小麦矮化多分蘖基因的遗传转化开题报告

 2023-02-18 22:17:04

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

1.研究意义小麦是世界重要的粮食作物之一,其产量由亩穗数、穗粒数和千粒重决定,分蘖数在一定程度上决定了最终的亩穗数并进而影响单产。

分蘖是小麦重要的农艺性状,适宜的分蘖发生数目是小麦高产的前提条件之一,因此,挖掘控制小麦分蘖基因资源,研究基因分子机制,有效的调控分蘖的发生,对提高小麦质量和产量具有重要意义。

矮秆基因在有效分蘖、穗长、小穗数和穗粒数等方面不存在显著差异,但矮秆基因对有效分蘖有一定的负效应,有利于穗长和穗粒数的增加。

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2. 研究的基本内容和问题

1.目标:

根据已有的研究成果,已获得了稳定遗传的突变体,并且构建了作图群体的杂交组合,多分蘖的基因。本项目通过对小麦矮化多分蘖基因的遗传转化的研究来挖掘更多关于小麦矮杆多分蘖性状的信息。以小麦幼胚为对象,采用基因枪的方法对其进行遗传转化,获得转基因阳性植株。

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3. 研究的方法与方案

1.研究方法:(1)小麦愈伤的培养 开花后两个星期左右的小麦种子脱粒。在无菌条件下将脱粒的种子置于灭菌小罐中,用70%乙醇浸泡5 min,无菌水冲洗2~3次;2%的NaClO浸泡8 min,无菌水冲洗3~4次。剥取小麦幼胚,盾片朝上置于愈伤诱导培养基上,25 ℃暗培养5~7天后,幼胚经过脱分化形成愈伤组织。(2)基因枪轰击 将脱分化5~7天后的愈伤组织转移到高渗培养基,平铺于培养皿中心位置。盖上培养皿,黑暗中25 oC恒温预培养2~4 h。 基因枪可裂膜、阻挡网和微弹载体膜都购自美国Bio-Rad公司,转化系统使用PDS-1000/He系统。首先将阻挡网、可裂膜和微弹载体膜用无水乙醇消毒,置于灭菌滤纸上在超净台上吹干。超净工作台用紫外灯杀菌30 min;然后依次打开稳压电源,氦气总阀,基因枪电源和油泵;吸取5 μl包裹好的金弹,涂抹于载体膜中央,待酒精挥发完之后将载体膜安装于弹夹;依次安装好可裂膜、阻挡网、弹夹及培养皿。微弹载体膜置于第一层,培养皿置于第三层;抽真空至28 inch Hg,轰击,放气取出培养皿。之后培养皿置于25 °C恒温培养箱中暗培养16~18 h,再转移到诱导培养基上培养2~3周。(3)转化植株的筛选 基因枪轰击过的愈伤在诱导培养基上诱导黑暗培养一周后,切成小块并转移至含1 mg/L KT和20 ug/L筛选剂G418的分化筛选培养基上,在25℃、12 h光照条件下培养,待愈伤分化出绿点后进行继代培养,根据苗的生长情况从低到高调控筛选剂的浓度。(4)小麦基因组DNA的提取 植物基因组DNA的提取采用SDS法,将植物材料在液氮中研磨后加入适量的DNA提取液(0.1MTrispHS.O,0.05 MEDTAPH8.0,1.25%SDS,0.5MNaCI,3.89/1NaBisufite)。65℃处理15min,用氯仿/异戊醇(24:1)抽提,加预冷(一20℃)酒精沉淀,用70%酒精洗涤,加适量TE溶解,4℃或-20℃贮藏待用。(5)PCR的扩增 PCR反应体系为12.5 μl,含10 ng模板DNA,0.2 mM dNTP,1.5 mM MgCl2,0.2 mM引物,1×PCR buffer(10 mM pH8.3 Tris-HCl,50 mM KCl),0.1 U Taq聚合酶。PCR反应程序为:94℃ 3min;94℃ 30s,50- 60℃(据引物而定)30s,72℃ 30s,共35-37个循环,最后72℃延伸5min。扩增产物在8%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、银染、拍照。

2.技术路线:

3.实验方案及可行性分析: 本实验前期工作克隆了控制小麦株高和分蘖数的基因。为了验证该基因对株高和分蘖数的影响,我们通过遗传转化在六倍体小麦中过表达该基因,观察过表达转基因株系中株高和分蘖数的变化。本实验利用基因枪轰击小麦幼胚愈伤,通过分化筛选得到转基因阳性植株,最后验证阳性单株并获取转基因表型数据。基因枪轰击转化幼胚的方法在小麦遗传转化中应用广泛,基因枪法具有操作简单、受体类型广泛、无宿主限制、重复性高等优点,目前90%以上的小麦转基因来自于该方法。小麦的遗传转化依赖于良好组培特性的受体材料,本实验我们选择组培特性较好的受体材料SSD006进行遗传转化。本实验我们采用的最后,本实验依赖于实验具有的成熟小麦转基因技术体系。综上,本实验室具备本研究的全部实验条件,同时也表明本实验可以达到预期的研究目标。

4. 研究创新点

本实验通过基因枪轰击的方法以期获得小麦矮化多分蘖基因的稳定转化植株。

通过过量表达ITR基因,观察ITR蛋白的超量积累对植株株高和分蘖发育的影响

5. 研究计划与进展

2018.09-2018.12 受体材料的生长,阅读相关文献深入了解小麦转基因体系。

2018.12-2018.01 收获受体材料,脱粒,剥胚,基因枪转化。

2018.01-2018.03 分化筛选,继代培养。

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