【摘要】：作物的高光效育種是提高作物產(chǎn)量的重要研究方向之一。運(yùn)用基因工程手段轉(zhuǎn)入高光效基因培育高光效品種是現(xiàn)代育種的重要手段。GRAS轉(zhuǎn)錄因子家族能夠在植物的生長發(fā)育中起作用,TaSCL14基因是小麥中的一個(gè)強(qiáng)光響應(yīng)基因,它編碼一個(gè)GRAS轉(zhuǎn)錄因子。本研究以過表達(dá)TaSCL14基因的小偃39的T_1-T_3代株(系)為材料,利用特異性分子檢測,檢測和甄選轉(zhuǎn)TaSCL14基因小麥各世代陽性植株,并研究了轉(zhuǎn)TaSCL14基因小麥各世代的遺傳特性、農(nóng)藝表現(xiàn)、及光合特性和模擬干旱脅迫條件下的種子的發(fā)芽特性,獲得了如下研究結(jié)果:1.利用PCR特異性檢測方法,檢測和篩選轉(zhuǎn)TaSCL14基因小麥T_1-T_3代陽性植株。結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因小麥的T_1代植株的陽性率為55.9%,T_2代植株陽性率為85.6%。T_3代檢測4個(gè)轉(zhuǎn)基因株系陽性率都達(dá)到90%以上。TaSCL14基因能在轉(zhuǎn)基因后代中穩(wěn)定的遺傳,隨著多代的篩選陽性植株的頻率增加,T_3代轉(zhuǎn)基因株系已經(jīng)基本純合。2.T_3代株系進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR測定,結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因T_3代株系的TaSCL14基因表達(dá)量都極顯著的高于對照,各株系間的表達(dá)量不同。3.在田間栽培條件相同的情況下,對轉(zhuǎn)基因T_1-T_3代株(系)的各項(xiàng)農(nóng)藝指標(biāo)進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)TaSCL14基因小麥植株能夠正常生長發(fā)育,植株的形態(tài)特征與對照相比變化不大,但轉(zhuǎn)基因小麥后代在分蘗、小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等方面均發(fā)生了一些變化。轉(zhuǎn)基因植株T_1代的穗粒數(shù)、T_2代的冬前分蘗都與對照存在顯著差異,T_1、T_2代75%的轉(zhuǎn)基因植株千粒重低于對照,TaSCL14基因的轉(zhuǎn)入對大多數(shù)植株的千粒重呈現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。T_2代轉(zhuǎn)基因植株的變異系數(shù)小于T_1代,農(nóng)藝性狀優(yōu)于T_1代。T_3代4個(gè)轉(zhuǎn)基因株系的株高、穗長、穗粒數(shù)與對照無差異,部分株系的冬前分蘗、冬后分蘗、有效分蘗顯著或極顯著的高于對照,所有轉(zhuǎn)基因株系千粒重都低于對照,轉(zhuǎn)入基因?qū)τ诜痔Y和千粒重有較大影響。4.對T_3代4個(gè)轉(zhuǎn)基因株系的光合特性和葉綠素含量進(jìn)行了測定。從拔節(jié)期到成熟期5個(gè)生育階段,轉(zhuǎn)基因植株和對照植株的氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率、凈光合速率的變化趨勢一致,都是呈現(xiàn)先增高后下降趨勢,在開花期達(dá)到最大值。凈光合速率的測定結(jié)果表明,所有的轉(zhuǎn)基因株系的光合速率均高于對照,開花期、灌漿期、成熟期部分株系和對照凈光合速率存在差異。TaSCL14基因的轉(zhuǎn)入對轉(zhuǎn)基因植株的光合速率產(chǎn)生了一定的影響,轉(zhuǎn)基因植株的光合速率增高。氣孔導(dǎo)度的測定結(jié)果顯示,在拔節(jié)期,除株系3-4外其余株系均與對照存在顯著差異,在開花期,株系3-8的結(jié)果顯著高于對照,其余各時(shí)期各轉(zhuǎn)基因株系與對照均不存在差異。胞間二氧化碳的測定結(jié)果顯示,各時(shí)期,轉(zhuǎn)基因株系和對照間差異不大,拔節(jié)期、開花期株系3-8的值顯著高于對照。蒸騰速率的結(jié)果表明多個(gè)株系在不同時(shí)期顯著或極顯著的高于對照,其中株系3-11在除成熟期外的四個(gè)時(shí)期都與對照存在顯著差異。葉綠素的含量轉(zhuǎn)基因株系和對照的變化趨勢相同不存在差異,在孕穗期升高至開花期達(dá)到最大值,隨后降低。5.T_3株系的收獲的種子,使用萌發(fā)試驗(yàn)對其種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率進(jìn)行檢測,結(jié)果表明在正常萌發(fā)條件下,全部轉(zhuǎn)基因株系的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均高于對照組,其中株系3-4和3-8的發(fā)芽勢和發(fā)芽率都顯著的高于對照。在20%的PEG-6000模擬干旱脅迫條件下,所有轉(zhuǎn)基因株系發(fā)芽勢和發(fā)芽率都高于對照,且存在顯著差異。20%的PEG-6000處理萌發(fā)與未進(jìn)行處理相比,所有株系的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均降低,轉(zhuǎn)基因株系的降幅均小于對照,這表明了相較于對照,轉(zhuǎn)基因株系對干旱脅迫具有更強(qiáng)的耐受能力。對轉(zhuǎn)基因植株的幼苗形態(tài)測定顯示轉(zhuǎn)基因株系的總根長、苗高都顯著或極顯著的高于對照,進(jìn)一步證實(shí)了TaSCL14基因?qū)χ参锷L發(fā)育的作用。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S512.1
【圖文】：

圖 2-1 TaSCL14 同源蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析Fig. 2-1 Phylogenetic tree analyses of TaSCL14 homologous protein T1、T2、T3 代轉(zhuǎn)基因小麥的分子檢測檢測結(jié)果顯示所有陽性植株均擴(kuò)增到約 1 700 bp 的特異片段，而對照（小條帶（圖 2-2）。圖 2-2 轉(zhuǎn)基因植株中 TaSCL14 基因的 PCR 擴(kuò)增結(jié)果Fig. 2-2 PCR result for TaSCL14 gene in transgenic plants: DL2000 ；1: 對照（小偃 39）；2-9: 陽性植株: DL2000 ; 1: CK (Xiaoyan 39) ; 2-9: positive plants.

圖 2-2 轉(zhuǎn)基因植株中 TaSCL14 基因的 PCR 擴(kuò)增結(jié)果Fig. 2-2 PCR result for TaSCL14 gene in transgenic plantsM: DL2000 ；1: 對照（小偃 39）；2-9: 陽性植株M: DL2000 ; 1: CK (Xiaoyan 39) ; 2-9: positive plants.T1代全部 170 株植株檢測得到 95 株陽性植株，對 T2代 236 株植株檢測得到 202 株陽性植株，陽性率分別為 55.9%和 85.6%。選取 4 個(gè)不同的轉(zhuǎn) TaSCL14 基因 T3株系 3-4、3-7、3-8、3-11 及對照系小偃 39，在拔節(jié)期每個(gè)株系和對照系隨機(jī)選取 10 株提取基因組 DNA，進(jìn)行 PCR 特異性檢測，檢測結(jié)果顯示對照株系小偃 39 中不能擴(kuò)增出目的條帶，4 個(gè)轉(zhuǎn)基因株系陽性率能達(dá)到 90%以上，表明這 4 個(gè)轉(zhuǎn)基因株系已基本純合。12

2.3 TaSCL14 基因的表達(dá)分析為了研究 TaSCL14 基因在轉(zhuǎn)基因后代的過表達(dá)情況，對不同的轉(zhuǎn)基因 T3代株照在幼苗期進(jìn)行取樣。T3代株系 3-2、3-4、3-7、3-8、3-9、3-12 分別來自 T0代的4、G14、G14、G20、G27。Real-time PCR 結(jié)果（圖 2-3）表明，6 個(gè)轉(zhuǎn)基因株系表達(dá)水平均高于對照，且與對照呈極顯著差異。各株系的基因表達(dá)量不相同。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2776697