甜菜组培体系优化及BvXDH基因载体构建

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tcf274617008
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甜菜(Beta vulgaris L.)是我国主要的制糖原料,经济价值高,但遗传基础狭窄,难以保持优良种性,限制了自身育种工程的发展。组织培养技术作为基因工程的一种有效手段,可使甜菜快速繁殖,保存原有基因型,有利于获得大量优良甜菜纯合系,也是建立遗传转化体系的关键步骤。XDH是嘌呤代谢途径的限速酶,Bv XDH基因由测序及转录组分析得到,可参与调控甜菜对盐碱胁迫的响应,与尿囊素形成相关。因此优化组培体系,筛选诱导率高和再生能力强的甜菜品种(品系),构建Bv XDH基因表达载体,对进一步在甜菜上进行Bv XDH基因遗传转化具有重要意义。本试验对8个甜菜品种KWS 1176、KWS 0143、中甜207、双丰8号、SR 469、CL 6、S 304及S 312-4进行离体组织培养,建立了以叶柄为外植体高效直接诱导长成完整植株的再生体系,通过研究种子消毒方法、培养基组成、基因型、激素浓度等对甜菜组培的影响,比较筛选出污染少、诱导率高和再生能力强的甜菜(品系)S 312-4,并优化了该品种组培体系。探究了盐碱胁迫对甜菜XDH活性及尿囊素含量的影响,构建了Bv XDH基因表达载体。研究结果如下:1.采用化学试剂对甜菜种子消毒时,适应外界刺激能力强的品种应选取一定浓度氯化汞与次氯酸钠组合的消毒方法,而抵抗外界刺激能力弱的品种应选择单一化学试剂消毒,次氯酸钠消毒效果优于氯化汞,但氯化汞消毒时的污染极少,经比较杂交种的发芽率高于国产纯系品种。采用氯气熏蒸对甜菜种子消毒时,除了双丰8号这一品种外,其他品种的发芽率均随熏蒸时间增加呈下降趋势,以熏蒸16 h的消毒效果最优,并且品种S 312-4与双丰8号的发芽率明显高于其他品种。2.苄氨基嘌呤(6-BA)对甜菜预培养的影响较大,不同品种所需6-BA浓度不同。选取低浓度6-BA时,品种S 312-4的叶柄再生率最高,而选取高浓度6-BA时,双丰8号的叶柄再生率较好。对不同甜菜品种进行丛生芽诱导时,培养基组成在直接诱导与间接诱导中起重要作用。单独使用萘乙酸(NAA)时不能诱导叶柄生成不定芽,而单独使用6-BA时甜菜不同品种的诱导率明显低于NAA与6-BA组合使用。品种S 312-4丛生芽的诱导分化率最高,除此品种外,其他品种选取NAA浓度不变而6-BA浓度逐渐升高时的不定芽诱导率明显高于NAA与6-BA浓度成比例增加时的诱导率。3.甜菜品种KWS 1176、KWS 0143和中甜207继代培养时易玻璃化,而双丰8号、SR469、CL 6和S 304继代培养时易褐变,因此需要在培养基中添加一定浓度NAA和6-BA来调节,经比较品种S 312-4的组培苗生长状况最好。甜菜不同品种诱导生根所需培养基组成不同,除品种KWS 0143与双丰8号使用MS培养基外,其他品种应选择含盐浓度低的1/2 MS培养基与一定浓度NAA组合诱导生根,以品种S 312-4的生根率较高且根系壮硕发达。4.基因型对甜菜再生苗的炼苗移栽成活率影响较大。杂交种中单粒型KWS系列品种的成活率高于多粒型二倍体品种中甜207,多粒型纯系SR 469、CL 6和单粒型纯系S 304的成活率低于杂交种,但单粒型纯系S 312-4、多粒型二倍体纯系双丰8号的成活率则显著高于杂交种和其他纯系,因此可用于甜菜的遗传转化。5.建立了8个不同甜菜品种(品系)的组培再生体系,经比较筛选出污染少、诱导率高和再生能力强的甜菜品种S 312-4,并对该品种组培体系进一步优化,优化培养基组成为:预培养MS+0.5 mg/L NAA+0.5 mg/L 6-BA,不定芽诱导MS+0.4 mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA+0.4 mg/L三碘苯甲酸(TIBA),继代培养MS+0.5 mg/L NAA+0.5 mg/L 6-BA。6.盐碱胁迫下对品种S 312-4的组培苗进行XDH活性及尿囊素含量的测定,发现随着盐碱胁迫的天数增加,甜菜组培苗叶片和根系的XDH活性、尿囊素含量均呈先快速上升后趋于平缓的变化趋势。7.成功构建甜菜Bv XDH基因表达载体,并对Bv XDH目的基因进行PCR检测,分析了Bv XDH基因PCR扩增产物电泳、大肠杆菌菌斑PCR鉴定以及质粒酶切产物电泳的检测结果,证明该载体可用于甜菜的遗传转化。
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