洋桔梗中过表达AtchyB基因研究及转基因玉米农艺性状研究

摘要

洋桔梗（EustomagrandiflorumShinn）是一种良好的室内装饰和鲜切花卉，它不仅花朵朵形漂亮、颜色鲜艳，而且它叶片也极具观赏价值，现在洋桔梗已经跻身中国十大鲜切花中极具特色的一种花卉。然而由于洋桔梗对生长环境要求较高，尤其对光照强度耐受性较低，这便大大限制了其种植的范围。类胡萝卜素尤其是玉米黄质和叶黄素循环在植物抵抗由于强光照引起的非生物胁迫中发挥着重要的作用，为了提高洋桔梗对强光照的抗性，本研究用本实验室从模式植物拟南芥中克隆了类胡萝卜素生物合成途径中的一个关键酶基因——β-胡萝卜素羟化酶基因（AtchyB）,通过载体构建将其构建到植物双元表达载体上，利用农杆菌介导法将其转入洋桔梗中，最终获得到遗传转化植株，创造出了抗高光照胁迫的洋桔梗新种质。本研究获得的结果如下：
　　1、洋桔梗转基因体系的优化
　　在研究中使用了植物双元表达载体pCambia2300-AtchyB,AtchyB基因由CaMV35S启动子和OCS终止子控制，表达载体携带卡那霉素抗性基因NPTⅡ基因并作为筛选标记。本研究进一步优化了洋桔梗遗传转化体系，确定了卡那霉素的筛选浓度。
　　2、光胁迫对转基因植株和非转基因植株生长发育的影响
　　本研究对转基因洋桔梗植株和未转基因植株进行了长时间的强光照处理，发现AtchyB转基因植株的抗性明显强于对照植组，AtchyB植株生物量也明显高于对照植组。
　　3、通过HPLC技术分析了不同光照条件下转基因植株和非转基因植株中类胡萝卜素的组成
　　本研究通过HPLC的方法对弱光照（75μmol·m-2·s-1）、中等光照180μmol·m-2·s-1）、强光照（1，000μmol·m-2·s-1）条件下胡萝卜素含量进行了测定。结果表明，转基因植株中总类胡萝卜素含量和玉米黄质含量均高于对照组，且叶黄素循环池也被不同程度的放大。更有趣的是，强光照刺激下，本研究还发现了一种新的现象，即强光刺激下类胡萝卜素的合成呈现出一种周期性的变化，据此本研究提出正是由于玉米黄质含量的提高和类胡萝卜素合成的周期性变化赋予了转基因植株长期抗强光照胁迫的能力。
　　近年来类胡萝卜素生物合成基因的分离与功能鉴定，为应用基因工程技术改变植物体内类胡萝卜素成份和提高类胡萝卜素含量提供了新的基因资源。通过农杆菌介导的植物转基因方法将类胡萝卜素合成途径中的关键基因转入到玉米，从而培育出含类胡萝卜素高营养源的玉米新品种，是改善人们的生活质量的良好途径。目前玉米转基因体系已经基本建立，然而通过植物基因工程的方法将外源基因转入玉米种，并经过不同于玉米自然条件下的发育过程，这必然会使玉米的一些农艺性状发生改变，本文从转基因玉米的株高、穗位高、穗位高/株高、叶数、叶长、叶宽、生育期、雄穗长、雄穗分枝数、雌穗长、雌穗粗、雌穗轴粗、穗行数、行粒数、百粒重及单株产量等17个主要农艺性状对转因玉米所表现的一些特性进行了调查和统计学分析。
　　通过对转有枸杞八氢番茄红素合成酶基因（Lmpsy）和枸杞八氢番茄红素脱氢酶基因（Lmpds）的两种转基因的天塔五号自交系植株为转基因样品，以非转基因的天塔五号自交系为对照组，对它们的17个农艺性状的调查和统计学分析结果如下：在P<0.05水平上，转基因植株除了生育期显著延长，叶宽显著变窄外，其他被调查的14个农艺性状与非转基因植株相比均无显著差异。有调查结果还发现，与非转基因植株相比，一些农艺性状虽然在统计学上无显著差异，但却呈现出一定的趋势：转基因植株的株高和穗位高有上升的趋势，而雄穗长、雌穗长和行粒数则有下降的趋势。

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上篇：洋桔梗中过表达拟南芥β-胡萝卜素羟化酶基因AtchyB的研究

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第一章 上篇文献综述

1.1类胡萝卜素类化合物

1.2 洋桔梗基因工程研究现状

1.3 研究意义

第二章 洋桔梗再生体系的优化和卡那霉素筛选浓度的确定

2.1洋桔梗叶片不定芽的诱导与植株再生体系

2.2 洋桔梗叶片卡那霉素和头孢霉素筛选浓度的确定

第三章 农杆菌介导的洋桔梗叶盘转基因过程及分子检测

3.1 材料

3.2试验方法

3.2结果与分析

3.3 总结与讨论

第四章 转基因洋桔梗光胁迫实验及类胡萝卜组成的分析

4.1 材料

4.2 试验方法

4.3 结果与分析

4.4 总结与讨论

第五章 问题与展望

下篇：转基因玉米农艺性状的初步研究

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英文摘要

第六章 下篇文献综述

6.1玉米农艺性状的研究进展

6.2 转基因玉米研究进展

6.3 研究的目的和意义

第七章 实验材料和方法

7.1材料

7.2方法

第八章 结果与分析

8.1转基因玉米农艺性状的调查结果与方差分析

8.2讨论与分析

第九章 问题与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢