 4.2 转SSⅢ基因马铃薯淀粉生理特性的影响
• 4.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者介绍
• 导师简介