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大豆(Glycine max)是世界上最为重要的粮油兼用作物之一,是植物蛋白和食用油的主要来源,具有重要经济价值,市场消费需求大。但大豆生育期间受病害侵染严重,常常使大豆生产蒙受一定程度的损失,影响其产量和品质。由大豆疫霉菌引起的大豆疫霉根腐病危害及其严重,是毁灭性大豆病害之一,在一些感病品种上可造成减产50%~100%。而由真菌引起的大豆灰斑病在一般发生年份可使大豆产量减少12%~15%,严重发生年份可减产30%,个别年份可高达50%之多。因各种病害对大豆生产所造成的直接经济损失最严重时可达上亿元。目前大豆病害的防治主要集中在两个方面:化学农药的防治和抗病品种的培育。化学农药的防治效果明显,在一定程度上提高了农业生产效率,但长期过量的使用化学农药会污染大气、水源和土壤,对生物和自然界造成残留,破坏生态平衡,影响全球的生物圈环境。应用抗病基因培育广谱持久抗病品种是经济有效的途径。传统育种方法的周期较长,而且抗病种质资源有限,无法利用远源的抗性基因,限制了传统育种在解决作物抗性方面的应用。随着基因工程研究的深入,用转基因技术来改良品种的抗性已在许多作物上得到应用。通过转基因技术配合传统育种方法提高大豆抗性是解决问题最为有效的途径。目前的研究结果发现,抗病基因能有效的抑制病害对大豆的侵染和扩散。NPR1基因可调控植物广谱抗性的发生,能够激发植物的主动防御机制,在多种形式的植物抗病性中起关键作用;HrpZpsg12基因能编码Harpin蛋白这种激发因子,从而激发被侵染的植物产生防御性反应,使植物可抵抗病毒、细菌、真菌等侵害,赋予植物广谱的抗病能力。本试验采用基因工程技术,构建NPR1和HrpZpsg12双价抗病基因植物表达载体pCAMBIA3301-NPR1-HrpZpsg12。分别利用农杆菌介导法和花粉管通道法,将携带NPR1和HrpZpsg12基因的植物表达载体转化到大豆主栽品种“吉林30”与“吉农28”中,经筛选试验后对T1、T2代转化植株采用PCR检测、Southern杂交检测、实时定量PCR的鉴定分析,以期选育出具备广谱持久抗病能力的转基因大豆,并观察其世代遗传的稳定性,为培育抗病高产优质大豆新品种奠定基础。主要的研究结果如下:(1)以植物表达载体pCAMBIA3301-NPR1和pCAMBIA3301-HrpZpsg12为基础,将pCAMBIA3301-NPR1载体上的GUS基因替换为pCAMBIA3301-HrpZpsg12表达载体中的HrpZpsg12基因,构建成以Bar为选择标记基因,同时携带NPR1和HrpZpsg12基因的重组植物表达载体pCAMBIA3301-NPR1-HrpZpsg12。(2)采用农杆菌介导的方法对大豆品种“吉林30”进行转化,获得T0代的转基因植株4株,并将这4株转基因植株播种于田间,得到4株行的T1代转基因后代;通过花粉管通道的方法对大豆品种“吉农28”进行转化,最终得到T0代的转基因大豆籽粒814粒,将获得的籽粒进行播种,进而得到T1代的大豆转化植株。(3)采用农杆菌介导的方法,得到T0代阳性植株4株,收获T0代种子69粒;得到T1代阳性植株37株,收获T1代种子406粒;经检测得到的T2代阳性植株有31株,收获T2代种子414粒。通过花粉管通道的方法,得到T1代阳性植株21株,收获种子428粒;经PCR检测,获得的T2代阳性植株12株,收获种子237粒。(4)对转化植株进行PCR检测,检测结果能够同时扩增出NPR1、HrpZpsg12和Bar三个目的基因的初步确定为阳性植株。Southern blot检测结果显示,三个外源目的片段都已整合到大豆的基因组染色体中,且以单拷贝形式整合。实时定量PCR结果显示,NPR1、HrpZpsg12、Bar目的片段在转录水平已得到表达。但NPR1基因和HrpZpsg12基因是否能够稳定遗传并高效地提高大豆广谱抗病能力,还需要进一步对转基因植株后代进行抗病性检测,并对其农艺性状进行观测,以期获得转基因高效广谱抗病的大豆新株系。