木質(zhì)素相關(guān)基因表達(dá)調(diào)控對(duì)油菜木質(zhì)素合成及抗菌核病和抗倒伏性的影響.pdf

1、菌核病和倒伏是影響我國油菜生產(chǎn)的兩個(gè)重要因素，不僅嚴(yán)重降低油菜的產(chǎn)量，同時(shí)也影響菜籽的品質(zhì)和收獲指數(shù)。傳統(tǒng)育種和轉(zhuǎn)OXO、幾丁質(zhì)酶基因、β-1，3-葡聚糖酶基因等雖然可以在一定程度上提高油菜抗菌核病能力，但并沒有獲得很有效的抗性材料，油菜抗菌核病育種一直未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。而國內(nèi)外對(duì)作物抗倒伏性研究也僅處于描述性研究階段。因此，探索新的方法以提高油菜及其它作物的抗病性和抗倒伏性具有重要的意義。 木質(zhì)素分布于植物木質(zhì)化的機(jī)械組織和

2、輸導(dǎo)組織的細(xì)胞壁中，具有增加細(xì)胞壁強(qiáng)度、提高細(xì)胞壁的不透水性和莖的機(jī)械強(qiáng)度、以及增強(qiáng)液體輸導(dǎo)能力的功能，而且在細(xì)胞的抗性方面也起重要作用。木質(zhì)素生物合成途徑中，4-香豆酰CoA連接酶(4-coumaryl:CoAligase，4-CL)處于代謝分支點(diǎn)的位置，引導(dǎo)光合代謝產(chǎn)物向木質(zhì)素合成途徑的流動(dòng)，被認(rèn)為是調(diào)控木質(zhì)素合成的理想靶基因。阿魏酸-5羥基化酶(Ferulate5-hydroxylase，F(xiàn)5H)是重要的木質(zhì)素單體調(diào)控關(guān)鍵酶，對(duì)木

3、質(zhì)素組成的影響研究也具有非常重要的作用。本實(shí)驗(yàn)在已獲得轉(zhuǎn)毛白楊4-CL基因的油菜基礎(chǔ)上通過分析4-CL基因在轉(zhuǎn)基因油菜中的表達(dá)，研究4-CL活性水平的調(diào)控對(duì)油菜木質(zhì)素含量及抗菌核病和抗倒伏能力的影響，分析了油菜轉(zhuǎn)基因T2代的木質(zhì)素含量及其與油菜抗菌核病和抗倒伏性之間的相關(guān)關(guān)系；其次本研究還克隆了油菜4-CL基因，并與擬南芥4-CL1同源序列分析；第三本研究利用反義抑制的方法將反義F5H基因(從甘藍(lán)型油菜中獲得)轉(zhuǎn)化油菜，為進(jìn)一步研究阿魏

4、酸-5羥基化酶基因的表達(dá)對(duì)木質(zhì)素調(diào)控的影響提供了材料。整個(gè)論文研究將為油菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆育種奠定基礎(chǔ)，為利用基因工程技術(shù)提高油菜木質(zhì)素含量，增強(qiáng)其抗菌核病和抗倒伏能力提供理論依據(jù)，并為作物抗病和抗倒伏研究及育種提供新的思路和方法。本研究獲得主要結(jié)果具體如下： 1.本實(shí)驗(yàn)的前期工作已獲得了轉(zhuǎn)毛白楊4-CL基因的材料，通過Kan篩選和PCR檢測(cè)后，對(duì)所獲得的具Kan抗性的轉(zhuǎn)毛白楊4-CL基因油菜T2代選取10個(gè)單株提取其總RNA

5、后經(jīng)反轉(zhuǎn)錄出cDNA后做RT-PCR半定量分析毛白楊4-CL基因在轉(zhuǎn)基因后代中的表達(dá)情況，結(jié)果表明毛白楊4-CL基因在油菜轉(zhuǎn)基因后代中穩(wěn)定表達(dá)。 2.對(duì)轉(zhuǎn)毛白楊4-CL過表達(dá)基因T2代轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行菌核病離體葉的測(cè)定，與對(duì)照非轉(zhuǎn)基因植株相比，菌核病病斑面積分別為對(duì)照的45.78％～65.23％不等，轉(zhuǎn)基因株系病斑擴(kuò)展面積達(dá)極顯著差異(P〈α=0.01)；轉(zhuǎn)基因油菜莖桿強(qiáng)度均得到提高，分別提高了17.81％到47.94％不等，最

6、高的達(dá)到了89.04％；選取部分轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行木質(zhì)素含量的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果轉(zhuǎn)基因株系的木質(zhì)素含量與對(duì)照相比均有所增高，其中增幅最大的為22.47％和14.24％。 3.從甘藍(lán)型油菜中分離了一個(gè)4-CLcDNA，序列分析和進(jìn)化分析表明，在進(jìn)化上與五種4-CL基因家族中的4-CL1(AF041049)最為相近。 4.本實(shí)驗(yàn)室已構(gòu)建好帶有油菜反義F5H基因植物表達(dá)載體pBnF5H，將構(gòu)建好的植物表達(dá)載體pBnF5H轉(zhuǎn)化甘藍(lán)型