转基因大麦及棉花的非预期效应研究

摘要

近年来，转基因作物非预期效应研究已成为转基因植物安全性评价的热点问题之一。本论文以不同转基因及其对照大麦、转基因棉花及其对照棉籽为试材，分别基于靶标分析对蛋白质、脂肪酸、矿质元素等主要营养成分以及基于非靶标分析对蛋白质二级结构、1H NMR代谢物轮廓进行了系统研究。
　　结果表明，T1代转基因大麦中外源基因HPT和LUC的分离不符合孟德尔遗传规律。T1不同株系转基因大麦及其对照之间以及不同大麦基因型之间主要农艺性状的差异多未达显著水平。T1不同株系转基因大麦籽粒与其对照之间、不同基因型大麦籽粒之间的蛋白质含量及亚基组成、矿质元素含量、脂肪酸含量及组成上的差异多未达显著水平。所有供试转基因及其对照棉籽间蛋白质的表达、矿质元素的积累以及脂肪酸的合成等均产生了显著的改变，体现在水溶蛋白、盐溶蛋白和醇溶蛋白亚基缺失、以亚油酸为代表的1种或多种脂肪酸相对含量显著不同。基于傅里叶变换红外光谱和核磁共振的非靶标分析结果表明，所有供试大麦籽粒和棉籽中化学组成及代谢物种类均未发生明显变化，但棉籽中某些化学成分的含量在转基因与非转基因对照间的差异明显，转基因大麦籽粒4T1和转基因棉籽SGK321的蛋白质二级结构与其对照间差异达到显著水平，推测可能发生了蛋白质聚集。部分转基因大麦籽粒和所有转基因棉籽的代谢物轮廓差异明显，主要体现在碳水化合物、氨基酸类物质。转基因棉籽比转基因大麦籽粒的非预期效应表现更为突出，并且转基因棉籽中主要营养成分的变化超出了不同棉花品种间的自然变异范围。不同基因型大麦籽粒间的对比分析结果表明，显著性差异主要存在于非转基因大麦与原始对照之间，推测转基因过程中组织培养引起的无性系变异是本研究检测到的转基因大麦非预期效应产生的主要原因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 植物分子育种

1．1．1 植物分子育种的概念

1．1．2 植物分子育种的研究概况

1．2 非预期效应

1．2．1 非预期效应的定义

1．2．2 非预期效应产生的机制

1．2．3 非预期效应的研究概况

1．3 转基因产品评估方法

1．3．1 靶标方法

1．3．2 非靶标方法

1．4 研究目的与意义

第2章 转基因大麦植株的鉴定及主要农艺性状分析

2．1 试验材料与方法

2．1．1 植物材料

2．1．2 仪器与试剂

2．1．3 盆栽实验设置

2．1．4 LUC基因的PCR检测

2．1．5 HPT基因的潮霉素抗性筛选

2．1．6 主要农艺性状分析

2．2 结果与分析

2．2．1 LUC基因的PCR检测结果分析

2．2．2 HPT基因的潮霉素抗性筛选分析

2．2．3 不同大麦主要农艺性状的分析

2．3 讨论与小结

2．3．1 转基因大麦的PCR检测和潮霉素筛选

2．3．2 转基因大麦农艺性状的变化

2．3．3 本章小结

第3章 转基因大麦籽粒和转基因棉籽主要营养成分的靶标分析

3．1 试验材料与方法

3．1．1 植物材料

3．1．2 仪器与试剂

3．1．3 蛋白质含量的测定及SDS-PAGE

3．1．4 矿质元素含量的测定

3．1．5 脂肪酸的气相色谱分析

3．1．6 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 可溶性蛋白含量和SDS-PAGE分析

3．2．2 矿质元素含量分析

3．2．3 脂肪酸的含量与组分分析

3．3 讨论与小结

3．3．1 转基因作物籽实蛋白质含量及组分的变化

3．3．2 转基因作物籽实矿质元素含量的变化

3．3．3 转基因作物籽实脂肪酸含量及组分的变化

3．3．4 本章小结

第4章 转基因大麦籽粒和转基因棉籽的非靶标分析

4．1 试验材料与方法

4．1．1 植物材料

4．1．2 仪器与试剂

4．1．3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析

4．1．4 核磁共振氢谱(1H NMR)分析

4．2 结果与分析

4．2．1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析

4．2．2 核磁共振氢谱(1H NMR)分析

4．3 讨论与小结

4．3．1 红外光谱检测蛋白质二级结构的差异比较

4．3．2 核磁共振氢谱(1H NMR)检测代谢物的差异比较

4．3．3 转基因作物非预期效应评估中应注意的问题

4．3．4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文