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茄子是喜温蔬菜,在温室越冬栽培、塑料大棚早春栽培及春季露地早熟栽培时,在开花期常由于低温弱光的影响引起授粉受精不良,导致落花、落果的现象。因而,生产上急需耐低温弱光的茄子品种。茄子单性结实能克服在开花期遇到低温弱光时引起的落花落果问题,增强座果能力,提高产量,同时还可以改进果实质量、降低栽培成本。目前,利用基因工程的方法获得单性结实茄子材料的研究还比较少。本研究旨在利用农杆菌介导法把激素合成酶基因ipt(编码异戊烯基转移酶)、iaaM(编码色氨酸单加氧酶)分别与子房特异性启动子2A11构建成3个表达载体,分别导入到茄子中,利用甘露糖筛选体系对转化植株进行筛选,最终培育出在低温弱光条件下能够单性结实,产生无籽果实的转基因茄子材料。 本试验以本课题组培育的茄子中间材料为试验材料。以iaaM和ipt为目的基因,2A11作为启动子进行遗传转化研究,取得了以下研究结果: 1.成功构建了pCAMBIA1301-2A11-iaaM-PMI、pCAMBIA1301-2A11-ipt-PMI、pCAMBIA1301-ipt-PMI植物表达载体 根据GenBank(accession AF126446)中根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的iaaM序列设计引物进行PCR扩增;同理,根据GenBank(accession NC003065)中根癌农杆菌中ipt序列设计引物进行PCR扩增,扩增产物分别连接到pMD19-T克隆载体中,再分别连接到pCAMBIA1301-PMI植物表达载体中。根据GenBank(accession DQ453963)中番茄(Lycopersicon esculentum)中子房特异性启动子2A11的序列设计引物进行PCR扩增,PCR回收产物酶切、连接,替代pCAMBIA1301-PMI植物表达载体中原有的35S启动子,最终获得植物表达载体:pCAMBIA1301-ipt-PMI、pCAMBIA1301-2A11-iaaM-PMI和pCAMBIA1301-2A11-ipt-PMI。 2.茄子遗传转化体系的建立 探讨了选择压、外植体种类和接种方式等因素对茄子不定芽的分化和遗传转化的影响,最终建立茄子的遗传转化体系。结果表明:茄子材料Ⅰ抑菌、分化、筛选培养基为MS+1.0mg/L ZT+0.2mg/L IAA+1.0mg/L6-BA+1.0mg/L AgNO3+400mg/L Cef+2%蔗糖+2%甘露糖+4.5g/L琼脂(pH5.8);茄子材料Ⅱ抑菌、分化、筛选培养基为:MS+2.0mg/L ZT+0.1mg/L IAA+0.05mg/L NAA+0.01mg/L BR+0.5mg/L TDZ+1.0mg/LAgNO3+400mg/L Cef+2%蔗糖+2%甘露糖+4.5g/L琼脂(pH5.8);不同类型的外植体,不定芽分化率存在差异,其中类Flamingo-bill外植体最高,下胚轴的不定芽分化率次之,带柄子叶的不定芽分化率最低;不同接种方式会影响茄子不定芽分化,下胚轴正向扦插较横向平接能提高不定芽的分化率和不定芽分化系数,还能提前分化;茄子不定芽在1/2MS+0.1mg/L IAA+200mg/L Cef+3%蔗糖+4.5g/L琼脂(pH5.8)上生根效果良好,生根率达到90%。 3.抗性植株的分子生物学鉴定 本试验共获得转化植株88株。根据GenBank(accession M15380)中大肠杆菌(Escheriachia coil)的PMI序列设计引物进行PCR扩增检测,共有28棵植株扩增出目的条带,PCR阳性率为31.11%。对部分PCR检测为阳性的植株进行Southern杂交,Southern杂交有3株有杂交信号,其中有两株为转化pCAMBIA1301-2A11-iaaM-PMI表达载体的,均为单拷贝,有一株为转化pCAMBIA1301-ipt-PMI表达载体的,为三拷贝。转化率大约为0.4%。 4.转基因植株的单性结实情况鉴定 对PCR呈阳性的转化植株、非转化阴性对照植株,在蕾期进行部分去雄处理,观察去雄处理的花朵是否可以单性结实。结果没有观察到阳性的转基因茄子有单性结实的现象,大部分的去雄花朵在开花后3~5天就萎蔫、掉落。