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柱花草(stylosanthes guianensis)是一种优良的牧草,它具有耐旱、耐热、耐酸瘦贫瘠、高产优质等特点。作为迄今为止世界上最优秀的热带豆科牧草之一,柱花草具有许多优点,但它容易受冷害的影响(刘国道和何华玄,1995)。柱花草不耐寒性,使其在亚热带地区生产上常用的高产优质品种难以越冬,因此柱花草抗寒能力的提高,对柱花草抵制冷害以及扩大优质柱花草的种植范围具有现实意义。
本文首先对农杆菌介导的叶盘转化法的最适转化条件进行了探索性的实验,在此基础上,本研究将一个从黄花苜蓿中克隆出来的肌醇半乳糖苷合成酶(Mf GOLS)基因通过电击转化法转入到农杆菌EHA105中,然后通过叶盘转化法转入到柱花草基因组中,通过共培养、恢复培养、除草剂Basta抗性筛选、愈伤组织分化、生根以及移栽一系列的组织培养过程,最后得到抗性植株,并对其进行了PCR分子检测、半定量RT-PCR检测。主要研究结果如下:
1.最适共培养时间的确立
将含有重组质粒的农杆菌EHA105侵染柱花草子叶,分别进行1、2、3、4和5d共培养时间的处理,7d恢复培养后比较GUS染色率。结果显示,共培养时间为3d的染色率最高,达到18.3%,因此将转化体系的共培养时间定为3d。
2.不同浓度的Basta对愈伤组织筛选效果的分析
设计除草剂Basta5个浓度梯度0.2、0.3、0.5、0.6和0.7 mg/L,分别配制这5个浓度的筛选培养基,对子叶进行筛选,统计叶片存活情况。结果显示,在筛选浓度为0.5 mg/L培养基上,筛选效果最为有效稳定。
3.激素浓度对再生植株生根率的影响
配制三种不同激素浓度的生根培养基,分析比较各自的生根率。结果显示,外植体在MS0基本培养基中生根效果最为理想,生根率最高,达到了90%。
4.MfGOLS基因转化柱花草
通过电击转化法将含有目的基因的pCAMBIA3301表达载体转到农杆菌EHA105中,在已确立的条件下进行转化,通过一系列的组织培养过程和除草剂Basta的抗性筛选,最终得到32株抗性植株。并对其进行了PCR分子检测、半定量RT-PCR检测。结果显示,有2株(编号为4和6)抗性植株能够检测到目的基因和标记基因的特异条带,而野生型柱花草无法扩增出条带,同时半定量RT-PCR检测也进一步证明了这一结果。
在对转基因植株的外部形态观察中发现,转基因植株在形态上较野生型有一定的差异,整个植株呈扇面状。此外,PCR检测结果呈阴性的抗性植株的T1代在除草剂Basta浓度为80 mg/L的筛选作用下,7d后全部枯萎死亡,不具有抗除草剂的能力。