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非洲菊(Gerbera jumesionii Bolus)是世界有名的园艺切花植物,也是云南主栽切花植物之一。非洲菊的真菌病害是影响非洲菊产量和质量的主要因素之一。几丁质酶基因(Chi)是一个广谱抗真菌基因,通过农杆菌介导,将其导入非洲菊,预期可以培育出抗病性较好的新品种(系)或新种质材料。
本研究构建了广谱抗真菌的基因表达载体pBCHI,应用农杆菌介导法进行非洲菊转化研究,通过叶柄外植体的侵染、筛选、再分化获得了PCR扩增阳性苗,优化了非洲菊遗传转化体系。研究结果如下:
1.根据已发表的菜豆几丁质酶cDNA序列,设计特异引物,扩增获得菜豆CHIcDNA序列及氨基酸序列。将几丁质酶基因Chi cDNA插入pBI121,成功地构建了pBCHI植物双元表达载体,并用冻融法将其导入了农杆菌LBA4404菌株。
2.选择非洲菊R6品种组培苗带叶叶柄为外植体再生系统作为基因转化的受体系统,培养基种添加不同激素的最适范围NAA为0.1-0.5 mg/L;6-BA为0.6-10mg/L之间。
3.利用农杆菌介导法对非洲菊叶柄进行了遗传转化。实验表明:非洲菊卡那选择压力浓度范围在20-25mg/L之间。将非洲菊叶柄在诱导培养基上预培养2d,于农杆菌菌液(OD600≈0.6)稀释20倍侵染15 min,共培养3d;转移到(MS+6-BA2mg/L+NAA0.1 mg/L+Ka 25mgr/L)筛选分化培养基中培养,三周更换一次培养基,在此期间,增值培养基中6-BA浓度降至0.6,抗性芽长至1cm时切下转移到选择生根培养基(MS+NAA 0.1mg/L+Ceft 40mg/L+Ka 25mg/L)生根培养。
4.比较了4种头孢霉素类抗生素对农杆菌的抑菌效果,实验结果表明,头孢曲松钠的浓度为200mg/L时,愈伤组织诱导率达74.2%,丛生芽平均增殖率达24%,抑菌效果从整体来看效果最好。
5.在500个转Chi基因的转化体中,获得了58个Kan抗性芽,进行PCR扩增,有3株抗性苗能扩增出约835bp的预期片段,与质粒DNA扩增出的片段大小相同,PCR扩增阳性苗占生根抗性苗的5.17%。
本研究摸索建立的非洲菊转基因条件还可为今后进一步开展抗病基因或其它基因的大规模转化提供了参考。