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AVP1基因转化百脉根及其转基因植株的耐盐抗旱性研究

作　者: 程星
导　师: 王锁民
学　校: 兰州大学
专　业: 草业科学
关键词: 百脉根 AVP1基因耐盐性抗旱性
分类号: S541.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

土壤盐碱化和荒漠化是人类面临的一个世界性问题。百脉根是世界著名的多年生优良豆科牧草之一。但是,百脉根耐盐抗旱能力较弱,难以适应高盐干旱的生长环境。因此,在常规育种的基础上,利用生物技术对其加以遗传改良,以培育出优质高产的新品种,对改良和利用我国大面积的盐碱地和荒漠化土地具有重要意义。大量研究表明,过量表达AVP1可明显增强转基因植株的耐盐性和抗旱性。本文以百脉根为实验材料,用根癌农杆菌介导的方法成功地将AVP1基因转入百脉根,对得到的8株抗性植株进行PCR检测,并对转基因植株的耐盐性和抗旱性进行检测,主要结果如下:1.建立了百脉根高频再生体系。子叶是理想的受体材料,B5+0.5mg/L 6-BA是最佳分化培养基,最适的生根培养基为1/2MS+0.05mg/L NAA。2.建立了根癌农杆菌介导AVP1基因转化百脉根的遗传转化体系。300mg/L的羧苄青霉素便可有效抑制农杆菌GV3101的生长;卡那霉素对体胚的选择压为50mg/L;最佳预培养时间、菌液浓度和共培养时间分别为3-4d、0.5和3d。3. PCR检测结果显示,8株抗性植株均为阳性,证明目的基因已经整合到百脉根基因组中。4.在200mmol/L NaCl下处理7d,超表达AVP1的转基因植株表现出更强的耐盐性,仍然能够生长正常,而野生植株的生长则受到严重抑制,甚至死亡;经过5d的干旱胁迫,野生植株生长减弱,并出现萎蔫,而转基因植株生长正常,直到7d后才发生萎蔫,所有植株复水后,转基因植株解除萎蔫并恢复正常生长,而野生植株则死亡。这表明转基因植株在盐胁迫和干旱胁迫下的生长状况要明显好于野生植株。5.随着NaCl浓度的增加,所有植株的地上部干重在逐渐下降,但野生植株下降的更快。在200mmol/L NaCl下,野生植株的地上部干重下降了52%,而转基因植株的地上部干重仅下降了33%。6.与野生植株相比,在盐胁迫和干旱胁迫下,转基因植株中保持了较多的水分。在200mmol/L NaCl或干旱胁迫7d后,野生植株叶片失水更多,相对含水量分别下降了36%和38%,而转基因植株的相对含水量仅分别下降了18%和24%。7.随着NaCl浓度的增加或干旱胁迫时间的延长,转基因植株和野生植株的MDA含量和相对质膜透性均呈增加趋势,但野生植株增加的更快。在200mmol/L NaCl或干旱胁迫7d后,转基因植株的MDA含量分别比野生植株低35%和27%,相对质膜透性分别比野生植株低28%和27%。8. AVP1基因的超表达可保护转基因百脉根的光合系统。在200mmol/L NaCl下,野生植株的净光合速率减少了60%,而转基因植株的经光合速率仅减少了40%。经过7d的干旱胁迫,野生植株的净光合速率减少了68%,而转基因植株的净光合速率则减少了47%。9.转基因植株叶片和根中积累了更多的Na⁺、K⁺和Ca²⁺。在200mmol/L NaCl下,转基因植株叶片中的Na⁺、K⁺和Ca²⁺分别比野生植株高30%、41%和81%,根中的Na⁺、K⁺和Ca²⁺分别比野生植株高19%、49%和41%;经过7d的干旱胁迫,转基因植株叶片中的Na⁺、K⁺和Ca²⁺分别比野生植株高74%、55%和88%,根中的Na⁺、K⁺和Ca²⁺分别比野生植株高63%、61%和200%。以上研究结果表明,AVP1基因的超表达提高了转基因百脉根的耐盐性和抗旱性,为下一步培育耐盐抗旱转基因百脉根新品种奠定了基础。

全文目录

缩写词表  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章引言  12-13
第二章国内外研究进展  13-29
  1 植物液泡膜H~+-pyrophosphatase(V-H~+-PPase)研究进展  13-20
    1.1 液泡膜H~+-PPase的分布与类型  13
    1.2 液泡膜H~+-PPase的拓扑结构及其特性  13-15
    1.3 液泡膜H~+-PPase的主要功能  15-17
    1.4 液泡膜V-H~+-PPase与植物的耐盐性  17-20
  2 百脉根基因工程研究进展  20-29
    2.1 农杆菌介导百脉根遗传转化的原理  21
    2.2 影响农杆菌介导百脉根转化的因素  21-25
    2.3 百脉根遗传转化研究进展  25-28
    2.4 结语  28-29
第三章百脉根基因转化受体系统的建立  29-34
  1 材料与方法  29-30
    1.1 材料  29
    1.2 方法  29-30
  2 结果与分析  30-32
    2.1 不同处理方法对百脉根种子萌发和污染率的影响  30-31
    2.2 体胚分化的诱导  31-32
    2.3 胚状体的生根成苗  32
  3 讨论  32-33
  4 结论  33-34
第四章根癌农杆菌介导AVP1基因对百脉根的转化及转基因植株的分子检测  34-48
  1 材料与方法  34-39
    1.1 材料  34-36
    1.2 方法  36-39
  2 结果与分析  39-44
    2.1 抗生素抑菌浓度的确定  39
    2.2 选择培养基中Kan选择压的确定  39-40
    2.3 预培养时间对转化效率的影响  40-41
    2.4 菌液浓度对转化效率的影响  41
    2.5 侵染时间对转化效率的影响  41-42
    2.6 共培养时间对转化效率的影响  42-43
    2.7 植物基因组DNA的完整性检测  43
    2.8 PCR检测  43-44
  3 讨论  44-47
  4 结论  47-48
第五章转基因百脉根耐盐性和抗旱性检测  48-60
  1 材料与方法  48-50
    1.1 材料  48
    1.2 方法  48-50
  2 结果与分析  50-58
    2.1 AVP1转基因引植株的耐盐性和抗旱性均高于野生植株  50-53
    2.2 AVP1转基因植株的叶片相对含水量高于野生型植株  53-54
    2.3 AVP1转基因植株的细胞膜的稳定性高于野生型植株  54-55
    2.4 AVP1转基因植株的净光合速率高于野生型植株  55-56
    2.5 AVP1转基因植株中积累了更多的阳离子  56-58
  3 讨论  58-60
参考文献  60-71
致谢  71-72
图版  72

AVP1基因转化百脉根及其转基因植株的耐盐抗旱性研究

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