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百合(Lilium spp.)是五大切花花卉之一,属于乙烯跃变型花卉。花卉衰老受乙烯的调控,通过RNAi技术下调或者敲除乙烯生物合成过程中的关键基因(ACC氧化酶基因,ACO),可以延缓花卉衰老,延长切花寿命。ACO基因在花卉衰老过程中呈花组织特异调控模式,选择一个强的花特异表达启动子驱动ACO RNAi载体,可以降低或消除因组成型启动子驱动ACO RNAi载体在植物的各个组织和所有发育阶段表达可能造成的负面影响。课题组前期构建了四个花特异嵌合启动子,转化了模式植物夏堇。本研究分析了四个嵌合启动子在转基因夏堇中的活性,目的是为了筛选出一个增强的、且花特异表达的启动子,用于切花百合抗衰老遗传改良的研究。此外,针对百合再生率及遗传转化率低、嵌合体多的问题,初步建立了百合体细胞胚再生体系,通过农杆菌介导法及基因枪法转化了ACO RNAi载体。本研究取得的主要结果如下:1.在课题组前期研究的基础上,分析了四个嵌合启动子p35S-PCHS-Ω,p35S-LCHS-Ω,pOCS-PCHS-Ω和pOCS-LCHS-Ω的功能。运用GUS组织化学染色、GUS荧光定量和实时定量PCR方法,分析了GUS基因在转基因夏堇中不同的表达水平及组织特异性。结果表明:嵌合启动子p35S-PCHS-Ω和p35S-LCHS-Ω驱动强的、组成型GUS表达,尤其在蓝紫色的花冠(p35S-PCHS-Ω),蓝紫色的花冠和根(p35S-LCHS-Ω)。嵌合启动子pOCS-PCHS-Ω仅在蓝紫色的花冠驱动较强的GUS表达,但表达量低于p35S-PCHS-Ω。嵌合启动子pOCS-LCHS-Ω驱动GUS表达在蓝紫色的花冠和根。其中,pOCS-PCHS-Ω展现出增强的、花特异表达的模式,可以用于取代35S启动子驱动ACO RNAi载体,进行百合抗衰老遗传改良的研究。2.构建了由35S启动子和增强花特异启动子pOCS-PCHS-Ω驱动的ACO RNAi植物表达载体。从东方百合‘索邦’(Orential hybrid lily ‘Sorbonne’)花瓣的cDNA中克隆得到ACO正反义片段ACO-S和ACO-A,将正反义片段分别插入干扰载体pKANNIBAL的相应位置,构建了由35S启动子驱动的含有内含子发夹结构的ACO RNAi载体pK-ACO-S-A;经两步酶切连接最终得到由35S启动子驱动的ACO RNAi植物表达载体:pCAMBIA1301-35S-RNAi-ACO,并导入根癌农杆菌EHA105。为了降低或消除因组成型启动子35S驱动ACO RNAi载体在植物的所有组织和各个发育阶段表达可能所造成的负面影响,用增强的花特异启动子pOCS-PCHS-Ω替换35S启动子,构建了由增强的花特异启动子pOCS-PCHS-Ω驱动的ACO RNAi植物表达载体:pCAMBIA1301-OPCHS-RNAi-ACO。3.初步建立了百合体细胞胚再生体系。选用东方百合‘索邦’(Orential hybrid lily‘Sorbonne’)、‘伯尼尼’(Oriental hybrid lily ‘Bernini’)和OT百合‘罗宾那’(Oriental×Trumpet hybrid lily ‘Robina’)3个百合品种不同花器官(花丝、花梗、花柱、子房和花药)诱导胚性愈伤组织,结果表明花丝的胚性愈伤诱导率最高(‘索邦’22.79%,‘伯尼尼’16.51%,‘罗宾那’17.77%);取五个不同时期的花丝,幼嫩时期花丝(stageⅠ)胚性愈伤诱导率最高,是stageⅤ的3-4倍;stageⅤ的花丝取上、中、基三部分,仅基部花丝底部切口处诱导出胚性愈伤。对于胚性愈伤的增殖,使用MS培养基添加不同浓度的PIC和蔗糖,筛选最佳增殖培养基,结果显示添加2mg L-1PIC和60g L-1蔗糖胚性愈伤的增殖率高,体胚早期萌发现象少。体胚再生植株时,MS培养基添加1g L-1AC及30g L-1的蔗糖,再生率最高。组织学及扫描电镜观察显示,百合体胚发生经历了四个典型的胚胎发育时期:球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶期胚。4.将ACO RNAi载体(pCAMBIA1301-35S-RNAi-ACO)导入东方百合‘索邦’(Oriental hybrid lily ‘Sorbonne’)的基因组中。采用农杆菌介导法和基因枪法转化‘索邦’胚性愈伤,转化时,胚性愈伤的潮霉素抗性浓度确定为25mg L-1。得到的潮霉素抗性植株经PCR检测、Southern杂交和GUS组织化学染色,表明ACO RNAi载体已导入百合的基因组中,获得了3个百合转基因株系,为进一步研究提供了材料基础。