大豆膨胀素GmEXPA4基因转化拟南芥及功能验证

摘要

大豆（Glycine max L.）是世界广泛栽培的作物品种之一。合理株高是衡量一个大豆品种优劣的重要指标，矮化株型不仅具有抗倒伏、抗病虫、结实率高等特点，而且可以通过合理密植获得更高的产量，因此矮化大豆资源一直被认为是优良的种质资源。对大豆矮化性状及发育调控的研究，对于培育优良的大豆矮化品种和提高世界大豆生产效率具有十分重要的意义。在对膨胀素近十年的研究中发现，它参与了许多植物生长发育过程的调控，比如细胞生长、叶原基的产生、花粉管渗入、果实成熟、细胞壁降解、种子的生长和萌发等，而且它还对淹水、光处理、旱胁迫等产生反应。但与矮化的关系报道并不多见，因此本研究将大豆矮化相关基因膨胀素GmEXPA4转化拟南芥，对转化后拟南芥的生物学特性、解剖学及分子生物学进行研究，为揭示大豆膨胀素Gm EXPA4基因的调控机制提供理论基础。
　　 主要研究结果如下:
　　 1.通过花序侵染法转化拟南芥，获得了转膨胀素GmEXPA4基因的抗性植株，PCR捡测阳性率达到90％以上。
　　 2.转化膨胀素GmEXPA4基因拟南芥植株的生物学特性观察结果表明:转化有膨胀素GmEXPA4基因的拟南芥植株的各个节间长度和叶片大小、叶片长度、叶片数目均小于野生型植株;转化植株花期的平均花序数小于野生型，达到差异显著水平;转化植株和野生型植株的平均果序长相差不大，表现为差异不显著;转化植株的单个果序角果数和种子平均数多于野生型，达到了差异显著的水平。
　　 3.转化膨胀素GmEXPA4基因拟南芥植株的解剖学观察结果表明:转化膨胀素GmEPA4基因植株的茎和叶片细胞壁厚度显著大于野生型植株茎和叶片细胞壁的厚度，经计算得出，叶片的细胞壁厚度增加了104.76％，茎的细胞壁厚度增加了58.43％。
　　 4.转化膨胀素GmEXPA4基因的植株的Real-time PCR检测结果表明:膨胀素GmEXPA4基因在拟南芥的根、茎、叶中均处于超表达状态。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 大豆研究概况

1．2 膨胀素的研究进展

1．2．1 膨胀素的发现

1．2．2 膨胀素的家族及进化历史

1．2．3 膨胀素的结构特征

1．2．4 膨胀素的生物化学性质

1．2．5 膨胀素对生长的调节

1．2．6 膨胀素研究的问题与展望

1．3 本试验的研究目的意义和技术路线

1．3．1 研究目的及意义

1．3．2 研究技术路线

2 材料与方法

2．1 膨胀素GmEXPA4基因植物表达载体的构建

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验设计

2．2 农杆菌菌液的制备

2．2．1 根癌农杆菌感受态细胞制备

2．2．2 冻融法转化根癌农杆菌

2．2．3 膨胀素GmEXPA4基因转化子的PCR检测

2．3 膨胀素GmEXPA4基因对拟南芥的遗传转化

2．3．1 试验材料

2．3．2 试验方法

2．4 抗性植株的分子生物学检测

2．4．1 试验材料

2．4．2 试验方法

2．5 抗性植株的生物学特性观察

2．5．1 试验材料

2．5．2 试验方法

2．5．3 观察指标

2．5．4 数据统计方法

2．6 转GmEXPA4基因拟南芥植株的解剖学观察

2．6．1 试验材料

2．6．2 试验方法

2．6．3 观察指标

2．7 大豆GmEXPA4基因的荧光定量PCR检测

3 结果与分析

3．1 膨胀素GmEXPA4基因植物表达载体的构建

3．1．1 植物表达载体PBI-EXPA4的构建

3．1．2 重组质粒导入根癌农杆菌

3．2 膨胀素GmEXPA4基因对拟南芥的遗传转化及抗性植株的获得

3．3 抗性植株的PCR检测

3．4 转PBI-EXPA4基因植株的生物学特性观察

3．4．1 转化植株与野生型不同天数平均株高及节间长比较

3．4．2 转化植株与野生型对照叶片数目的比较

3．4．3 转化植株与野生型对照叶片长度的比较

3．4．4 转化植株与野生型对照的花和果的比较

3．5 转GmEXPA4基因拟南芥植株的解剖学观察

3．6 大豆GmEXPA4基因的Real-time PCR检测

3．6．1 转PBI-EXPA4植株RNA提取

3．6．2 GmEXPA4基因的Real-time PCR检测

4 讨论

4．1 膨胀素GmEXPA4基因对拟南芥植株生物学特性的影响

4．1．1 对拟南芥株高及节间长度的影响

4．1．2 对拟南芥叶片数目及叶片长度的影响

4．1．3 对拟南芥花和果生物学特性的影响

4．2 对拟南芥植株解剖学的影响

4．3 膨胀素GmEXPA4基因转入拟南芥植株的表达情况

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文