提高花生α-维生素E含量的载体构建及其转化研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xiaoPhaiM
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花生(Arachis hyogaea L.)是世界上四大油料作物之一,在世界范围内的热带和亚热带地区都有种植。中国是世界上最大的花生生产国和消费国。维生素E是一种脂溶性的抗氧化剂,在人体、动物以及植物体内都有重要的生理作用。植物油是人类摄取维生素E的主要途径。植物包括花生在内具有高活性α-维生素E的含量非常低,为了提高花生中维生素E的含量,本研究试图通过基因工程的办法改良现有的花生品种。本文报道维生素合成途径中的重要基因尿黑酸合成酶(VE2)基因、2-甲基-6-植基-苯醌甲基转移酶(VE3)基因和γ-生育酚甲基转移酶(VE4)基因的克隆,种子特异表达启动子引导的植物表达载体构建,以及这些载体对花生进行遗传转化的研究结果。 1、为了使维生素E相关的基因在花生胚中特异表达,通过PCR的方法在同源性分别为99.8%和100%的T载体中分离得到两个种子特异表达启动子。它们分别是大豆种子储藏蛋白启动子(7S)和油菜种子储藏蛋白启动子(2S)。这两个启动子的长度分别为795bp和1058bp。 2、提取拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶子的总RNA,并根据GenBank所发表的VE2、VE3和VE4序列设计引物,通过RT-PCR的方法分离得到这3个基因,它们和Genank上所发表的序列同源性分别为98%、100%和100%。把这三个基因分别构建到中间表达载体pSPROK中,并且在VE2基因的上游插入7S,在VE3和VE4基因上游分别插入N2S,来调控这3个基因在种仁特异表达。然后从这3个载体中酶切出分别带有启动子、基因和终止子的完整表达单元,构建到植物表达载体pCAMBIA1300中,所构建成的植物表达载体分别命名为pCAMBIA1300VE2·7S、pCAMBIA1300VE3·2S和pCAMBIA1300VE4·2S。测序分析显示3个基因的完整表达单元成功构建在植物表达载体pCAMBIA1300中。 3、为了更高效地改良花生中维生素E的合成效率,在单价载体的基础上构建了一个双价植物表达载体pCAMBIA1300 VE2·VE3,它含有VE2和VE3各自的启动子和终止子表达单元。为了同时改良花生中维生素E含量和油酸含量,亦构建得到双价植物表达载体pCAMBIA1300AT,它含有VE4的完整表达单元和FAD2的反义RNA表达单元。 4、将pCAMBIA1300VE4-2S、pCCAMBIA1300AT、pCAMBIA13002a等3个植物表达载体通过根癌农杆菌介导对花生进行遗传转化,提取抗性苗DNA进行PCR反应显示,他们的表达单元都已经插入到花生基因组中,各得到转基因苗3株、3株和6株,转化率分别为:2.00%、2.00%和3.85%。由于这些基因都是由种子特异表达启动子所引导,应待转基因苗种子收获后再作进一步检测。 综上所述,本研究构建了5个植物种子特异表达载体用来提高花生得维生素E含量,并将pCAMBIA1300VE4-2S、pCAMBIA1300AT、pCAMBIA13002a等3个载体对花生进行了转化,得到了转基因植株,为改良花生维生素E和油酸含量奠定了基础。
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