简单重复序列在小麦中的突变机制与抗病应用的初步研究

简单重复序列在小麦中的突变机制与抗病应用的初步研究

论文摘要

小麦是世界性的重要粮食作物,约占全世界35%~40%的人都以小麦作为主要粮食。近年来,由于多种病害对小麦生产的威胁日益严重,使得选育和推广抗病小麦新品种成为保证小麦高产、稳产的最有效、经济、安全的途径,因此,目前许多研究重点都集中在怎样获得稳定遗传、广谱抗病的新型抗病小麦品种上。虽然长久以来人们已经利用各种常规育种手段培育了许多抗病新品种,但由于抗性基因在不同种属间的应用具有一定的局限性,加上原有抗性基因的失效,加剧了小麦进行遗传改良的迫切性。利用植物基因工程育种则可以避免这种局限性。近年来高速发展的植物基因工程对改良小麦的遗传性状提供了巨大的发展空间。本实验是利用基因枪转化技术将几丁质酶基因导入小麦受体中,培育抗病小麦新品种,并初步探讨基因枪转化小麦过程中所引起的基因组非目的性变化的因素简单重复序列的突变机制。现将结果总结如下:(1)利用基因枪轰击技术将外源基因几丁质酶基因{chitinase)导入小麦愈伤组织受体中,愈伤组织诱导选用的外植体是小麦成熟胚芽,选用的小麦品种是川农17和Myl1。本实验成功获得三个转基因阳性植株,编号分别为My11-4,My11-18,My11-83。(2)在对所有的再生植株(共101棵)进行抗病性调查后发现,三个转基因阳性植株并未表现出预期中的抗病性,但一编号为My11-20(后记为M-20)的非转基因植株却对抗白粉病表现出高度的抗性。(3)利用iPBS技术检测该抗病植株基因组反转录转座子的变化情况,实验结果从一定程度上反映了M-20抗病植株中LTR逆转录转座子并没有发生变化,但iPBS扩增片段的特殊性,使得我们不能因此得出M-20抗病性的改变是否因为激活或关闭了特定逆转录转座子的结论。(4)本实验从220对SSR引物(Xgwm系列)检测出25对引物能从M-20抗病植株中有扩增出特异片段。其中7对引物的稳定性较好,根据聚丙烯凝胶电泳的检测结果,与普通My11的相应扩增片段相比,M-20的特异扩增片段有如下三种变化:变长,变短和消失。(5)将SSR扩增的特异片段进行序列测定,结果显示:与普通My11小麦的序列相比,扩增出来的特异片段具有重复序列并有如下几种变化:重复序列元件的重复次数的变化,重复序列元件侧翼碱基序列的变化,重复序列从无到有。将片段序列测定结果在Genetic Information Research Institute (GIRI)上进行Blast发现这些片段包括在LTR逆转录转座子,non-LTR逆转录转座子,以及蛋白质启动子基因的侧翼串联重复序列。(6)在对抗病植株后代的SSR检测中发现,T0代植株中的特异片段在T1代植株的遗传稳定性并不同,有两对引物的特异片段发生分离(Xgwm312, Xgwm676),有四对引物(Xgwm67, Xgwm131, Xgwm191, Xgwm356)的特异片段未发生分离,有一对引物(Xgwm77)的特异片段在后代中丢失。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1. 文献综述
  • 1.1 植物病原体及其发病机制
  • 1.1.1 植物病毒的致病机制
  • 1.1.2 病原细菌的致病机理
  • 1.1.3 病原真菌的致病机理
  • 1.1.4 植物抗病反应
  • 1.2 植物的抗病基因(R基因)
  • 1.2.1 R基因产物的特征
  • 1.2.2 小麦白粉病及相关抗病基因研究
  • 1.2.3 小麦锈病及相关抗病基因研究
  • 1.2.4 小麦赤霉病及相关抗病基因研究
  • 1.3 小麦抗病的基因工程研究进展
  • 1.3.1 目的基因导入受体的方法
  • 1.3.2 几丁质酶概述
  • 1.4 体细胞无性系变异
  • 1.4.1 体细胞无性系变异的影响因素
  • 1.4.2 体细胞无性系变异的检测
  • 1.5 简单重复序列概述
  • 1.5.1 SSR的分类
  • 1.5.2 SSR的分布特征
  • 1.5.3 SSR序列进化机制
  • 1.5.4 SSR序列的生物学功能
  • 1.6 植物中的转座子基因
  • 1.6.1 LTR反转录转座子
  • 1.6.2 non-LTR反转录转座子
  • 1.6.3 反转录转座子元件的作用机制
  • 1.6.4 反转录转座子元件的检测和应用
  • 1.6.5 iPBS
  • 2. 材料与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1. 植株再生
  • 2.2.2 转化植株的检测
  • 2.2.3 转化植株的抗病性调查
  • 2.2.4 抗病植株的iPBS检测
  • 2.2.5 抗病植株的SSR检测
  • 2.2.6 部分扩增片段回收测序
  • 1代的植株SSR检测'>2.2.7 M-20 T1代的植株SSR检测
  • 2.2.8 数据处理
  • 3. 结果与分析
  • 3.1 转基因植株的获得
  • 3.1.1 愈伤组织的诱导和分化
  • 3.1.2 转基因植株的分子检测
  • 3.2 转化植株的性状调查
  • 3.3 抗病植株的iPBS检测
  • 3.4 抗病植株的SSR检测
  • 3.5 M-20特异微卫星序列的序列测定
  • 3.5.1 微卫星序列组成的变化
  • 3.5.2 微卫星序列组成的特征
  • 1代的植株SSR检测'>3.5.3 M-20 T1代的植株SSR检测
  • 4. 讨论
  • 4.1 基因枪法转化频率的影响因素
  • 4.2 几丁质酶基因在植株中的表达特点
  • 4.3 体细胞无性系变异对植株遗传型的影响
  • 4.3.1 外源激素与体细胞无性系变异
  • 4.4 由体细胞无性系变异导致的微卫星序列的变异
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

    • [1].小麦SSR引物扩增黑麦及附加系6R染色体特异DNA片段的克隆[J]. 麦类作物学报 2008(05)

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