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柱花草是优质的热带豆科牧草,华南地区种植的柱花草容易受到冷害的影响。研究柱花草抗寒分子机理、培育耐寒柱花草新品种,对柱花草生产有现实意义。体细胞无性系变异是植物组织培养过程中出现的普遍现象,通过体细胞无性系变异已在多个物种上培育出新品种。低温胁迫会影响植物的正常生长,甚至造成伤害。近年来,对植物冷响应基因的研究得到了越来越多的重视。分离柱花草冷诱导的关键基因,研究其功能与调控,对揭示柱花草抗冷性分子机理有重要意义。
本文尝试运用农杆菌介导法将一个ABA合成途径关键酶基因SgNCED1转入柱花草基因组中以提高其抗寒性,在分子鉴定证明转基因失败后,对PCR呈阴性的转基因植株进行耐冷性鉴定,从中筛选耐寒变异株系。另外,本文将实验室筛选多年的柱花草耐寒突变株系7-1及其亲本CIAT 184同时进行低温处理,运用SSH分离7-1与CIAT 184之间的差异基因,建立了冷诱导cDNA文库,并对文库进行筛选、测序及鉴定。具体结果如下:
1、柱花草耐寒体细胞无性变异植株的获得及初步鉴定初步探索了通过农杆菌介导法遗传转化柱花草来提高其抗寒性的可行性,PCR检测结果显示得到的69株再生植株都呈阴性,证明农杆菌介导转化法对于柱花草的遗传转化在技术上还未成熟,有待于进一步研究。然而对再生植株的外部形态观察中发现了体细胞无性系变异,其中编号为SV10的株系叶色明显比对照绿;SV11植株高度矮于对照;SV39的茎表面出现了密集的腺毛;SV47在自然花期未见生殖生长。在进一步的低温筛选中发现了4个耐寒变异株系:SV18、SV19、SV26、SV29,它们在低温处理后能够及时恢复,而其它株系以及野生型却在恢复过程中死去,最大光化学效率(Fv/Fm)的测定结果也证明耐寒变异体的光系统受损害程度比野生型轻。
2、冷诱导的柱花草SSH文库的构建将实验室筛选多年的柱花草耐寒突变株系7-1及其亲本CIAT 184同时进行低温处理,运用SSH分离7-1中的差异基因,成功建立了含有423个克隆的冷诱导cDNA文库,并进行Reverse Northern验证,获得阳性克隆25个,之后对261个克隆进行了测序,得到有效序列238个,利用DNASTAR等工具进行分析,获得重叠群48个(共194个序列),单一序列44个。在GeneBank上进行了同源序列搜索,发现其中的53%与已知基因具有同源性。并通过RT-PCR验证,从中确认了4个低温下表达上调的基因。