TaGAPDH8的功能鉴定及TaGAPDH12转基因小麦体系的建立

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangchi900207
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小麦(Triticum aestivum L.)是主要粮食作物之一,为人类提供了丰富的营养物质。但大部分小麦都种植在干旱和半干旱地区,随着全球气温的升高及土地盐碱化问题的加重,小麦的产量和质量都受到了严重的影响。作为糖酵解和糖异生的关键酶之一,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)与维持细胞能量供应及氧化还原平衡密切相关,而近年来研究者发现该蛋白在植物抗逆性方面同样发挥着重要的作用。为研究小麦GAPDH基因家族中的两个成员,TaGAPDH8和TaGAPDH12与小麦抗逆机制的相关性,本试验做了如下研究:(1)以T3代RNA干扰(RNAi)下调TaGAPDH8表达的转基因小麦株系(CW3,CW6,CW12,CW13)为材料,分析了这4个株系中TaGAPDH8的表达情况,选择有效下调TaGAPDH8表达量的转基因株系作为后续研究材料,分别测定其在高温(42℃)、PEG和Na Cl胁迫下小麦的生理指标,并对在田间生长的转基因小麦进行农艺性状测量;(2)采用基因枪法将含有TaGAPDH12基因开放阅读框(Coding Sequence,CDS)的过表达载体和干扰载体分别转入两种小麦品种郑引1号(ZY)及长武134(CW)中,以建立TaGAPDH12转基因小麦体系,并为后续试验提供材料。本研究结果如下:1、T3代TaGAPDH8转基因小麦的鉴定和抗逆性指标测定通过PCR法及Southern杂交对4个转基因株系(CW3,CW6,CW12,CW13)进行鉴定,结果显示这些株系均稳定遗传了外源基因;采用q RT-PCR法分析TaGAPDH8基因的表达情况,结果表明,在4个转基因株系中,该基因的表达量分别为非转基因长武134(CK)的0.53倍、0.75倍、0.21倍及0.78倍,因此选择CW3和CW12两个株系作为后续研究材料;(1)在高温胁迫下,CK中TaGAPDH8的表达量为0 h的6.6倍,在CW3和CW12中的变化量不显著;CK对高温的抵抗能力及恢复能力显著高于CW3和CW12两个株系;在遭受高温胁迫期间CK的相对含水量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和叶绿素含量都高于转基因株系;(2)在PEG胁迫下,CK中TaGAPDH8的表达量为0 h的8.1倍,在CW3和CW12中基因表达量没有显著变化;随着PEG胁迫时间的延长,CK株系的RWC、SOD和过氧化物酶(POD)活性都高于转基因株系;(3)在Na Cl胁迫下,所有株系中的TaGAPDH8表达量均无显著变化,且株系间的生理水平变化无显著差异;在小麦乳熟期测量生长于大田的转基因株系的株高、穗长、籽粒数,以及种子千粒重和发芽率。株系间的株高差异不明显,但CW12的穗长最长,千粒重最轻;CW3的籽粒数最多。转基因株系的发芽率均高于CK。2、TaGAPDH12基因转化小麦的研究将含有目的基因TaGAPDH12的过表达载体分别转化小麦品种ZY(800个愈伤组织)和CW(200个愈伤组织),将RNAi载体分别转化ZY(200个愈伤组织)和CW(800个愈伤组织)。愈伤组织共分化出25株幼苗,经潮霉素筛选,最终成功移栽成活并收获种子的共计8株,其中ZY过表达植株3株,ZY RNAi植株1株,CW RNAi植株4株。经PCR鉴定8株T0代植株均为PCR阳性,基因枪法转化效率为0.4%。将T0代收获的种子种植后进行PCR鉴定,获得9株T1代阳性植株;将获得的种子全部种植,经过PCR鉴定未能检测到稳定遗传的小麦植株。
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