转ChIFN-γ烟草的组织定位及功能分析

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鸡γ干扰素(Chicken interferon-gamma,ChIFN-γ)是一类具有强大免疫调节作用及广谱抗病毒、抗细菌、抗寄生虫等作用的细胞因子。实验室前期将CHIFN-γ遗传转化烟草,发现转基因烟草腺毛增多,体内体外抗虫试验证明具有显著的抗虫效果,且茎部维管束较对照发达。转基因植株外源基因能否稳定遗传是研究中至关重要的环节。通过全基因组表达谱芯片,结合生物信息学分析筛选到多个与转ChIFN-γ烟草抗虫相关的候选基因,并遗传转化拟南芥。其中显著上调表达的HD基因据文献报道,所编码的HD-Zip蛋白与维管束及分生组织的形成,维管束细胞的分化相关。为了进一步对ChIFN-γ的进行功能研究,探究其抗虫机制,以 ChIFN-γ 为研究对象,检测 ChIFN-γ 的遗传稳定性,确定 ChIFN-γ在转基因烟草叶片组织的定位情况。  以T5代转ChIFN-γ烟草为实验材料,采用荧光定量PCR检测ChIFN-γ基因的拷贝数,Southern blotting进行验证分析。结果表明,ChIFN-γ在转基因烟草基因组中的拷贝数为1,表明ChIFN-γ在转基因烟草植株中具有遗传稳定性。  以不同生长时期的转ChIFN-γ烟草叶片为实验材料,采用荧光原位杂交检测ChIFN-γ在叶片组织中的定位,结果表明ChIFN-γ位于细胞质,荧光信号大部分出现在叶脉中木质部及叶片中的栅栏组织。进一步选择与木质部纤维分化相关的显著上调表达HD基因遗传转化拟南芥,进行组织切片观察,发现转HD拟南芥与对照相比较,茎部维管束发生改变,木质部较对照更发达,表明该基因与维管组织纤维细胞的分化相关。上述研究表明,ChIFN-γ具有影响植物纤维细胞分化的功能。ChIFN-γ通过影响转基因烟草中HD的表达,从而使木质部结构发生变化。研究结果证明实验室前期对抗虫差异基因的筛选正确,结合前期研究推测, ChIFN-γ 通过 HD 影响木质部细胞分化是转 ChIFN-γ 烟草产生抗虫性的原因之一。  综上所述,转基因烟草中ChIFN-γ为单一拷贝,说明ChIFN-γ在转基因烟草植株中能稳定遗传,并符合遗传育种最需要的单基因位点孟德尔遗传规律,为在后代筛选中获得基因型纯合的转基因植株抗逆优良品系,成功研究和利用ChIFN-γ培育抗虫新品种提供理论依据。ChIFN-γ具有影响植物纤维细胞分化的功能,通过影响 HD 的表达,引起转基因烟草木质部结构发生变化,研究为ChIFN-γ的功能研究,揭示转ChIFN-γ烟草的抗虫机制提供理论依据。
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