【摘要】：合理密植可提高土地利用率,是提高作物產(chǎn)量的重要技術(shù)措施。但是,密度過大群體內(nèi)光照不足,植株因其避蔭性而競爭旺長,嚴(yán)重時倒伏,產(chǎn)量和品質(zhì)反而下降。研究表明,避蔭性與植物對光信號的應(yīng)答有關(guān)。植物接受環(huán)境光信號的受體是光敏色素(Phytochrome,Phy)等色素蛋白。Phy又分為A.B.C.D.E等不同的亞家族,在感受光信號波長、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、調(diào)節(jié)生長發(fā)育方面不盡相同。在單子葉植物中,只有A、B和C三個亞家族。用外源或內(nèi)源Phy基因轉(zhuǎn)化植物,通過過量表達(dá)或表達(dá)抑制,可以改變植物對光信號的敏感性,減弱避蔭性反應(yīng),通過適當(dāng)提高種植密度而增加產(chǎn)量,水稻、馬鈴薯等作物均有一些成功的報道。本研究以玉米優(yōu)良自交系18-599紅的愈傷組織和幼胚為受體,通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化組成型啟動子驅(qū)動的內(nèi)源PhyA1和PhyB1基因,試圖通過其過量表達(dá)改變玉米對光信號的敏感性,篩選新穎的避蔭性玉米種質(zhì),探索通過合理密植進(jìn)一步提高玉米產(chǎn)量的新途徑。主要結(jié)果如下：1.以玉米自交系B73的cDNA為模板,擴(kuò)增PhyBl基因表達(dá)序列,測序驗證后用以構(gòu)建單子葉植物組成型表達(dá)載體pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos。用表達(dá)載體pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌EHA105菌株,再轉(zhuǎn)化玉米優(yōu)良自交系18-599紅的愈傷組織,經(jīng)篩選、再生和PCR檢測,獲得12株陽性植株,其中7株正常結(jié)實(shí)收獲。用表達(dá)載體pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌LBA4404菌株,再轉(zhuǎn)化玉米優(yōu)良自交系18-599紅的未成熟幼胚,經(jīng)篩選、再生和PCR檢測,獲得2株陽性植株,正常結(jié)實(shí)收獲。2.用轉(zhuǎn)化2mPhyA1和ZmPhyB1基因的高代純合株系,并以受體自交系18-599紅為對照,按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計在高低兩種密度下進(jìn)行田間表型鑒定,根據(jù)株型性狀、生育期的差異,評價轉(zhuǎn)化光敏色素基因?qū)Ρ苁a性的影響。結(jié)果表明,隨著密度的增高,轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因株系表現(xiàn)為株高和穗位高增高,ZmPhyB1表現(xiàn)為株高和穗位高變矮。3.用轉(zhuǎn)化ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的高代純合株系,并以受體自交系18-599紅為對照,分別與8個自交系測交,組配24個F1測雜交種,按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計在高低兩種密度下進(jìn)行田間表型鑒定,根據(jù)生育期、株型和產(chǎn)量性狀的差異,評價轉(zhuǎn)化光敏色素基因?qū)Ρ苁a性的影響。結(jié)果表明,用轉(zhuǎn)ZmPhyA1和ZmPhyB1基因株系組配的測交雜種,株高、穗位高、葉片數(shù)、葉長和葉寬均顯著大于受體自交系18-599組配的測交雜種,只有轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因株系組配測交雜種葉夾角與受體自交系18-599組配的測交雜種差異不顯著,但是不同雜交組合中過量表達(dá)的內(nèi)源基因?qū)χ晷托誀畹挠绊懖槐M相同。4.轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因株系組配的測交雜種抽雄期和吐絲與受體自交系18-599組配的測交雜種差異不顯著,而轉(zhuǎn)ZmPhyB1基因株系組配的測交雜種抽雄期和吐絲期比受體自交系18-599組配的測交雜種極顯著或顯著縮短。5.方差分析表明,內(nèi)源ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的轉(zhuǎn)化,對測交雜種株型性狀、生育期和產(chǎn)量性狀確有影響,說明過量表達(dá)內(nèi)源光敏色素基因?qū)τ衩纂s交種的避蔭性確有影響,但并未達(dá)到顯著降低玉米雜交種的避蔭性反應(yīng),特別是在陰雨寡照及高密度種植條件下控制株高、穗位高及營養(yǎng)器官徒長的初衷。一方面說明關(guān)于光敏色素基因的功能研究還有待深入,另一方面也可能是基因沉默等原因造成的。上述初步結(jié)果表明,內(nèi)源光敏色素基因的過量表達(dá)確能引起株型及生育期性狀的改變,而且在不同的種植密度下表現(xiàn)不一。但是,不同光敏色素基因的起用也不相同,有待下一步研究。
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３．１．１邐Ｚｎ巧成／基因編碼序列逡逑Ｗ玉米模式自交系Ｂ７３葉片ｃＤＮＡ為模板，ＰＣ民擴(kuò)增分離出一條長約３４００邋ｂｐ的條逡逑帶（圖１）。測序及ＤＮＡＭＡＮ軟件比對結(jié)果，擴(kuò)增片段與目的基因（ＧｅｎＢａｎｋ序列號：逡逑ＮＭ＿００１１７６３３９．１）的序列相似性達(dá)９９％，存在３個堿基替代突變（圖２）。經(jīng)過氨基酸逡逑比對結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這３個突變密碼編碼不同氨基酸，屬有義突變。故使用基因定點(diǎn)突變試逡逑劑盒（上海碧云天生物技術(shù)有限公司），根據(jù)其說明書進(jìn)行定點(diǎn)突變，，經(jīng)測序后結(jié)果與逡逑氨基酸序列比對正確（圖３），可用于后續(xù)載體構(gòu)建和遺傳轉(zhuǎn)化。逡逑含逡逑＃復(fù)S枚噱義希恚恚義習(xí)輟

本文編號：2693436