玉米中5个抗逆相关转录因子基因的克隆及转化玉米的研究

摘要

干旱等非生物胁迫因素是影响玉米品质与产量的主要因素之一,而玉米又是我国主要的粮食、饲料与经济作物,每年的需求量很大,因此培育抗旱节水的玉米新品种具有重要的意义。目前利用基因工程技术手段通过品种改良提高玉米品种的耐旱能力,是克服干旱危害最为经济有效的方法。
　　 转录因子(transcriptionfactor,TF)又称反式作用因子,是一群能与真核基因启动子区域中的顺式作用元件发生特异性结合,从而保证目的基因以特定的强度、在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。当植物感受外界干旱、高盐、低温时,通过一系列信号传递,激活转录因子,转录因子与相应的顺式作用元件结合后,激活许多逆境诱导基因的表达,从而增强植物对逆境的忍耐力。本实验以玉米自交系吉444、Mo17、京24为材料,采用花粉管通道法将抗逆相关的转录因子基因导入玉米自交系,对玉米中DREB1A、DREB1D、AB15、DREB4、DREB3的5个转录因子基因是否具有抗逆功能作了初步研究,主要研究结果如下:
　　 1.从玉米基因组中克隆了4个转录因子基因:DREB1A、DREBJ1D、A815、DREB4,合成了1个转录因子基因DREB3,并构建了相应的正反义植物表达载体:pGM0229-DREB1A-EPSPS、pGM0229-DREB1D-EPSPS、pGM0229-AB15-EPSPS、pGM0229-DREB4-bar、pGM0229-DREB3-EPSPS。
　　 2.利用花粉管通道法以质粒或农杆菌的形式将构建好的5对正反义表达载体分别转入玉米自交系吉444,Mo17,京24等品种中。经过除草剂(草甘膦或草丁膦)筛选,获得3个转录因子基因(DREB4、DREB3、DREB1D)的T1代抗性苗,对其进行PCR(或PCR-Southern)分析,同时整合选择标记基因与目的基因的植株有:转pGM0229-DREB4-bar正义载体的质粒转化的植株获得3株阳性苗,农杆菌转化的植株获得2株阳性苗,转pGM0229-DREB4-bar反义载体的质粒转化的植株获得1株阳性苗;转pGM0229-DREB3-EPSPS正义载体的农杆菌转化的植株获得2株阳性苗;转pGM0229-DREB1D-EPSPS正义载体的质粒转化的植株获得2株阳性苗。初步结果表明已分别获得了转DREB4、DREB3、DREB1D基因的转基因植株。
　　 3.对其中DREB4基因的T2代转基因植株进行功能验证,通过控水处理,进而测其生理指标,细胞膜稳定性、叶片相对含水量、丙二醛含量、脯氨酸含量等4个生理指标均从一定程度上证明了转基因植株的抗旱性高于非转基因植株,初步证明玉米中的DREB4基因具有抗旱性。