紫花苜蓿MsZIP基因超表達(dá)載體的構(gòu)建及轉(zhuǎn)基因苜蓿檢測
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2月2012年1 草 業(yè) 學(xué) 報
CTAPRATACULTURAESINICA 。痢 〉冢玻本怼〉冢镀
Vol.21,No.6
紫花苜蓿MsZIP基因超表達(dá)載體的
構(gòu)建及轉(zhuǎn)基因苜蓿檢測
李燕1,孫彥2,楊青川1*,康俊梅1,張鐵軍1,房鋒3
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,北京11.00193;2.00191;
)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,北京13.00193
,摘要:根據(jù)已經(jīng)克隆得到的M擴(kuò)增編碼區(qū)c構(gòu)建植物超表達(dá)載體sZIP基因(GenBank序列號:HQ911778)DNA,目的基因已經(jīng)正確的插入到載體中,超表達(dá)載體構(gòu)建成功。采用CPBIsZIP。酶切鑒定表明,aCl-M2凍融法將其轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌菌株中,然后采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法,轉(zhuǎn)化紫花苜蓿,共得到1對其中的4株進(jìn)行卡那霉素基1株抗性苗,因P均得到了目的條帶。同時對這4株抗性苗進(jìn)行目的基因的R均得到了目的條帶。說明CR檢測,T-PCR檢測,//分別用2MsZIP基因已經(jīng)成功在苜蓿中超表達(dá)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該基因的功能,00mmolLNaCl和25μmolL。校牛牵叮埃埃疤幚磙D(zhuǎn)基因苜蓿,3d后進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。結(jié)果表明,MsZIP基因在苜蓿中超表達(dá)可以提高苜蓿的-耐鹽性和耐旱性。
關(guān)鍵詞:紫花苜蓿;超表達(dá)載體;苜蓿轉(zhuǎn)化;轉(zhuǎn)基因苜蓿檢測MsZIP基因;
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()中圖分類號:S816;S541.103;Q943.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:10045759201206018208---
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對于植物的研究已經(jīng)深入到分子水平,側(cè)重于從分子角度闡明植物各種生理反應(yīng)機(jī) 隨著生物技術(shù)的發(fā)展,
理,分子機(jī)制,以及基因水平的調(diào)控。在培育植物新品種,提高植物抗逆性方面,植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)成為近年來
1]
。在目前的植物轉(zhuǎn)基因育種中,研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。轉(zhuǎn)基因育種也成為了苜蓿新品種培育的一項(xiàng)重要手段[
主要采用的技術(shù)有農(nóng)桿菌介導(dǎo)法,微注射法,電擊法和基因槍法。在紫花苜蓿(的育種工作中,Medicaosativa)。甾r(nóng)桿菌介導(dǎo)法成為主要的方法,首例農(nóng)桿菌介導(dǎo)的苜蓿轉(zhuǎn)化獲得成功,之后又建立了紫花苜蓿的遺傳轉(zhuǎn)1986年,
[]2,3]
,化體系[苜蓿轉(zhuǎn)基因工作獲得了很大的進(jìn)展。在苜蓿中,已經(jīng)有很多抗逆相關(guān)的基因被分離,Brouwer等4將
的M發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物S煙草(Nicotianatabacum)nSODcDNA導(dǎo)入苜蓿中,OD活性增強(qiáng),2輪的田間試驗(yàn)鑒定 -
[]
轉(zhuǎn)基因苜蓿的抗寒性明顯提高。2增強(qiáng)了鹽誘導(dǎo)的表明,000年Winicov和Bastold5將Alinl基因?qū)胲俎V,f[?/p>
在植株的生長過程中其耐鹽性得到了提高,并且生長速度加快。MMsPRP2基因的表達(dá),unnik等6從紫花苜蓿
)路徑第一個關(guān)鍵酶基因S中分離出了MA序列分析結(jié)果表明,它與PK(mitoenactivatedkinaseIMK,rotein- 。纾鹬械模停聋}脅迫下其體內(nèi)的表達(dá)水平上調(diào)。2擬南芥(Arabidosisthaliana)PK基因具有極大的相似性,011年, p
7]
江藤等[對蒺藜苜蓿(全基因組WR發(fā)現(xiàn)蒺藜苜蓿中含有2Medicaotruncatula)KY轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了分析,8個。
同時將這些基因與水稻(的WRKY基因進(jìn)行了比較分析,為研究苜蓿的WRWRKY基因,Orzasativa)KY轉(zhuǎn)。
8]
將抗凍基因C成功得到和田苜錄因子提供了重要的理論依據(jù)。劉曉靜等[BF2構(gòu)建表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化和田苜蓿,9]
蓿的愈傷組織。燕麗萍等[采用分子生物學(xué)檢測和不同濃度的NaCl對轉(zhuǎn)BADH基因苜蓿T1代2個株系進(jìn)行
遺傳穩(wěn)定性和抗鹽性研究,結(jié)果表明,轉(zhuǎn)入的B轉(zhuǎn)基因苜蓿耐鹽性明顯高于對照。蔣ADH基因可以穩(wěn)定遺傳,
10]世翠等[將α成功得到了表達(dá)α為苜蓿作為植物生FGF基因構(gòu)建表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化紫花苜蓿,FGF基因的苜蓿,
物反應(yīng)器奠定了理論基礎(chǔ)。
紫花苜蓿是分布最廣的一種牧草,它的適應(yīng)性很強(qiáng),是世界上種植面積最廣的一種牧草。但是干旱脅迫和高鹽脅迫卻是影響苜蓿生長的主要因素,為了從分子機(jī)理上解決這一問題,越來越多的鹽誘導(dǎo)基因已經(jīng)從苜蓿中分
;改回日期:2011120520120111*收稿日期:----
“))基金項(xiàng)目:十二五"國家科技支撐計(jì)劃課題(和中央級公益性科研院所專項(xiàng)資金項(xiàng)目(資助。2011BAD17B010132011c14---j,:作者簡介:李燕(女,蒙古族,內(nèi)蒙古烏蘭察布人,博士。E-m1984ailcaaslian@yahoo.com.cn-)y
:chan66@yahoo.com.cnail*通訊作者。E-mqyg
[3]11,12]
。D離出來,在煙草中超表達(dá)可以增強(qiáng)煙草的耐鹽性[從耐鹽苜蓿ceutch和Winicov1DNA文庫篩選到一個
新c稱作MS研究表明該基因與紫花苜蓿富含脯氨酸的細(xì)胞壁蛋白轉(zhuǎn)錄后鹽調(diào)節(jié)表達(dá)DNA克隆,PRP29基因,
[4]
有關(guān),能夠通過提高耐鹽苜蓿中的脯氨酸含量來提高苜蓿的耐鹽性。B用差異顯示法從菟絲子orsics和Lados1
(,侵染的紫花苜蓿中克隆出一個與鈣調(diào)蛋白相關(guān)的基因P在高鹽、滲透、低溫以及ACuscutachinensis)PRGlBA
[15]處理下,PPRGl轉(zhuǎn)錄水平快速上調(diào)。GinzberDNA文庫中成功克隆出2個編碼g等從鹽脅迫的紫花苜蓿根c
兩者的轉(zhuǎn)錄水平在鹽脅迫下顯著增加。本實(shí)驗(yàn)室Pro關(guān)鍵的合成酶基因cDNA克隆,MsP5CS1和MsP5CS2,--
16]
。從耐鹽苜蓿中克隆得到的鋅指蛋白基因M在鹽誘導(dǎo)下,表達(dá)量也顯著升高[sZFN,
本試驗(yàn)構(gòu)建植物超表達(dá)載體P并采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將目的基因MBIsZIP,sZIP轉(zhuǎn)入苜蓿中。成功-M獲得了轉(zhuǎn)基因苜蓿苗,其后的生理指標(biāo)檢測表明,在苜蓿中超表達(dá)M可以提高苜蓿的耐鹽性,為研究sZIP基因,該基因的功能以及苜蓿新品種的選育提供依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料
耐鹽品種紫花苜蓿中苜1號由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所育成,本實(shí)驗(yàn)室保存種子。本試驗(yàn)于,/無菌水洗凈,放置在12011年進(jìn)行。選取飽滿健康的種子用75%乙醇滅菌10min0.1%升汞滅菌7min后,2于2MS固體培養(yǎng)基上,5℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)。
克隆載體PMD實(shí)驗(yàn)所需的各種限制性內(nèi)切酶和T用于構(gòu)建超表達(dá)載18NA連接酶購自Takara公司,-T,4D體的原始質(zhì)粒PBI121和農(nóng)桿菌菌株LBA4404由本實(shí)驗(yàn)室保存。大腸桿菌感受態(tài)DH5α購自北京全式金生物膠回收試劑盒,技術(shù)公司。質(zhì)粒小提試劑盒,Trizol購自北京博邁德生物公司。其他生化試劑均購自北京康博順達(dá)生物有限公司。
1.2。停螅冢桑芯幋a區(qū)cDNA的獲得
根據(jù)已經(jīng)得到的M設(shè)計(jì)1對帶有酶切位點(diǎn)的引物:sZIP基因序列,MF:5′CTAGAATGGGGACTAAGT-;MR:。酶切位點(diǎn)用下劃線表示,。提分別為XGAG3′5′GATCCTTCAAGGTTAGCAAC3′baI和BamHI-G-取紫花苜蓿總R反轉(zhuǎn)錄成c進(jìn)行P切NA,DNA作為模板,CR擴(kuò)增。PCR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠上電泳分析后,膠回收,連接到克隆載體PMD命名為PMD-M轉(zhuǎn)化大腸桿菌,挑取陽性單菌落,菌體P18sZIP,CR檢測之-T上,將含有目的條帶的陽性克隆送到北京華大基因生物技術(shù)有限公司測序。后,
1.3 超表達(dá)載體的構(gòu)建
選取測序完全正確的陽性菌提取質(zhì)粒,用限制性內(nèi)切酶XbaI和BamHI雙酶切質(zhì)粒PMD-MsZIP和瓊脂糖凝膠檢測后各自回收目的片段,用TPBI121,NA連接酶,16℃連接6h。連接好的載體命名為PBI-4D轉(zhuǎn)化大腸桿菌,挑取陽性單菌落,提取質(zhì)粒,MsZIP,PCR檢測后送陽性克隆測序。將含有陽性克隆的菌落,XbaI和BamHI雙酶切鑒定。1.4 轉(zhuǎn)基因苜蓿的獲得
將構(gòu)建好的超表達(dá)載體采用C用于苜蓿的轉(zhuǎn)化。苜蓿種子滅菌后播種在無菌aCl2凍融法轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中,///切下子葉,轉(zhuǎn)入預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基(12MS培養(yǎng)基,25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d后,2,42.0mL+KT0.25mL+-D 。纾缰信囵B(yǎng)2d后,將子葉浸泡在O擺放在共培養(yǎng)培UM)D0.5的農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化菌液中10min。取出后吸干菌液,600=//,/養(yǎng)基上(黑暗培養(yǎng)42,42.0mL+KT0.25mL+UM)8h。之后轉(zhuǎn)入誘芽培養(yǎng)基(50mLKan+300-D ggg///,直至形成愈傷組織,出現(xiàn)再生芽。當(dāng)再生芽長至1cmLCef+2.0mL2,40.25mL+UM)m左 。模耍浴。纾纾纾瘜⒀壳邢,轉(zhuǎn)入1地上部分長至1轉(zhuǎn)右時,2MS培養(yǎng)基中生根培養(yǎng)。當(dāng)再生苜蓿苗根長至10cm,0cm左右時,溫室中繼續(xù)培養(yǎng)。入營養(yǎng)土中,1.5 再生植株的檢測
設(shè)計(jì)1對載體PBIsZIP上的引物NPT1:5′CCGTAAAGCACGAGGAAG3′和NPT2:5′CT-M-ATA---
[7]
,用于擴(kuò)增卡那霉素抗性基因NP提取轉(zhuǎn)基因抗GAAGCGGGAAGGGACT3′TⅡ。實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)的CTAB法1-
性苜蓿苗的基因組D質(zhì)粒P進(jìn)行PNA作模板,BI121和未轉(zhuǎn)基因苜蓿DNA分別作為陽性和陰性對照,CR擴(kuò)增。
PCR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠上電泳分析。
,以MF和MR為引物,用于擴(kuò)增目的基因。T參見說明書)反轉(zhuǎn)rizol法提取轉(zhuǎn)基因抗性苜蓿苗的總RNA(錄產(chǎn)物作為模板,質(zhì)粒P進(jìn)行RBIsZIP和PBI121分別為陽性對照和陰性對照,T-PCR擴(kuò)增。PCR產(chǎn)物在1%-M瓊脂糖凝膠上電泳分析。
//分別用2可溶性糖00mmolLNaCl和25μmolLPEG6000處理轉(zhuǎn)基因苜蓿,3d后測量可溶性蛋白含量, 。
18]
。每個樣品都做3次重復(fù),含量,相對含水量,丙二醛含量以及脯氨酸含量[測量結(jié)果用SAS9.0數(shù)據(jù)分析軟件
在P<0.05水平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2 結(jié)果與分析
2.1 MsZIP基因cDNA序列的獲得
以紫花苜?偅疫M(jìn)行PNA反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA為模板,MF和MR為引物,CR擴(kuò)增。得到1條長約1000 。將P圖1)連接到載體PMD轉(zhuǎn)化大腸桿菌,將PbCR產(chǎn)物切膠回收后,18CR鑒定的陽性克。陨希鸬臈l帶(
測序,結(jié)果表明序列正確無誤,沒有堿基突變和移碼突變,成功的克隆得到MsZIP基因。2.2 超表達(dá)載體PBIsZIP構(gòu)建-M
提取構(gòu)建好的質(zhì)粒P用限制性內(nèi)切酶XBIsZIP,baI和BamHI雙酶切,1%瓊脂糖凝膠電泳得到1條約-M),圖2與預(yù)期大小相符,表明植物超表達(dá)載體P1000bBIsZIP構(gòu)建成功
!。停鸬臈l帶(
圖1。停螅冢桑芯幋a區(qū)cDNA的克隆Fi.1。茫欤铮睿椋睿铮妫悖铮洌椋睿颍澹椋铮睿铮妫停螅冢桑小 。纾纾纾纭
;A:目的M:DNA標(biāo)記DNA Marker
片段Codinreion
.gg
圖2 超表達(dá)載體的酶切鑒定
Fi.2。桑洌澹睿簦椋妫椋悖幔簦椋铮睿铮妫铮觯澹颍澹颍澹螅螅澹洌觯澹悖簦铮颍蟆 。纾
;M:DNA標(biāo)記DNA MarkerP:XbaI和BamHI雙酶切后
的質(zhì)粒ThelasmiddiestedbXbaIandBamHI. 。穑纾
2.3 紫花苜蓿再生植株轉(zhuǎn)化
,經(jīng)過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的苜蓿子葉,在誘芽培養(yǎng)基上生長3形成愈傷組織(圖3繼續(xù)培養(yǎng)6可見0d后,A)0d之后,,在愈傷組織上出現(xiàn)綠色的出芽點(diǎn),開始形成再生芽(圖3當(dāng)再生芽長到1c將再生芽切下,,轉(zhuǎn)入生根B)m左右時,,,培養(yǎng)基中培養(yǎng)(圖3再生植株成苗后,根長1地上部分1圖3即可轉(zhuǎn)入營養(yǎng)土中,在溫室C)0cm,0cm左右時(D)。中繼續(xù)培養(yǎng)(圖3E)2.4 再生植株PCR鑒定
從獲得的1選取4株進(jìn)行卡那霉素抗性基因的鑒定。P1株抗性植株中,CR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠電泳上分),圖4與目的大小一致。同時對這4株抗性苗進(jìn)行目的基因的析這幾株再生苗均得到長為400bp左右的條帶(),得到了約為1圖5與目的大小一致。證明這4株RTPCR檢測,1%瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果表明,000b-。鸬臈l帶(轉(zhuǎn)基因苜蓿轉(zhuǎn)化成功。
第21卷第6期草業(yè)學(xué)報2012年185
圖3 苜蓿轉(zhuǎn)基因苗的再生Fi.3。粒欤妫幔欤妫幔颍澹澹睿澹颍幔簦椋铮睿欤幔睿簦蟆 。纾纾
;;;A:愈傷組織CallusB:開始產(chǎn)生再生芽ReenerationbudsC:再生芽Reenerationbuds 。纾
;D:再生根ReenerationrootsE:抗性苗Reenerationseedlin. 。纾纾
圖4 再生植株卡那霉素抗性基因檢測enelantsFi.4 NPTⅡgtestinofreeneration 。穑纾纾纭
;;;再生植株R1~4:eenerationCK+:陽性對照PositivecontrolCK-:陰性對照Neativecontrol
.lants 。纾纾
圖5 再生植株MsZIP目的基因檢測Fi.5 MsZIPgenetestinofreenerationlants 。纾纾纾稹
;;;陰性對照N1~4:再生植株ReenerationlantsCK+:陽性對照PositivecontrolCK-:eativecontrol. 。纾穑
2.5 再生植株生理指標(biāo)測定
在干旱和高鹽處理之后,可溶性糖含量均增加,轉(zhuǎn)基因苜蓿中高于未轉(zhuǎn)基苜蓿,干旱處理后的增加量高于鹽;;處理(圖6可溶性蛋白的含量也有所增加(圖6相對含水量測定結(jié)果顯示,高鹽處理之后,轉(zhuǎn)基因苜蓿和未A)B);轉(zhuǎn)基因苜蓿的差異不大,干旱處理之后,轉(zhuǎn)基因苜蓿中的相對含水量要高于未轉(zhuǎn)基因苜蓿(圖6丙二醛含量均C);有顯著的增加,轉(zhuǎn)基因苜蓿的增幅小于未轉(zhuǎn)基因苜蓿,干旱處理之后丙二醛的增加量大于高鹽處理(圖6在轉(zhuǎn)D)基因和未轉(zhuǎn)基因苜蓿中脯氨酸的含量均大幅增加,轉(zhuǎn)基因苜蓿的增幅大于未轉(zhuǎn)基因苜蓿,高鹽處理之后的增幅大。于干旱處理(圖6E)3 討論
,堿性亮氨酸拉鏈(蛋白是真核生物的轉(zhuǎn)錄因子和阻抑蛋白中最大而且最保守的類basicleucinezierbZIP) pp
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本文編號:84743
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