【摘 要】
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棉花是一种重要的纤维作物,也是主要的食用油资源之一。近年来随着棉花生产的规模化、集约化和机械化,人工除草已不现实,杂草控制不当会对棉花的生产和品质产生不利的影响。化学除草是降低成本、提高经济效益的有效途径。草甘膦是最常用的非选择性除草剂,具有广谱、高效、低毒等优点。然而,在普通棉花的生长期使用草甘膦除草时,常常会对棉花产生伤害。因此,利用基因工程技术创制抗草甘膦棉花新材料是棉田使用草甘膦除草有效的
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棉花是一种重要的纤维作物,也是主要的食用油资源之一。近年来随着棉花生产的规模化、集约化和机械化,人工除草已不现实,杂草控制不当会对棉花的生产和品质产生不利的影响。化学除草是降低成本、提高经济效益的有效途径。草甘膦是最常用的非选择性除草剂,具有广谱、高效、低毒等优点。然而,在普通棉花的生长期使用草甘膦除草时,常常会对棉花产生伤害。因此,利用基因工程技术创制抗草甘膦棉花新材料是棉田使用草甘膦除草有效的途径。本研究利用农杆菌介导的遗传转化法,将来自蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus的甘氨酸氧化酶基因Glycine oxidase（GO）转入陆地棉,期望获得具有草甘膦抗性且能降解草甘膦的棉花新材料,为培育抗草甘膦棉花新品种提供种质资源。主要研究结果如下:1.保守结构域预测表明,GO基因具有thiamin＿Thi O保守结构域,将其氨基酸序列与其他2种甘氨酸氧化酶基因的氨基酸序列进行多序列比对,结果显示它们三者间的相似性为98.83%。2.优化GO基因的核苷酸序列,构建植物超表达载体,通过农杆菌转化法将优化的GO基因转入陆地棉中,共获得T0代转基因植株28株,全部为阳性株,阳性率为100%。对16个转基因植株拷贝数鉴定,结果表明,单拷贝植株有11株,双拷贝植株有4株,六拷贝植株有1株。3.不同转基因T0植株叶片的GO基因表达量有很大差异,转基因植株GO15、GO16、GO27等的表达量较高,转基因植株GO13、GO17、GO23等的表达量较低。不同组织部位的表达量显示,苞叶中的表达量最高,茎中的表达量最低。4.对T1代转基因植株,在室内苗期及大田进行草甘膦抗性鉴定,结果表明,转基因植株GO2、GO4、GO12、GO13、GO14、GO17、GO23能抗0.2%浓度的草甘膦;转基因植株GO10、GO15、GO27能抗0.3%浓度的草甘膦。5.对草甘膦抗性较好的转基因株系如GO15,植株体内甘氨酸氧化酶含量较高,草甘膦的残余量较少,莽草酸的积累量较少;草甘膦抗性一般的转基因株系如GO13,植株体内的甘氨酸氧化酶含量较低,草甘膦残余量较多,莽草酸积累量较多。6.不同的转基因植株中,草甘膦对不同抗性转基因株系的超氧化物岐化酶（SOD）的活性影响不大,但对过氧化氢酶（CAT）和过氧化酶（POD）的活性影响较大,抗性较好的GO15转基因株系的CAT和POD酶活性受影响较小;说明草甘膦通过影响CAT和POD的活性,影响过氧化氢自由基的清除,对棉花产生危害。
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