避蔭性轉(zhuǎn)基因玉米種質(zhì)創(chuàng)制與測交鑒定.pdf

1、合理密植可提高土地利用率，是提高作物產(chǎn)量的重要技術(shù)措施。但是，密度過大群體內(nèi)光照不足，植株因其避蔭性而競爭旺長，嚴重時倒伏，產(chǎn)量和品質(zhì)反而下降。研究表明，避蔭性與植物對光信號的應(yīng)答有關(guān)。植物接受環(huán)境光信號的受體是光敏色素(Phytochrome，Phy)等色素蛋白。Phy又分為A、B、C、D、E等不同的亞家族，在感受光信號波長、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、調(diào)節(jié)生長發(fā)育方面不盡相同。在單子葉植物中，只有A、B和C三個亞家族。用外源或內(nèi)源Phy基因轉(zhuǎn)化植

2、物，通過過量表達或表達抑制，可以改變植物對光信號的敏感性，減弱避蔭性反應(yīng)，通過適當(dāng)提高種植密度而增加產(chǎn)量，水稻、馬鈴薯等作物均有一些成功的報道。
　　本研究以玉米優(yōu)良自交系18-599紅的愈傷組織和幼胚為受體，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化組成型啟動子驅(qū)動的內(nèi)源PhyA1和PhyB1基因，試圖通過其過量表達改變玉米對光信號的敏感性，篩選新穎的避蔭性玉米種質(zhì)，探索通過合理密植進一步提高玉米產(chǎn)量的新途徑。主要結(jié)果如下:
　　1.以玉米自交

3、系B73的cDNA為模板，擴增PhyB1基因表達序列，測序驗證后用以構(gòu)建單子葉植物組成型表達載體p TF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos。用表達載體pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌EHA105菌株，再轉(zhuǎn)化玉米優(yōu)良自交系18-599紅的愈傷組織，經(jīng)篩選、再生和PCR檢測，獲得12株陽性植株，其中7株正常結(jié)實收獲。用表達載體pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌LBA4404菌株，再轉(zhuǎn)

4、化玉米優(yōu)良自交系18-599紅的未成熟幼胚，經(jīng)篩選、再生和PCR檢測，獲得2株陽性植株，正常結(jié)實收獲。
　　2.用轉(zhuǎn)化ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的高代純合株系，并以受體自交系18-599紅為對照，按隨機區(qū)組設(shè)計在高低兩種密度下進行田間表型鑒定，根據(jù)株型性狀、生育期的差異，評價轉(zhuǎn)化光敏色素基因?qū)Ρ苁a性的影響。結(jié)果表明，隨著密度的增高，轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因株系表現(xiàn)為株高和穗位高增高，ZmPhyB1表現(xiàn)為株高和穗位高變矮。

5、>　　3.用轉(zhuǎn)化ZmPhyA1和ZmP hyB1基因的高代純合株系，并以受體自交系18-599紅為對照，分別與8個自交系測交，組配24個F1測雜交種，按隨機區(qū)組設(shè)計在高低兩種密度下進行田間表型鑒定，根據(jù)生育期、株型和產(chǎn)量性狀的差異，評價轉(zhuǎn)化光敏色素基因?qū)Ρ苁a性的影響。結(jié)果表明，用轉(zhuǎn)ZmPhyA1和ZmPhyB1基因株系組配的測交雜種，株高、穗位高、葉片數(shù)、葉長和葉寬均顯著大于受體自交系18-599組配的測交雜種，只有轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因

6、株系組配測交雜種葉夾角與受體自交系18-599組配的測交雜種差異不顯著，但是不同雜交組合中過量表達的內(nèi)源基因?qū)χ晷托誀畹挠绊懖槐M相同。
　　4.轉(zhuǎn)ZmPhyA1基因株系組配的測交雜種抽雄期和吐絲與受體自交系18-599組配的測交雜種差異不顯著，而轉(zhuǎn)ZmPhyB1基因株系組配的測交雜種抽雄期和吐絲期比受體自交系18-599組配的測交雜種極顯著或顯著縮短。
　　5.方差分析表明，內(nèi)源ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的轉(zhuǎn)化，對測

7、交雜種株型性狀、生育期和產(chǎn)量性狀確有影響，說明過量表達內(nèi)源光敏色素基因?qū)τ衩纂s交種的避蔭性確有影響，但并未達到顯著降低玉米雜交種的避蔭性反應(yīng)，特別是在陰雨寡照及高密度種植條件下控制株高、穗位高及營養(yǎng)器官徒長的初衷。一方面說明關(guān)于光敏色素基因的功能研究還有待深入，另一方面也可能是基因沉默等原因造成的。
　　上述初步結(jié)果表明，內(nèi)源光敏色素基因的過量表達確能引起株型及生育期性狀的改變，而且在不同的種植密度下表現(xiàn)不一。但是，不同光敏色素基