多抗型转基因水稻新种质的创制及主要特性研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:epaiai009
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本研究以携带抗褐飞虱基因Bph14、Bph15和抗白叶枯病基因Xa23的恢复系R106为受体,采用农杆菌介导法将抗除草剂基因Bar和抗螟虫基因Cry1Ca#转入到受体中;并对外源基因的插入位置、外源基因表达的时空差异、转基因株系对病虫害的抗性和外源基因对水稻农艺性状的影响进行了研究。取得主要结果如下:  1、采用农杆菌介导法成功将Bar和Cry1Ca#基因转入恢复系R106中,获得可育的抗除草剂、抗螟虫、抗褐飞虱和抗白叶枯转基因株系三个,命名为B1C106-1、B1C106-2和B1C106-3。经PCR、Southern、ELISA检测和草铵膦涂抹检测,证明外源基因均已成功整合到水稻基因组中,且三个转基因株系均为独立的单拷贝转化事件,Bar和Cry1Ca#基因在植株内正常表达。  2、B1C106-1的外源基因插入在水稻基因组4号染色体第30144807和30144808位之间的非基因编码区,距插入位置的上游8259 bp有一个WRKY基因,下游385 bp处有一个次级转运蛋白基因。而B1C106-3的外源基因插入在第8号染色体的第16511609和16511610位之间,该区域为非基因编码区,上游1618bp处有一个APE1蛋白基因,下游1074bp处有一个功能未知的基因编码区。  3、Bar和Cry1Ca#基因在水稻各时期均得到表达。三个转基因株系间以B1C106-2的含量最低,极显著低于另外两个株系;而B1C106-1和B1C106-3含量之间差异不显著。叶片的Cry1Ca和PAT蛋白质含量显著的高于叶鞘和茎。叶鞘和茎的Cry1C蛋白质含量差异不显著;而它们的PAT含量则表现为:茎>叶鞘。  4、病虫抗性试验结果表明:转基因株系B1C106-1、B1C106-2、B1C106-3和对照R106对褐飞虱和白叶枯病都表现为高抗,株系间没有显著差异。三个转基因株系对草铵膦的耐受剂量都达到0.975 g/m2,是受体水稻R106耐受剂量的15倍;田间对稻纵卷叶螟表现为高抗,室内对稻纵卷叶螟幼虫的5d致死率达到97.4%以上。  5、首次采用鳞翅目昆虫家蚕评估了转基因水稻的抗虫性。B1C106-1、B1C106-2和B1C106-3的叶片蛋白提取液对家蚕平均致死率率分别为90%、67.8%和87.8%。通Pearson相关性分析发现,家蚕的死亡率与叶片中Cry1C蛋白质的含量呈极显著正相关(r=0.993)。  6、Bar和Cry1Ca#因的插入造成水稻叶片变黄、茎秆缩小、植株变矮;另外降低了水稻的穗长、总粒数和结实率;虽然增加了水稻的分蘖数,且未对千粒重造成影响,但整体产量下降显著。转基因株系的花粉镜检结果虽然和对照R106没有明显差异,但是其自交后代中能正常生长发育的草铵膦抗性植株却全为杂合体;同时,通过R106(母本)×转基因株系(父本)的杂交方式无法获得含有外源基因的后代,推测含外源基因的花粉被致死。
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