陆地棉品种“珂字201”胚性与非胚性愈伤组织生化代谢产物的比较研究

利用生理生化分析技术对陆地棉品种“珂字201”体细胞胚胎发生中生化代谢产物进行了初步研究。胚性愈伤组织中主代谢物质,如蛋白质和 RNA 的含量较高,它们可能由其它主代谢物质如糖和淀粉转化而来。而次生代谢物质如酚类物质和色素类物质等在胚性愈伤组织中含量较低。胚性愈伤组织中某些特定氨基酸的含量高于非胚性愈伤组织。     

玉米成熟胚胚性愈伤组织的诱导、高频再生及转化的研究

以玉米自交系CML295、CML304和18-599R的成熟胚为外植体, 结合幼胚离体培养方法, 探讨并优化了成熟胚来源的胚性愈伤组织诱导及继代培养方法。对其愈伤组织的形态和组织切片的研究结果显示, 继代过程可产生良好的Ⅱ型胚性愈伤组织。在分化培养中分别获得68.6%、75.4%和84.8%的高频再生率, 每愈伤组织块成苗数分别为2.45、2.43和2.75。利用基因枪法转化pCAMBIA1301质粒后的GUS瞬时表达效率分别为57.9%、62.5%和73.1%, 转化pCAMBIA1303质粒后检测GFP的瞬时表达效率分别为23.3%、40%和45.5%。以上3种基因型成熟胚来源的愈伤组织转化率与其对应的幼胚来源的胚性愈伤组织转化率相似。这一技术体系为玉米的遗传改良和功能基因组研究提供了重要的技术平台。     

珂字201胚性愈伤组织cDNA文库的构建和分析

用经过改进的胍盐法提取了陆地棉品种珂字201胚性愈伤组织的总RNA,进而分离了mR-NA,合成了全长cDNA,并将其克隆到λTriplEx载体中,进行体外包装后,成功地获得了cDNA文库.该文库的滴度为2.02×107pfu·ml-1,重组效率在90%以上,插入片段大小范围也符合cDNA文库构建的要求.     

农杆菌介导玉米愈伤遗传转化研究

以玉米自交系R18-599和齐319幼胚诱导的胚性愈伤为转化受体,对农杆菌浸染并共培养3 d后对GUS基因的瞬时表达率进行检测,优化遗传转化体系。结果表明:愈伤组织的生长状态对转化效率有很大影响,以愈伤组织继代两次、预培养7 d左右为浸染的最佳时期;另外,EHA105菌株对玉米自交系齐319愈伤的浸染效果要好于对R18-599,其平均GUS瞬时表达率分别为31.20%和23.74%,经t测验达显著水平(t<0.05)。     

沙地云杉胚性愈伤组织诱导

沙地云杉(Picea mongolica)是内蒙古特有的珍稀树种,种子生产受到大小年、倒春寒及重齿小蠹等虫害的严重影响,有性繁殖受到阻碍。本研究以沙地云杉成熟胚为外植体进行胚性愈伤组织诱导,对影响胚性愈伤组织诱导的调控因子进行了研究。结果表明:(1)沙地云杉成熟胚接于培养基中培养,5 d后子叶和胚根部位膨大,10 d后胚根均明显愈伤化,40 d后愈伤呈水渍状,60 d后愈伤呈白色丝状;胚性愈伤的发生始于非胚性愈伤的表面,且长成的胚性愈伤呈细胞核大、细胞排列紧密的特点;研究结果明确了沙地云杉胚性愈伤形态学和细胞学的变化过程。(2)确定了沙地云杉胚性愈伤组织诱导的最适培养基和最佳激素组合。胚性愈伤诱导培养基为LM,激素组合为2,4-D 6 mg/L、6-BA 2 mg/L和KT 0.5 mg/L最佳培养条件为暗培养,且胚性愈伤诱导率46%。沙地云杉胚性愈伤诱导的成功可为沙地云杉资源的保护、开发、利用提供了理论依据和技术保障。     

玉米胚性愈伤组织继代及侵染条件的优化

设计了含有不同2,4-D浓度的6种培养基用于玉米胚性愈伤组织的继代培养,对影响转化效率的侵染条件进行了研究,根据转化后所得的抗性愈伤组织数目及其分化率的评估结果表明,选用N6为基本培养基,添加1mg/L 2,4-D时,胚性愈伤组织继代长势较好,且在真空渗透的情况下,侵染5min,抗性愈伤组织数最多。经初步的PCR鉴定,利用优化的玉米遗传转化体系得到了转基因玉米植株。     

影响基因枪轰击转化棉花胚性愈伤的因素初探

本研究就基因枪法转化棉花胚性愈伤过程中的影响因素进行了探讨。结果表明,2,4 D在愈伤启动阶段很重要,而在胚性愈伤诱导阶段要尽量少加或不加,IAA的浓度比KT低时,有利于胚性愈伤的产生。胚性愈伤的表观状态、轰击次数和轰击距离是基因枪转化成功的关键因素。通过GUS基因在棉花胚性愈伤中的瞬间表达证明,在轰击前4h,轰击后16h采用0.3mol·L 1的甘露醇做渗透处理,轰击距离9cm,轰击次数2次,效果最好。     

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织生长发育的影响

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的增殖、胚胎发生及发育均有一定的抑制作用,但不同浓度的卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的生长发育作用程度不同,低浓度较弱,高浓度较强;胚性愈伤与体细胞胚生长发育的不同阶段对卡那霉素的敏感性有所不同。在棉花遗传转化过程中,卡那霉素浓度不能低于５０ｍｇ·Ｌ－１,胚性愈伤的继代培养时间应控制在３０ｄ左右。     

盐胁迫对陆地棉愈伤组织的影响

利用组织培养技术、生化分析的方法，研究了不同盐压力（ＮａＣｌ）对陆地棉愈伤组织增长及蛋白质和氨基酸代谢的影响。结果表明：随着盐浓度不断提高，干重含量增大；蛋白质和氨基酸含量在０．５％～１．Ｏ％ＮａＣｌ浓度时出现峰值；而０．５％ＮａＣｌ浓度附近，愈伤组织停滞后转为迅速增长，其质地由灰色疏松状转变成白色致密状。较低ＮａＣｌ浓度对棉花愈伤组织生长有促进作用，而高ＮａＣｌ浓度对棉花愈伤组织有明显的抑制作用。     

农杆菌介导的植酸酶基因转化棉花的研究

摘要：本研究采用农杆菌介导的方法,将外源植酸酶(Phy)基因导入棉花品种的胚性愈伤组织中,经培养获得再生植株。PCR检测证明植酸酶基因已经插入到棉花基因组中,晋棉14和陕724的转化效率分别为33%和8.3%。此外,本研究还对影响农杆菌侵染棉花胚性愈伤转化效率的因素,如卡那霉素浓度、胚性愈伤组织生长状态、受体材料的基因型等进行了较为系统的比较研究,旨在建立一种转化效率高、稳定性好的棉花农杆菌遗传转化体系。     

棉花胚性愈伤组织的转化及转基因胚状体的有效萌发与成苗技术研究

以棉花胚性愈伤组织作受体,用农杆菌介导法(农杆菌菌株为A1)将质粒载体pSG529上的异戊烯基转移酶（ipt）基因导入4个陆地棉品种,研究了不同基因型的遗传转化效率并建立了转基因再生植株的有效成苗技术体系。结果表明,在相同的转化条件下,不同基因型的转化效率差异较大,豫早1号和珂字201的遗传转化效率及植株再生能力显著高于豫棉4号和鄂棉23。降低培养基无机盐浓度,用Phytagel固化,能够提高胚萌发成苗率,降低畸形苗频率,在生根培养中添加少量活性碳提高了根系活力。再生植株长到3~5片真叶时,可以切除发褐根系,转移到新鲜的低盐培养基中,重新生根。在试管苗移栽过程中,采用逐步揭开封口膜,炼苗的措施,可以提高试管苗的环境适应能力,显著提高移栽成活效率。     

一个棉花类受体蛋白激酶基因的克隆与表达分析

 利用简并引物扩增、染色体步移以及RT-PCR的方法,分离了棉花的一个类受体蛋白激酶基因的全长序列。序列分析表明,该基因没有内含子,开放读码框的长度为2964 bp,编码的多肽序列含有988个氨基酸并与拟南芥控制花器官脱落的基因HAESA-like2具有60%左右的相似性,将该基因命名为GRLK5。半定量RT-PCR分析发现GRLK5在种子、茎皮、根和纤维中的表达量较高,并且受ABA的诱导表达。将GRLK5整合到植物表达载体pCAMBIA2301中,构建植物过量表达载体,通过农杆菌介导,采用叶盘法转化烟草,PCR检测证明目的基因已经整合到烟草基因组中。     

TRV病毒介导的基因沉默体系在新疆陆地棉和亚洲棉中的建立

为研究烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术应用的广谱性,以陆地棉(Gossypium hirsutum)CLA1为标记基因,通过构建基因沉默载体,在新陆早33和亚洲棉(Gossypium arboreum)建立了TRV-VIGS体系。半定量PCR分析表明,与对照相比,TRV侵染的新陆早33和亚洲棉中CLA1基因的表达均被有效抑制,真叶表现出明显的白化症状。同时在45份新陆中系列棉花材料中重复该体系,并且通过控制培养温度来检验温度对VIGS的影响,结果表明,当昼/夜温度分别为23℃/21℃和32℃/28℃时,不同品种的新陆中系列棉花均可以维持不同程度的白化表型。证明,TRV介导的VIGS可以用于室内研究新陆中系列棉花和亚洲棉基因功能。     

Induction of Embryogenic Callus in Gossypium barbadense L. and Gossypium hirsutum L. by Hormone Treatments

The aim of this study was to induce embryogenic callus from various cultivars of cotton in tissue culture, so that a stable and efficient regeneration system could be developed to produce new cotton varieties for cultivation in Xinjiang. The explant materials were hypocotyls of the main cotton cultivars grown in Xinjiang, i. e. Xinhai 25, Xinhai 16, Xinluzao 39, and Xinluzao 42. We tested the effects of different combinations of two hormones (kinetin, KT; 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D) on induction of callus from these explants. Calli were produced by the explants under four different combinations of hormones in the media. The optimal hormone combination to induce callus from Gossypium hirsutum explants was 0.1 mg·L^-1 KT + 0.05 mg·L^-1 2,4-D, while that to induce callus from Gossypium barbadense explants was 0.1 mg·L^-1 KT + 0.1 mg·L^-1 2,4-D. Hormone-free medium and medium containing double to the normal concentration of KNO₃ promoted the emergence of embryogenic callus. Filter paper placed under the medium promoted somatic embryo growth and regeneration of the root system. The differentiation and embryogenesis processes occurred more rapidly in G. hirsutum explants than those in G. barbadense explants. Using this protocol, normal plantlets of these cotton cultivars with strong roots were produced within 10 to 12 months. These methods could be used to increase the number of cotton genotypes that can be regenerated in tissue culture.     

陆地棉一个丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白基因的克隆与表达分析

通过RT-PCR获得一个编码棉花丝氨酸/苏氨酸激酶类似蛋白全长的cDNA片段,其编码的氨基酸序列与拟南芥ATPK3的相似度达到82%,这个基因暂被命名为GhPK1。基因全编码区包括1038个核苷酸,编码346个氨基酸的蛋白。GhPK1的编码产物在265~270个氨基酸处有一个跨膜区并可能结合在内质网膜上。GhPK1在种子和纤维中的表达水平较其它组织高。另外,GhPK1的表达量在受到盐胁迫后上升,说明GhPK1可能参与了盐胁迫反应。     

陆地棉纤维品质性状主基因与多基因混合遗传分析

采用2个纤维品质表现高强的材料和黄河流域棉区的2个主栽抗虫品种配成2个组合,利用主基因与多基因混合遗传模型分析方法,对主要纤维品质性状进行5个世代联合分析。结果表明多数品质性状是由一个主基因和多基因控制。主基因遗传效应中,F2分离群体中,比强度的遗传效应最大,为14.36%和8.40%,其次是绒长性状,为9.51%和2.59%。F2:3中的主基因效应与F2接近。主基因显性效应很小,除纤维长度在一个组合中总显性效应(主基因显性效应 多基因显性效应)为较大正值外,其余三个性状在两个组合中均表现负值或接近于0,杂合状态下多数纤维品质性状表型值偏向中亲值或低亲值,分子标记研究也证明了这一点,所以棉花纤维品质性状单纯依靠表型选择效率低,需要依靠分子标记辅助育种对主栽品种进行品质改良。     

一个陆地棉类烯醇酶基因的克隆及其表达分析

 采用改良的CTAB法提取陆地棉总RNA,运用RT-PCR技术首次克隆了陆地棉类烯醇酶基因的CDS序列,该基因已经在GenBank上登录,登录号为 EU169604,其开放阅读框为1338 bp,编码445个氨基酸残基。对其序列和进化分析表明,陆地棉烯醇酶基因与其它植物中的烯醇酶基因有较高的相似性,该基因在进化过程中是相当保守的。半定量RT-PCR表达分析结果显示该基因在陆地棉的叶、根、茎中均有表达,但在根中的表达量高于叶和茎。