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猕猴桃是原产我国的野生藤本果树,属猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia)植物,是当前世界新兴果树之一。倍受人们喜爱,栽培较多的包括中华猕猴桃和美味猕猴桃两个种。本研究以伏牛95-2实生苗号红果肉中华猕猴桃实生曲叶片为材料通过根癌农杆菌介导法建立其遗传转化体系,为转基因工作打下基础。鉴于目前国内外对伏牛95-2实生苗号红果肉中华猕猴桃在转基因领域的研究较少,因此,本试验具有重要的理论意义和实际应用价值。
主要研究结果如下:
1.伏牛95-2实生曲叶片对卡那霉素的抗性筛选。卡那霉素抗性筛选是转基因工作的前提,有了筛选的临界浓度,才能鉴别转基因工作的成效。本研究共设置了卡那霉素0 mg/L、25mg/L、50 mg/L、75 mg/L、100 mg/L、125 mg/L、150 mg/L等6个处理,结果显示,对照和 25mg/L处理的愈伤组织生成率均为100%,50mg/L,处理的愈伤生成率降低至66.7%,到了75mg/L时,无成型的愈伤组织。在生成愈伤组织的各处理中,对照和25 mg/L处理的愈伤组织分化出了不定芽,其中对照平均每块愈伤组织上分化的不定芽数为4.57,而25mg/L处理中平均每块愈伤组织上分化的不定芽数为1.78。根据愈伤组织生成及其分化的情况来看,50mg/L处理的叶片能够很好的生成愈伤组织,但不能分化抗性芽。所以伏牛95-2实生曲叶片卡那霉素抗性筛选的临界浓度为50mg/L。
2.通过农杆菌介导转带有标记基因GUS的植物表达载体pB1121剑伏牛95-2实生苗叶片,经过侵染、共培养、筛选及GUS永久表达检测,已经成功研究出伏牛95-2实生苗在遗传转化过程中乙酰丁香酮的添加浓度及侵染时的菌液浓度范围。
乙酰丁香酮可诱导农杆菌Vir基因的活化,从而促进外源基因的整合。本研究设计了在侵染过程中重悬液内添加乙酰丁香酮0μmol/L、100μmol/L、200μmol/L、400μmol/L、600μmol/L利800μmol/L六个浓度梯度。结果显示,乙酰丁香酮有提高伏牛95-2实生苗遗传转化效率的作用,而且就本试验中设置的浓度范围而言,从愈伤组织染上监斑的平均值来看,随着乙酰丁香酮浓度的增加平均值也在增人,800μmol/L时出现了最大值。即农杆菌的侵染效率是随着浓度的增大而逐渐提高。从愈伤组织生成率及染上蓝斑叶片的情况来看。认为乙酰丁香酮的浓度正在200μmol/L就可以达到较理想的效果,表现山高的性价比。
农杆菌侵染时的浓度对侵染效率也有一定的影响,本研究设计了将菌液浓度调整到0D600的值为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6,通过这一个对照和6个处理来分别侵染外植体,经过共培养和筛选,对抗性愈伤组织进行了GUS基因组织化学染色。结果显示,从愈伤组织染上蓝斑的平均值来看,整体上随着菌液浓度的增大而增加。在菌液的各浓度处理中,愈伤组织染上蓝斑的叶片古此处理叶片的比例均在0.6以上。基于以上认为,在菌液浓度为0.1-0.6间均能促进基因转化。总体来看,菌液的浓度控制在OD600值为0.2-0.4范围内就能达到较理想的效果。
3通过将带有标记基因GUS的pBI121质粒转入农杆菌LBA4404菌株中来侵染伏牛95-2实生苗叶片,乙酰丁香酮添加浓度为200/μmol/L,侵染时菌液浓度凋至OD600为0.2-O.4之间,侵染时间为15min,放入共培养培养基经过3d的暗培养,用无茵水和加有卡那霉素及羧苄青霉素的抗生素液体培养基分别清洗15min和20min,筛选20d之后便可见叶缘处_仃愈伤组织产生。在外植体叶片经过共培养和长出愈伤组织后分别进行了GUS基因组织化学染色,均显示出监斑.表明该遗传转化体系适合伏牛95-2实生苗叶片。
4在此优化的遗传转化体系之上转入猕猴桃果实特异性表达的异戊烯基转移酶基因(pBI121AGP-ipt)。到目前为止,抗性愈伤已经分化出不定芽,并进行了抗性芽基因组DNA的提取,同时以猕猴桃素基因(特异表达)启动子的上游和下游游引物5’>TCT AGA GGTTGA GAA GGT GGG TGT G<3′,5′>CAA TGG TGT TCT CTC TCG TTT TTT G<3’对抗性芽基因组DNA进行了PCR扩增。在随机抽出的两个抗性芽基因组DNA扩增结果中均山现了目的条带。