转基因大豆耐低磷鉴定及优异种质筛选

摘要

磷对大豆生长发育至关重要，但土壤中的磷素多为植物不能直接吸收利用的非有效态磷，有效磷缺乏已严重影响大豆生长发育。近年来，有学者提出利用磷高效基因对现有品种进行遗传改良，提高植物自身对土壤磷素的利用率。鉴于此，课题组前期克隆了不同类型植物耐低磷基因GmPTF1、GmPHR1、phyA，并初步验证了转基因大豆耐低磷功能。本研究通过多种分子生物学方法进一步鉴定上述转基因大豆遗传稳定性，并分析转基因植株在低磷条件下的磷素利用及产量相关性状，遴选优异转基因新材料，为磷高效利用转基因大豆新品种培育奠定物质基础。主要结果如下:
　　1在DNA、RNA及蛋白水平鉴定了转基因大豆新材料（GmPTF1-DN44、GmPHR1-ZH41、phyA-ND-3）目的基因的遗传稳定性。PCR检测与Southernblotting分析证实3个目的基因GmPTF1、GmPHR1、phyA均已在转基因大豆新材料中稳定整合;实时定量PCR与Western blotting分析证实转基因大豆新材料中的目的基因均能在RNA转录和蛋白翻译水平正常表达，具有较好遗传稳定性。
　　2在生理生化水平分析了转基因大豆新材料目标性状。转GmPTF1、GmPHR1新材料低磷胁迫处理条件下的植株磷含量显著高于野生型对照，转phyA大豆新材料低磷处理条件下植株磷含量和根系植酸酶活性显著高于野生型对照，说明各目的基因表达性状具有较好遗传稳定性。
　　3分析了转基因大豆新材料低磷胁迫下的产量相关性状。2个转GmPTF1大豆新材料（DN44-OE-2、DN44-OE-4）、1个转GmPHR1大豆新材料(ZH41-2)及1个转phyA大豆新材料（ND-3-OE-1）产量相关性状如单株荚数、单株粒数、单株粒重等显著或极显著优于野生型对照，说明3个转化基因GmPTF1、GmPHR1、phyA具有提高转基因大豆低磷胁迫条件下磷素吸收利用效率的功能。
　　4依据基因整合表达及产量性状表现，遴选出3个优异耐低磷转基因大豆新品系。低磷胁迫条件下新品系DN44-OE-2、ZH41-2、ND-3-OE-1单株荚数、单株粒数、单株粒重显著优于野生型对照，为进一步培育磷高效利用转基因大豆高产优质新品种奠定了重要物质基础。
　　基于以上结果，得出本研究结论:转GmPTF1、GmPHR1、phyA大豆新材料中的目的基因DNA稳定整合、RNA转录和蛋白翻译正常表达，并稳定遗传;低磷处理条件下，转GmPTF1、GmPHR1新材料植株磷含量、转phyA新材料的根系植酸酶活性显著高于野生型;转GmPTF1新材料DN44-OE-2、DN44-OE-4，转GmPHR1新材料ZH41-2及转phyA新材料ND-3-OE-1产量相关性状显著优于野生型对照;3个转化基因有提高转基因大豆磷素吸收利用效率的功能。

目录

声明

摘要

本文所用缩略词及中文对照

1．1 大豆及其重要性

1．2 土壤有效磷缺乏严重影响农业生产

1．3 磷素缺乏严重影响大豆生长发育

1．4 植物磷高效利用相关基因

1．5 本研究目的意义

2 材料与方法

2．1．1 供试大豆材料

2．1．2 主要仪器

2．1．3 试剂材料

2．2 试验方法

2．2．1 材料种植

2．2．2 转基因大豆目的基因PCR检测

2．2．3 转基因大豆植株Southern blotting分析

2．2．4 转基因大豆实时定量PCR检测

2．2．5 转基因大豆Western blotting分析

2．2．6 转基因大豆植株生化指标测定

2．2．7 转基因大豆植株产量性状测定

2．2．8 数据统计分析

3 结果与分析

3．1 转基因大豆新材料DNA水平分子检测

3．1．1 转基因大豆新材料PCR检测

3．1．2 转基因大豆新材料Southern blotting分析

3．2 转基因大豆新材料目的基因表达分析

3．2．1 转基因大豆目的基因转录水平表达分析

3．2．2 转基因大豆目的基因翻译水平表达分析

3．3 转基因大豆磷素利用与产量相关性状分析

3．3．1 转基因大豆磷素利用相关性状分析

3．3．2 转基因大豆产量相关性状分析

3．3．3 转基因大豆磷高效新品系遴选

4 讨论

4．1 低磷胁迫条件下转基因大豆生理生化变化

4．2 转录因子与植物磷素高效利用

4．3 phyA与植酸磷利用效率密切相关

4．4 磷高效转基因大豆新材料及其育种应用

5 结论

参考文献

作者简历

在读期间发表的学术论文

附录

致谢