大豆（Glycine max（L）Merr.）是世界上轉(zhuǎn)基因作物品種使用比例最高、種植面積最大的農(nóng)作物。目前全球范圍內(nèi)推廣的轉(zhuǎn)基因大豆以具有除草劑抗性的轉(zhuǎn)基因大豆品種為主。如何通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決常規(guī)育種中難以解決的其它重大問題,充分發(fā)揮轉(zhuǎn)基因育種優(yōu)勢是大豆生物技術(shù)育種的重要內(nèi)容。本研究針對現(xiàn)有大豆品種光溫適應(yīng)范圍狹窄和含硫氨基酸（蛋氨酸和半胱氨酸）缺乏兩大重要問題,有針對性地開展分子設(shè)計(jì)育種,探索解決大豆常規(guī)育種中生育期改良性狀導(dǎo)入和背景純化慢以及高蛋氨酸材料遺傳資源限制的問題,開拓大豆適應(yīng)性改良和蛋白品質(zhì)改良的新途徑。實(shí)驗(yàn)分別選取了大豆開花途徑中的關(guān)鍵基因GmFT2a和植物蛋氨酸合成過程中的關(guān)鍵酶基因—γ-胱硫醚合成酶基因AtD-CGS進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,通過調(diào)控大豆成花誘導(dǎo)與氨基酸合成兩個(gè)途徑,分別實(shí)現(xiàn)基于大豆花期調(diào)控的大豆廣適性育種以及對大豆蛋白品質(zhì)的改良,利用所創(chuàng)制的轉(zhuǎn)基因后代材料,對大豆開花調(diào)控的機(jī)制及氨基酸代謝開展了相關(guān)研究。在大豆開花調(diào)控方面,通過GmFT2a的過表達(dá)使晚熟大豆品種自貢冬豆的開花期明顯提前。對相關(guān)轉(zhuǎn)基因后代的開花表型及GmFT2a表達(dá)情況分析顯示,轉(zhuǎn)基因材料的早... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

擬南芥開花調(diào)控機(jī)制(Fornaraetal.,2010)

其產(chǎn)物半胱氨酸及下游產(chǎn)物谷胱甘肽的產(chǎn)物只得到了中度的提高。氨酸合成及代謝酸（Met，Methionine）是必需氨基酸之一，對人類和動物的正常生命活動起氨酸的缺乏可引起肝臟肥大、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、腫瘤增生，并對兒童的早期生顯著影響。此外，植物體內(nèi)蛋氨酸參與了 mRNA 的翻譯起始，且間接參與了的調(diào)控。蛋氨酸亦是生物體合成腺苷甲硫氨酸（SAM, S-adenosyl methionine。因?yàn)槠鋷в小盎顒蛹谆背蔀樯矬w內(nèi)重要的甲基供體。在高級有機(jī)體內(nèi)，S成和代謝過程，并參與到底物，如：蛋白質(zhì)，脂肪以及核酸的甲基化過程中內(nèi)乙烯（ethylene），多胺（polyamines），生物素（biotin）等多種化合物的合細(xì)胞分裂，細(xì)胞壁合成，葉綠體合成以及細(xì)胞膜合成中扮演著重要的角色。氨酸的合成過程中胱硫醚-γ-合成酶（CGS, cystathionine-γ-synthase），是天冬成途徑中蛋氨酸、蘇氨酸合成支路上的首個(gè)合成酶（圖 1.2），將碳骨架導(dǎo)向成支路（Amir et al., 2010;Amir et al., 2012）。胱硫醚-γ-合成酶和天冬氨酸家族中的其他合成酶不同，該酶本身不受到其合成產(chǎn)物蛋氨酸及蛋氨酸次級代謝feedback inhibition）調(diào)節(jié)。

圖 2.4 光周期誘導(dǎo)的開花途徑與大豆相關(guān)同源基因Figure 2.4 Photoperiod induced flowering pathway and homologous genes in SoybeanTOCHROME (PHY), CRYPTOCHROME (CRY), CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1 (CCA1), LATEATED HYPOCOTYL (LHY), TIMING OF CAB 1 (TOC1), EARLY FLOWERING (EFL), GIGANTEA (CONSTANS (CO), FLOWERING LOCUS T (FT), FLOWERING LOCUS D (FD), SUPPRESSORREXPRESSION OF CO1 (SOC1), FRUITFΜLL (FΜL), APETALA1 (AP1), LEAFY (LFY), AGAMOUS-L24), TFL1 (TERMINAL FLOWER 1). Genes in brackets are the related gene isolated in soybean, whipresents as the homologous genes in Arabidopsis.在后期的檢測中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因材料中的 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表達(dá)上型，我們認(rèn)為這種 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因在表達(dá)水平上的上調(diào)并 過量表達(dá)對平行基因產(chǎn)生的直接影響，而是由于 GmFT2a 的過量表達(dá)在促進(jìn)大豆變了大豆前期的發(fā)育進(jìn)程，使得轉(zhuǎn)基因材料提前進(jìn)入了開花誘導(dǎo)狀態(tài)，而在這種導(dǎo)狀態(tài)下，GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表達(dá)水平受到了一定水平的誘導(dǎo)表達(dá)量的上升。顯示，轉(zhuǎn)基因后代材料中的 GmCOLa， GmCOLb 表達(dá)顯著高于野生型材料。而合并調(diào)控 FT 基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子。在前人的研究中，CO 通過上調(diào) GmFT2a

【參考文獻(xiàn)】：
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