利用安全筛选标记基因进行窄冠白杨1号转化Bt抗虫基因的研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:weiyuan2009
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天牛等蛀干害虫对我国杨树人工林的建设和培育造成了巨大的影响,为获得抗虫性优良的杨树品种就需要利用转基因技术进行育种研究。但目前在转基因技术中被广泛应用的筛选标记基因通常是抗性选择标记基因,这类基因不仅会威胁生态环境安全,还会降低遗传转化的效率,因此使用无争议的安全选择标记基因进行杨树转基因研究具有重要的意义。本研究以‘窄冠白杨1号’作为受体材料,进行抗虫基因BtCry3Aa、BtCry3Aa-P2的遗传转化;建立‘窄冠白杨1号’甘露糖筛选体系后,使用安全筛选标记基因manA代替抗性筛选标记基因Kan+,构建PBI121-BtCry3Aa-manA、PBI121-BtCry3Aa-P2-manA载体并进行遗传转化;建立BtCry3Aa基因和manA基因起始表达量检测标准曲线,通过卡那霉素和甘露糖筛选后对获得的转基因株系进行DNA水平(PCR、q RT-PCR)、转录水平(RT-PCR)和翻译水平(Elis A、CPR)的检测,为后续进行转基因株系的抗虫实验和环境释放奠定实验基础。本研究获得的主要结果如下,(1)通过设置不同的蔗糖与甘露糖浓度组合进行‘窄冠白杨1号’甘露糖筛选体系的构建,结果表明‘窄冠白杨1号’叶片诱导分化的甘露糖筛选浓度为8 g/L,茎段诱导生根的甘露糖筛选浓度为10 g/L。(2)通过使用卡那霉素筛选和PCR鉴定,共获得11个转BtCry3Aa基因的株系和9个转BtCry3Aa-P2基因株系,卡那霉素筛选效率分别为29%、20%;通过使用甘露糖筛选和PCR鉴定共获得11个转化BtCry3Aa-manA基因的株系、12个转化BtCry3Aa-P2-manA基因的株系,筛选效率分别为42%、37.5%,高于使用Kan+作为筛选标记基因时的筛选效率。(3)建立BtCry3Aa抗虫基因、manA基因起始表达量检测标准曲线:Y=-0.2856X+14.624、Y=-0.2452X+14.945。经检测在所有获得的转基株系中BtCry3Aa基因的起始表达量均在10~6~10~7量级之间。其中,在转化BtCry3Aa基因的株系中,BtCry3Aa基因起始表达量最高的株系是1#,表达量为4.32×10~7;在转化BtCry3Aa-P2基因的株系中,表达量最高的株系是32#,表达量为1.10×10~7;在转化BtCry3Aa-manA基因的株系中,表达量最高的株系是5#,为8.51×10~6;在转化BtCry3Aa-P2-manA基因的株系中,表达量最高的株系是17#,为2.34×10~7。说明manA基因作为筛选标记基因不会对BtCry3Aa基因的表达量造成影响。manA基因起始表达量均在10~7~10~8量级内,在转化BtCry3Aa-manA基因的株系中,manA基因起始表达量最高的株系是15#,为7.82×10~8;在转化BtCry3Aa-P2-manA基因的株系中,22#株系的起始表达量最高,为9.42×10~8。(4)对获得的转基因株系进行Elis A检测,结果表明在转化BtCry3Aa基因的株系中,Bt毒蛋白含量最高的株系是1#,Bt毒蛋白含量为715.97 ng/L;在转化BtCry3Aa-P2基因的株系中,Bt毒蛋白含量最高的株系是32#,为559.83 ng/L,与BtCry3Aa基因起始表达量的检测结果一致。在转化BtCry3Aa-manA基因的株系中Bt毒蛋白含量最高株系是4#,含量是596.14 ng/L,在转化BtCry3Aa-P2-manA基因的株系中,9#Bt毒蛋白含量最高,为471.57 ng/L。Bt毒蛋白的含量均在450 ng/L以上,说明使用manA基因作为筛选标记基因,不会对目标基因的表达造成影响。在转化BtCry3Aa-manA基因的株系中,PMI含量最高的株系是18#,含量是55.53ng/L,在转化BtCry3Aa-manA-P2基因获得的12个转基因株系中,PMI含量最高的株系1#,含量是96.56 ng/L。(5)通过CPR实验检测转基因株系中manA基因的表达程度,结果表明在只添加甘露糖的组织培养液中,未转化植株叶片不能将紫红色的CPR溶液变成橙黄色,在只添加蔗糖的组织培养液中均变为黄色,各个转基因株系所在的组织培养液均有不同程度的变黄,说明‘窄冠白杨1号’能够利用甘露糖,各个转基因株系中的manA基因也均得到不同程度的表达,与Elis A检测结果相一致。
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