寡聚核苷酸介导的基因突变技术创制抗除草剂烟草新种质

摘要

为进一步优化烟草(Nicotiana tabacum)品种‘K326’的种质,该研究采用寡聚核苷酸介导的基因突变(oligonucleotide-mediated mutagenesis,OMM)技术,利用植物中支链氨基酸合成途径中第一个关键酶——乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)突变后烟草对氯磺隆除草剂不敏感且产生抗性的特征,以及NCBI报道的ALS基因序列同源克隆了烟草品种‘K326’中的ALS基因,并根据ALS基因序列设计用于定点突变的RNA/DNA嵌合体,导入烟草品种‘K326’创制对氯磺隆除草剂具有抗性的烟草新种质。结果表明:(1)烟草品种‘K326’具有2条ALS基因,即ALS SuRA和ALS SuRB,大小分别为2004 bp和2010 bp。(2)根据2个基因的保守位点ALS SuRA 588脯氨酸位点和ALS SuRB 1719色氨酸位点设计用于ALS基因核苷酸第588位点的Chl-588嵌合体和第1719位点的Chl-1719嵌合体。(3)利用基因枪成功将这2个片段导入烟草愈伤组织,愈伤组织依次经抗性芽分化和生根,共获得氯磺隆抗性植株22株。(4)抗性植株ALS酶活性测定显示,8株抗性植株具有较强的活性,进一步对抗性植株中跨突变位点保守扩增、测序,最终确定有2株(f11和b18)分别在588、1719位点产生定点突变。综上认为,该研究在获得烟草品种‘K326’抗氯磺隆新种质同时,也为培育抗性烟草新种质提供了理想的亲本材料。