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本文直接根据已知的拟南芥DAD1基因序列,设计特异引物,从芸薹属蔬菜(菜心、花椰菜和青花菜)中克隆出DAD1基因的保守片段(DAD1F),用于创建可调控雄性不育系统。
首先利用RNA反义技术对花药中 DAD1基因表达进行干扰,阻断茉莉酸的合成,从而获得雄性不育转基因植株。由于该不育由茉莉酸合成中断引起,可以通过施用外源茉莉酸来恢复。为研究植物基因工程雄性不育摸索一条新的途径。经过研究,取得以下结果:
1.克隆了芸薹属蔬菜(菜心、花椰菜和青花菜)DAB1基因片段。根据拟南芥DAD1基因的保守序列设计引物,扩增出芸薹属蔬菜:菜心(Brassicarapa ssp chinensis var.utilis Tsen et Lee)、花椰菜(B. oleracea L.var.botrytis)和青花菜(B.oleracea L.var.italica)的DAD1基因片段(DAD1F),分别命名为 BrcuDAD1F、BobDAD1F和BoiDAD1F。序列同源性比较表明,它们与拟南芥DAD1F基因高度同源,同源性达88%以上。DAD1基因编码一种磷脂酶PLA1,克隆片段DAD1F包括脂肪酶的特征序列G H S L G和催化中心三元组的氨基酸残基。
2.构建了反义OAO1F植物表达载体。分别将菜心、花椰菜和青花菜的DAD1F,反向连入表达载体pBI121,命名为pBI-antiBrcu DAD1F、pBI-antiBobDAD1F和pBI-antiBoiDAD1F,为以后的遗传转化,功能鉴定做准备。
3.反义DAD1F表达载体转化菜心、花椰菜,获得转基因植株。采用农杆菌介导法,带柄子叶做外植体,用菜心反义表达载体(pBI-antiBrcuDAD1F)转化菜心,经过卡那霉素的筛选,得到抗性植物,对其进行Southern杂交表明,检测42份材料,其中有4份DNASouthern检测呈阳性。说明反义BrcuDAD1F已经导入菜心中。
采用农杆菌介导法,下胚轴做外植体,用花椰菜反义表达载体(pBI-antiBobDAD1F)转化花椰菜,经过卡那霉素的筛选,得到抗性植物,对其进行Southern杂交表明,检测37份材料,其中有5份DNA Southern检测呈阳性。说明反义BobDAD1F已经导入花椰菜中。
4.进行了转基因植株的育性鉴定。对转基因菜心进行花粉活力检测。转基因菜心花粉活力低,萌发率低于10%;开花后不能结荚或只结空荚,偶尔可以得到种子,但种子不萌发。用对照非转基因菜心的花粉给转基因菜心授粉,子房可正常膨大形成荚并产生种子。大部分转基因菜心植物学性状与对照(非转基因植株)无明显区别,花器官表现正常。个别转基因菜心花器官畸形。