拟南芥抗病基因RIN4和RPM1的克隆及在大豆中的功能验证

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ewenxj860411
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大豆作为我国重要的油料作物,被广泛的用于社会生活的各个领域。但近年来,大豆病害的频繁爆发和无节制的蔓延已成为影响大豆产量和品质的重要原因,尤其以大豆灰斑病所造成的损失尤为严重。利用传统的育种方法培育抗病基因品种是解决大豆抗灰斑病的有效途径,但存在基因局限性和抗性易退化等问题。而转基因技术能够有效的解决这类问题,成为培育大豆抗病新品种的一种新途径。  研究发现,来源于拟南芥的抗病基因RIN4和RPM1能够通过一系列的信号传导使植物体产生过敏反应,激发植株的非专化抗病性即系统获得性抗性,造成病原菌感染区域及周围组织细胞程序性凋亡,使病原菌不会扩散到健康的组织器官中,从而达到抗病的目的,具有重要的应用价值。其中RIN4基因对灰斑病的抗性表现为负向调控,RPM1基因对灰斑病的抗性表现为正向调控。  本试验以拟南芥基因组为模板,通过 PCR 扩增技术,从而得到序列长为 458bp(RIN4基因)和2592bp(RPM1基因)的DNA片段,并将其连接到pMD18T克隆载体上。由于RIN4基因能够在大豆中检测到,RPM1 基因不能够在大豆中检测到,因此利用无缝克隆技术,以 pCAMBIA-3301 为基础载体,构建含有筛选标记 Bar 的植物干扰表达载体pCAMBIA-3301-35s-RIN4-nos和植物过表达载体pCAMBIA-3301-35s-RPM1-nos,用以鉴定RIN4和RPM1抗病基因的功能。通过农杆菌介导法,将构建好的重组质粒转入到大豆受体品种?JN28?中。通过PCR初步检测,将获得的阳性植株种子进行加代。对T1代转基因植株进行常规PCR、Southern blotting、荧光定量PCR检测和室内抗病性鉴定,并与转hrpZpsta抗病基因大豆植株进行抗病能力的比较,以鉴定两个目标基因在大豆中的抗病表现。试验结果如下:  1.通过对目标基因RIN4和RPM1的PCR检测及对测序结果的同源性比较,表明已成功克隆出两种抗病基因并构建了含有抗草胺膦筛选标记的植物干扰表达载体pCAMBIA-3301-35s-RIN4-nos和植物过表达载体pCAMBIA-3301-35s-RPM1-nos。  2.利用农杆菌介导法将构建好的重组质粒转入到大豆受体品种?JN28?中,经PCR检测得到含有RIN4抗病基因T0代阳性植株3株,T1代阳性植株有11株。含有RPM1抗病基因T0代阳性植株4株,T1代阳性植株有14株。  3.T1代转化株系中均检测到了转化的目的基因的启动子35s、终止子Nos、目的条带和筛选标记Bar,表明目的基因得到了稳定的遗传。  4.T1代转基因植株 Southern 杂交结果显示,转 RIN4 干扰表达载体的基因和转 RPM1过表达载体的基因均是以单拷贝的形式整合到大豆基因组中,且整合位点不同。  5.对Southern杂交出现信号的转基因植株进行荧光定量PCR检测,结果显示,转RPM1过表达载体的基因在植株的根、茎、叶中均得到表达,其中叶片中表达量最高,根和茎中表达量较低。转RIN4干扰表达载体的基因使大豆内源基因的表达受到了抑制,使根、茎、叶的表达量均下降,其中叶片中表达量下降最多,根和茎中的表达量下降较少。  6.采用叶面噴施法鉴定转基因植株对大豆灰斑病的抗性,结果表明:①与对照植株相比,转 RPM1 过表达载体基因植株的抗病能力得到了增强,且抗性从感病提升到中抗水平。并通过对不同组织部位表达量与灰斑病病情指数进行相关性分析,结果显示其相关系数为-0.90096,呈显著负相关,即目的基因在叶片中的表达量越高,植株的抗灰斑病能力越强,病情指数越低;②与对照植株相比,转RIN4干扰表达载体基因植株的抗病能力得到了增强,且抗性从感病提升到中感水平。并通过对不同组织部位表达量与灰斑病病情指数进行相关性分析,结果显示其相关系数为0.844375,呈显著正相关,即目的基因在叶片中的表达量越低,植株的抗灰斑病能力越强,病情指数越低。
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