农杆菌介导转录激活因子CBF3转化安祖花的研究

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安祖花(Anthurium andreanum Lind.)是天南星科单子叶植物,作为世界第二大热带花卉,因具有独特的花枝,美丽的叶型而倍受人们的青睐。它原产于热带雨林地区,性喜温热,好潮湿,适宜生长温度为20-28℃。由于对温度较敏感,安祖花在我国温度较低的北方难以生长。因此,研究者希望通过基因工程技术提高安祖花的抗寒性。CBF3作为转录因子能调控下游多CRT/DRE顺式作用元件COR(coldregulated)基因的表达,从而提高植物抗寒性。若把转录因子CBF3基因转入安祖花,从而获得在较低温度环境中也能够正常生长的植株,将具有一定的现实意义。本研究优化了安祖花的再生体系,并建立了农杆菌介导的叶片和根的转化体系。然后,将克隆到的拟南芥CBF3基因转化安祖花外植体,PCR检测得到了阳性愈伤组织。主要结果如下:1.建立了农杆菌介导的安祖花叶片的转化体系。首先优化了叶片离体培养条件,大幅提高了叶片的愈伤组织诱导率。在对安祖花叶片愈伤组织诱导试验中发现,叶片的再生对NH4NO3的浓度非常敏感,低浓度的NH4NO3有利于愈伤组织的诱导,浓度较高时抑制愈伤组织的诱导;而不同的碳源也会影响愈伤组织的诱导,蔗糖与葡萄糖相比更适合于愈伤组织的诱导。其最佳的培养方案为添加0 mg/L NH4NO3和3%蔗糖,诱导率可达到90%以上。然后对预培养时间、浸染时间、共培养时间等因素对转化的影响进行了探讨,优化了转化条件。结果表明,预培养时间、浸染时间、共培养时间对转化效率有一定的影响,它们在一定范围内与抗性愈伤组织诱导率成正比,这些因素过高或过低都不利于农杆菌的转化。安祖花叶片转化的最佳预培养时间为4天,侵染时间为20分钟,共培养时间为3天,卡那霉素(Km)选择压为30 mg/L。产生抗性愈伤组织后将增加至75 mg/L。与根相比,叶片抗性愈伤组织更容易再生出芽,试验得到了转化GUS报告基因的抗性苗。对4株抗性苗进行PCR检测,结果有2株为阳性。2.建立了根癌农杆菌介导的安祖花根的转化体系。同样首先提高了根的愈伤组织诱导率。低浓度的NH4NO3有利于根的愈伤组织诱导,浓度较高时起抑制作用;蔗糖比葡萄糖更适合于安祖花愈伤组织的诱导。诱导愈伤组织的最佳培养方案为MS培养基(不含NH4NO3)+3%蔗糖,愈伤组织的诱导率达到90%以上。然后对预培养时间、浸染时间、共培养时间等条件对抗性愈伤组织诱导率的影响进行了探讨,优化了转化条件。研究发现,预培养时间、浸染时间和共培养时间对转化效率有一定的影响,它们在一定范围内与抗性愈伤组织诱导率成正比,这些因素过高和过低都不利于农杆菌的转化。根的转化最佳条件为预培养5天,侵染15分钟,共培养5天,Km选择压40 mg/L。产生抗性愈伤组织后Km增加至75 mg/L。与叶片抗性愈伤组织诱导率相比,根的抗性愈伤组织诱导率较高,最高达到34.3%。对5个由根诱导的抗性愈伤组织中的GUS报告基因进行PCR检测。其中有3个显示为阳性。3.构建了CBF3超表载体,并将CBF3基因转入安祖花。将CBF3基因构建于超表pMV载体中,而后通过农杆菌EHA105菌株介导转化安祖花的叶片、根和愈伤组织。根和愈伤组织转化得到了抗性愈伤组织和少量芽。对4个抗性愈伤和1个芽进行PCR检测,结果均为阳性。
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