棉花t-DNA插入突变体侧翼序列分析与双t-DNA载体系统构建

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棉花(Gossypium L.)是我国主要的纤维作物,也是第五大油料作物。棉花主要产品纤维是纺织业的重要原料,也是必需的生活物资。因此,进行棉花功能基因的研究显得尤为必要。突变体是开展植物功能基因组学研究中的重要材料,利用Genetrap系统构建植株表达载体,借助农杆菌进行T-DNA的插入是创制突变体的有效策略。T-DNA标签的插入不仅扰乱了植物自身基因的正常表达,而且该“标签”序列已知,使得可以相对简单、快捷的分离被破坏的基因序列,然后进行该基因的功能研究。同时,转Bt棉花的长时间使用使得昆虫对其产生一定的抗性,获得更多的Bt棉材料或多价Bt棉材料显得尤为重要。  创制突变体利用Promoter trap系统构建遗传转化载体,借助农杆菌进行遗传转化,创造棉花突变体材料。然后检测不同转化株表达模式、拷贝数,分离其侧翼序列,分析T-DNA整合位点,获得该位点生物信息,结合突变株表型进行该基因的功能研究。创造转Bt棉花材料和获得Free-marker转基因棉花利用双T-DNA载体系统。为了验证双T-DNA载体系统在棉花中的实用性及能够获得抗虫棉花转基因材料,本研究通过构建双T-DNA植物表达载体,以新霉素磷酸转移酶(nptⅡ)为标记基因,利用农杆菌进行棉花遗传转化,使用卡拉霉素(Kan)筛选,获得转基因棉花。实验主要获得以下结果:  (1)目前已获得Promoter trap T0转化株1000余株,67.47%转化进行PCR检测为阳性株;已收获800余份后代种子。Southem杂交结果表明,单拷贝占到50.56%,平均每个转化株含有1.83个T-DNA标签。  (2)利用FPNI-PCR技术分离棉花T-DNA标签侧翼序列,依赖左边界分离的侧翼序列有274条,其中152条定位到棉花基因组上,定位率为55.47%;依赖右边界分离的侧翼序列有336条,其中193条定位到棉花基因组上,定位率为57.44%。  (3)研究T-DNA侧翼序列在棉花基因组中转移特点发现,在右边界插入整合过程中,极易保留右边界重复序列3bp,从腺嘌呤(A)处剪接,占到总数的23.51%。总体来说,T-DNA末端整合多从A或T碱基处剪接,左边界缺失程度重于右边界。  (4)研究T-DNA侧翼序列在棉花基因组中分布特点得出,T-DNA侧翼序列对A、D亚基因组没有显著的偏好性,T-DNA偏好整合到基因区与转座因子区,在TE区中偏好整合到LTR转座因子区域中。  (5)以pCAMBIA2300S为基础载体,以pBI121载体中的“Nos-T-DNA-LB”为模板,设计特异引物,在引物两端分别加上合适的酶切位点及在左边界端加上T-DNA区右边界重复序列,经PCR扩增获得“Nos-LB-RB”的DNA片段,用T4酶连接重组,获得含有双T-DNA的重组中间载体pCAMBIA2300SDT。  (6)在pCAMBIA2300SDT重组中间载体基础上,分别以mGFP5*/cry1C*基因为模板设计引物,添加合适的酶切接头,经T4酶重组连接获得含有mGFP5*/cry1C*基因的双T-DNA表达载体。
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