小麦337S光温敏不育系不育相关基因的遗传转化

发布时间：2020-08-13 07:09

【摘要】：作为20世纪小麦育种学上的新发现,小麦光温敏雄性不育为小麦杂种优势利用、全球小麦生产的提高提供了新的突破口。研究小麦光温敏雄性不育相关基因的调控及不育遗传机制已成为当前小麦雄性不育研究领域的热点。本研究在本实验室前期研究的基础上,从小麦光温敏雄性不育系337S中获得了众多与生殖发育相关的基因,从中筛选出差异表达显著的基因并对其进行克隆,作为本研究的候选基因。利用Gateway技术实现对候选基因TaMS337S-1、TaMS337S-3和TaMS337S-4的超量表达载体的构建,借助基因枪轰击和农杆菌介导两种转基因手段,将候选基因导入到不同小麦品种中对其进行基因功能验证,旨在探究3个候选基因的表达对小麦育性的影响及在不育调控过程中所发挥的作用,以期为小麦光温敏雄性不育系337S的不育机理解析提供帮助。主要研究结果如下:1.农杆菌介导幼胚的遗传转化:以BobWhite为受体材料的TaMS337S-3基因的转化实验中,共获得4株抗性苗,经PCR检测均为阴性。以华麦2566、华麦2152、华麦1168、华麦1223和陇春23为受体材料的TaMS337S-1基因的转化实验,共获得17株抗性苗,经PCR检测,初步断定有6株阳性苗:2株华麦2566,1株华麦2152,1株华麦1168,2株陇春23,华麦1223并未获得抗性苗。2.基因枪介导幼胚的遗传转化:共获得转TaMS337S-1基因抗性苗54株,分别为:7株陇春23(阳性苗有3株);40株华麦2566(阳性苗有12株);7株BobWhite(阳性苗有2株)。获得转TaMS337S-3基因抗性苗40株,其中华麦2566有5株,但只有1株经PCR检测为阳性,BobWhite有19株,5株为阳性苗,科农199有16株,3株为阳性苗。在TaMS337S-4基因的转化实验中,所获得的转基因抗性苗与阳性苗的比例分别为:科农199 13:4,BobWhite 7:3。3.基因枪介导的成熟胚的遗传转化:以金粉直径:0.6μm,轰击压:900psi/650 psi,轰击距离:9 cm的轰击参数轰击华麦1223和华麦1168成熟胚,比较发现900 psi的轰击压下两个受试品种愈伤组织的分化及再生能力均较650 psi强,且在900 psi下最初获得了4株转TaMS337S-4基因的华麦1168抗性苗,但最终未能获得阳性苗。4.转基因阳性苗的表型特征:与相应受体亲本材料相比,转TaMS337S-4基因的阳性苗普遍矮小,长势较弱,多数植株仅抽出一个麦穗,且穗子瘦小,部分穗子还出现灌浆不充分现象。转TaMS337S-3基因的阳性苗出现营养生长旺盛,生殖生长推迟的现象。表现为:小麦植株不断分蘖,抽穗时间推迟约40 d,抽穗数随着分蘖数的增加也相应增多。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1
【图文】：

长点（董福双等，2009）。近年来，Chauhan等侵染获得HVA1过表达的转基因小麦，且该植株表现出优 and Khurana, 2011）。总之，以花药、幼穗及生长点更多的理论及实验支持。因在小麦育种中的应用技术的应用打破了传统小麦育种滞缓的局面，通过改小麦在产量、品质、抗病虫逆等方面实现新的飞跃，展。总观转基因技术在小麦上的研究发现（喻修道麦抗病虫逆上做出很大贡献，尤其是在抗病上的研基因技术应用逐步向品质及产量的改良方向迈进，同域，如雄性不育的创建。提高产量其他应用5.1%

0性植株的生长繁殖过程。图 4B 为诱导培养 5 d 的小麦幼胚愈伤组织，众多研究表明，诱导 3-7 d 且呈淡黄色的愈伤组织是进行基因枪轰击转化的最佳受体，但不同品种之间稍有差别。图 4C 为轰击前后对愈伤组织的预处理过程，即高渗处理，该步骤的主要目的是减少轰击时物理操作对愈伤造成的伤害。轰击操作完成后将愈伤转至诱导培养基上恢复培养 2 周（图 4D），随后对愈伤组织进行抗性筛选以获得再生苗（图 4E 和 4F）。本研究初期选择将分化培养和生长培养阶段筛选剂浓度均设置为 50 mg/L，发现此浓度下生长培养基上幼苗生长状态较差，成活率低。后期实验将生长培养基中筛选剂浓度降至 30 mg/L-40 mg/L，发现再生苗死亡状况有所改观，但在 30 mg/L 的筛选剂的浓度下，转基因再生苗获得率较高，但假阳性现象普遍，显著加大了后期阳性苗鉴定的工作量。可见，筛选过程中适宜筛选力度是获得阳性再生苗的前提，筛选力度过大或过小都会影响转基因阳性苗的获得。

小麦 337S 光温敏不育系不育相关基因的遗传转化抗性苗经春化、水培后移栽入适宜规格的花盆中置于温室内培养直至成熟收获 T0代转基因种子，并将其播种下去获取 T1代小麦植株（图 5），为转基因后代的表型分析和基因表达检测提供材料。图 5A 中春化时间设定为 2 周，图 5B 中水培时间依据幼苗的长势及根系而定，此步骤主要起到生根壮苗的作用。移栽时要选择生长健壮和根系发达的幼苗（图 5C），以保证其能够正常吸取土壤中的养分，从而避免再生苗因营养吸收障碍而出现的死亡现象。图 5E 中所收获的种子为转 TaMS337S-1 基因的华麦 2152 种子，虽然仅单株收获 14 粒种子，但籽粒均较饱满，而转 TaMS337S-1 基因的华麦 2566 再生植株普遍存在因灌浆不充分所导致的籽粒皱扁现象，推测此现象可能是受温室环境影响，亦或是土壤养分不足所致。图 5F 为转 TaMS337S-1 基因华麦 2152 T1代幼苗。

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本文编号：2791693