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玉米粗缩病和玉米矮花叶病是世界上玉米产区普遍发生的玉米病毒性病害,已对玉米产区的感病品种造成严重减产。目前确定引起我国玉米粗缩病的病原主要为水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV),而引起我国玉米矮花叶病的病原主要为甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)。通过施用农药的方式防治玉米粗缩病和玉米矮花叶病很困难,培育抗病品种是其防治的最有效途径。植物抗病毒基因工程策略有多种,前人研究表明利用RNAi原理介导的抗病性特异性强,较易获得高抗甚至免疫的转基因植株,为作物抗病毒基因工程提供了更有效的途径。本研究将根据RNAi原理构建的含有RBSDV和SCMV外壳蛋白基因的载体转入玉米,以期获得双抗玉米粗缩病和玉米矮花叶病毒的转基因玉米。
主要结果如下:
1.利用RT-PCR法克隆了SCMV CP基因,测序结果表明该克隆片段为802bp。与GenBank中的SCMV CP山东分离物(AJ421459),北京分离物(S77088),四川分离物(AJ421468)核苷酸序列同源性分别为99%、98%、96%,说明获得的基因克隆为SCMV CP基因。
2.分别克隆RBSDV S8、S10,SCMV CP的一段,获得目的片段F8(372bp)、F10(406 bp)、FCP(424 bp),再分别将F8与FCP、F10与FCP连接在pMD18-T Simple上,获得重组质粒pMD18-Ts8-cp、pMD18-T S10-cp。将其正反向片段分别插入植物表达载体pMCG161,从而成功构建载体pMCG161-CP8、pMCG161-CP10。
3.以玉米A188、7319自交系和山农7号杂交种为试材,研究幼胚大小、基因型对玉米愈伤组织的诱导的影响。结果发现,幼胚在1.0-2.5mm时诱导胚性愈伤组织的能力最强,而不同基因型的玉米诱导出愈伤组织的差异明显,其中A188的诱导率最高。
4.利用基因枪法将重组的植物表达载体pMCG161-CP8、pMCG161-CP10导入玉米自交系A188诱导的愈伤组织中。转化的愈伤组织在PPT浓度为5 mg/L、10mg/L的筛选压下经过2次抗性筛选后,共获得11棵再生植株,经PCR检测,其中5株呈阳性。初步证明外源基因整合到玉米基因组中,对5棵转基因植株进行玉米矮花叶病的抗病性测定,其中3棵对玉米矮花叶病具有明显的抗性。实时荧光定量PCR结果表明,抗病转基因玉米中的SCMV病毒RNA的累积含量明显低于感病转基因玉米和非转基因玉米。