海藻糖合成酶基因轉(zhuǎn)化玉米的研究.pdf

1、干旱是玉米生產(chǎn)的主要限制因素。通過品種改良提高玉米品種耐旱能力，是克服干旱危害最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。然而，玉米的耐旱性為微效多基因控制的數(shù)量性狀，遺傳改良比較困難，多年來進(jìn)展不大。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以打破物種間生殖隔離，轉(zhuǎn)化利用其他物種有益基因。國內(nèi)外曾用SOD、DREB等多種抗逆耐旱基因轉(zhuǎn)化玉米，試圖提高其耐旱性，但因這些基因耐旱能力不夠強(qiáng)，耐旱機(jī)制與玉米生理代謝不協(xié)調(diào)等原因，轉(zhuǎn)基因后代的耐旱性不能達(dá)到玉米生產(chǎn)要求。探索利用耐旱能力更高，適宜

2、玉米生理代謝機(jī)制與生產(chǎn)要求的耐旱基因，是轉(zhuǎn)基因耐旱玉米培育的技術(shù)關(guān)鍵[1-3]。利用海藻糖的抗逆耐旱特性，采用基因工程將其相關(guān)酶的基因轉(zhuǎn)入玉米等作物，進(jìn)而培育抗旱耐鹽新品種，這對于植物遺傳改良具有重要意義。 本研究從釀酒酵母上克隆了海藻糖合成酶基因TPS1，PCR克隆測序發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母AS.1416菌株的海藻糖合成酶基因TPS1與原報道序列發(fā)生了11處單堿基突變，其中10個突變發(fā)生在編碼區(qū)域，但9個是同義突變，不影響編碼蛋白的氨

3、基酸序列。只有1135位的G變?yōu)锳，使編碼蛋白的第355個甘氨酸變成了天冬酰胺。用單子葉植物逆境誘導(dǎo)啟動子mwcs120啟動TPS1基因構(gòu)建表達(dá)載體，基因槍法和農(nóng)桿菌介導(dǎo)法分別轉(zhuǎn)化玉米胚性愈傷組織，PCR檢測獲得陽性植株，平均達(dá)到0．56％的轉(zhuǎn)化率，并獲得了轉(zhuǎn)基因再生植株及種子。 PCR檢測陽性的植株，還有待進(jìn)一步作分子雜交和表達(dá)檢測，以及后代的分子標(biāo)記選擇和耐旱性鑒定，培育成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因株系。除探索轉(zhuǎn)化利用外源海藻糖合成酶基因

4、，提高玉米耐旱性的可能性外，也有助于研究海藻糖代謝的有關(guān)機(jī)理。 查詢NCBI數(shù)據(jù)庫得到多種高等植物及原核生物的TPS1蛋白質(zhì)序列，用序列分析軟件進(jìn)行序列同源分析，發(fā)現(xiàn)多處較長的保守區(qū)段。根據(jù)蛋白質(zhì)保守序列設(shè)計引物，以玉米基因組為模板進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)，擴(kuò)增片段經(jīng)測序分析表明，該片段與卷柏海藻糖合成酶mRNA序列有59.87％的相似性，與酵母的海藻糖合成酶全DNA序列有98.07％的相似性。但與此同時，使用另一對同源引物進(jìn)行擴(kuò)增放映未得