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利用传统育种的方法来改良油菜的脂肪酸组分以满足消费者的需求已取得了很大成功,如通过有性杂交、x-射线或EMS处理等方法是可以用来修饰存在于油菜中脂肪酸的性质,国外已培育出高棕榈酸、高或低亚油酸、高油酸和无芥酸的油菜品种。然而,由于油菜基因池(gene pool)的局限性已引起育种学家去寻找另外的种质资源。过去二十年,随着基因克隆技术和遗传转化技术的进步,使得通过基因工程方法改良油菜品质成为可能,其中最重要的目标就是改变油菜种子中油的组分与含量。本研究是油菜高油酸基因工程育种的部分工作,是通过抑制内源FAD2基因表达来培育高油酸、低多聚不饱和脂肪酸含量的甘蓝型油菜品种。主要结果如下: 1.napin基因启动子的克隆和序列分析 根据GenBank中同源序列设计引物,通过PCR扩增,从甘蓝型油菜湘油15号基因组DNA中分离napin基因5′端上游调控区。PCR产物克隆到pGEM-T载体并测序。结果显示,克隆片段含1147个核苷酸,与napA、napB的同源性分别达99.6%和99.1%。TATA盒位于一29bp处。通过与已发表的其它napin基因5′-调控区比较发现:某些序列单元在进化上是保守的并与种子特异表达有关,如G-box、ABRE、RY重复序列、AT序列、(CA)n序列。 为研究此napin基因启动子的功能,我们将此启动子与GUS基因相连构建植物表表载体pBI121.N。通过基因枪法转化经3天ABA诱导的油菜种子,同时轰击了油菜根、茎、叶。轰击24h后进行组织化学分析表明:napin基因启动子具种子特异性表达。此启动子序列已登录到GenBank,序列号为AF420598。 2.FAD2基因cDNA片段的克隆和种子特异性反义FAD2基因的植物表达载体构建 FAD2是植物中产生多聚不饱和脂肪酸的关键酶。我们根据Marillia(1999)报导的序列设计引物,通过RT-PCR从湘油15号扩增FAD2基因cDNA片段。扩增产物克隆进pGEM-T载体,构建成pTF后,再通过NotⅠ酶切后扦入SK+载体构建pSKF。经测序证明:此cDNA片段含654个核苷酸,与已报导的序列的同源性达100%。pSKF用BamHI/SacⅠ酶切后的0.65kb片段被扦入pBI121.N同样的酶切位点处,从而构建成反义FADZ表达载体pBll21.NF。通过冻融法将pBll21*F转化农杆菌LBA4404,并经菌落PCR验证。 3.甘蓝型油菜的遗传转化和转基因植株的获得 将携带pBll21NF的农杆菌LBA4404侵染湘油15号油菜子叶柄外植体,通过优化农杆菌感染参数建立了高效的农杆菌介导的遗传转化系统,转化效率达 10%以上。同时对基因枪转化系统进行了探讨。PCR检测和PCR-Southem杂交证明:反义FADZ基因己整合到湘油15基因组中,为在不久的将来培育出高油酸油菜打好了基础。