农杆菌抗虫基因重组质粒构建及其对水稻TP309的转染研究

农杆菌抗虫基因重组质粒构建及其对水稻TP309的转染研究

论文摘要

农杆菌(Agrobacterium)是一种革兰阴性菌,在自然情况下可以通过伤口侵染植物。“农杆菌-植物”间基因转移促使了第一株转基因植株的诞生。目前,农杆菌转化仍然是转化植物实验中广泛使用的主要方法,其毒性基因(vir)在此过程中扮演着重要角色。毒性基因通常存在于Ti质粒,这套系统使得T-DNA能携带外源基因转化进入植物的基因组。水稻(Oryza Stiva)是世界上最重要的粮食作物之一,我国一半以上人口以稻米为主食。每年虫害造成水稻的减产,给粮食生产造成了巨大的经济损失。传统的化学农药防治方法带来了环境及食品的污染,效果也不能持久,而传统的育种方式也很难满足生产的需要。目前,利用基因工程手段培育抗虫水稻品种成为解决这一问题的最主要手段之一。本研究旨在利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciems),将来自苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)上的cry1Ac和vip3A这两个基因转化入水稻基因组,达到抗虫效果。Cry1Ac蛋白是对小菜蛾、棉铃虫等鳞翅目昆虫有特异毒杀作用的杀虫晶体蛋白,Vip3A蛋白则是具有较广谱的杀虫活性的营养期杀虫蛋白,它们的抗虫机理和抗虫谱上存在协同作用。设计引物对vip3A-S/vip3A-A扩增vip3A基因以及cry1Ac1-S/cry1Ac1-A和cry1Ac2-S/cry1Ac2-A这两对引物扩增cry1Ac基因的核心结构域。将这两个基因分别置于真核生物启动子花椰菜叶病毒启动子(CaMV35S promoter)和胭脂碱合酶基因终止子(Nos terminator)控制下,并克隆到双元载体pCAMBIA1300中,构建了植物表达载体pBCAV,再将pBCAV转化入农杆菌EHA105菌株。最后采用根癌农杆菌介导法转化水稻粳稻品种台北309(TP309)。转化受体选用由TP309幼胚诱导产生的愈伤组织。水稻TP309愈伤组织转化后经潮霉素筛选获得了抗性愈伤组织,通过PCR验证,初步证明外源cry1Act和vip3A基因已经成功的整合到受体组织中,得到了阳性抗性愈伤组织,并顺利得到少量幼苗,但还有待于进一步的分子鉴定、蛋白表达情况鉴定及转化植株抗虫能力的检测。

论文目录

  • 缩略表
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 引言
  • 1.农杆菌概述及其遗传转化机理
  • 2.转基因作物的发展概况
  • 2.1 抗虫植物的研究进展
  • 2.2 水稻遗传转化涉及的基因
  • 2.3 水稻基因转化的受体系统
  • 3.水稻基因转化方法
  • 3.1 农杆菌介导法
  • 3.2 基因枪法
  • 3.3 PEG转化法
  • 3.4 电激法
  • 3.5 花粉管通道法
  • 3.6 脂质体转化法
  • 4.立题依据和意义
  • 材料与方法
  • 1.材料
  • 1.1 菌株、质粒和水稻植株
  • 1.2 试剂和引物
  • 1.3 培养基和抗生素
  • 1.4 仪器设备
  • 2.方法
  • 2.1 Bt4.0718菌株总DNA的提取
  • 2.2 PCR扩增crylAct基因和vip3A基因
  • 2.3 中间载体的构建
  • 2.4 植物表达载体pBCAV的构建
  • 2.5 阳性转化子的筛选
  • 2.6 农杆菌感受态细胞的制备
  • 2.7 pBCAV质粒转化农杆菌
  • 2.8 幼胚的诱导
  • 2.9 农杆菌菌液的制备
  • 2.10 农杆菌侵染和共培养
  • 2.11 愈伤组织脱菌、筛选
  • 2.12 愈伤组织的分化、PCR检测和抗性苗移栽
  • 结果与分析
  • 1.crylAct和vip3A基因的PCR扩增
  • 3.crylAct基因的连接
  • 4.中间载体pETBI的构建
  • 5.pETBI-crylAct质粒的构建
  • 6.pETBI-vip3A质粒构建
  • 7.含crylAct基因和vip3A基因载体pBCAV的构建
  • 8.幼胚愈伤组织的诱导及胚性愈伤组织的获得
  • 9.愈伤组织预培养及与农杆菌的共培养
  • 10.抗性愈伤组织的潮霉素筛选
  • 11.抗性愈伤组织的分化
  • 12.抗性愈伤组织PCR检测结果
  • 讨论
  • 1.crylAc和vip3A基因的选择
  • 2.crylAc基因的核心结构域的选取
  • 3.重组质粒pBCAV构建
  • 4.潮霉素抗性基因的选择
  • 5.转化受体的选择
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

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