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兜兰(Paphiopedilum)是兰科兜兰属植物的统称,因其花型奇特而具有极高的观赏价值,近年来在我国花卉市场上的需求量增加迅速,但兜兰普遍存在开花时间与花期不佳、花色与花型单一等问题,严重影响其经济价值和观赏价值。近年来利用基因工程技术改良花卉性状的研究已成为遗传育种的新趋势,但兜兰属植物花发育基因的研究起步较晚,相关基因功能和表达调控模式的研究较少,且遗传转化体系尚未建立,这严重制约了兜兰遗传育种的发展。本研究对海伦兜兰的12个候选内参基因进行筛选,筛选出特定试验条件下最佳的内参基因,同时克隆出与花发育相关的PhAP1基因,并对其进行生物信息学分析及基因表达模式分析,最后对兜兰属摩帝兜兰遗传转化体系的建立条件进行了初步探索,为其遗传育种研究奠定基础。主要研究结果如下: 1.以海伦兜兰为研究对象,采用同源克隆法利用RT-PCR技术克隆出11个常见的内参基因片段ACT1、ACT、ASS、CYP、EF-1α、GAPDH、PP2A、RPS3a、SAND、TUBβ和UBQ,结合海伦兜兰已知的18S内参基因,对这12个候选内参基因在海伦兜兰不同组织内的表达进行qRT-PCR。通过geNorm、NormFinder和BestKeeper评估了这些候选内参基因的表达稳定性,并通过RefFinder软件综合上述3个软件的评价结果,认为在海伦兜兰不同组织中最佳的内参基因分别为RPS3a和SAND。利用PhAP1基因对筛选出的最佳内参基因进行表达验证,分别以RPS3a、SAND、RPS3a和SAND组合作为内参,证实内参基因使用RPS3a和SAND的组合形式能较为准确地反映数据的准确性。 2.利用RT-PCR技术和RACE技术从海伦兜兰花蕾中克隆到PhAP1基因,该基因ORF为744bp,编码247个氨基酸。生物信息学分析结果表明,PhAP1基因的氨基酸序列具有MADS-box基因家族共有的高度保守MADS结构域和中度保守K结构域。构建35S∷PhAP1-YFP融合表达载体,核定位信号荧光蛋白mCherry共转入拟南芥原生质体中瞬时表达,结果表明PhAP1蛋白定位在细胞核中。利用qRT-PCR分析PhAP1基因在海伦兜兰不同时期不同组织中的表达模式,结果表明:PhAP1基因在苗期、花蕾期和盛花期的营养器官和生殖器官中均有表达,在花葶中的表达量最高,在花器官的萼片、花瓣和唇瓣中微量表达。 3.以摩帝兜兰无菌播种120d形成的原球茎为受体材料,利用农杆菌介导法建立摩帝兜兰原球茎的遗传转化体系,对受体材料的处理方式、农杆菌侵染时间、共培养基中乙酰丁香酮的添加浓度以及共培养时间进行条件优化试验,结果表明:在原球茎进行针刺处理、农杆菌侵染20min及含200μM乙酰丁香酮的共培养基共培养3d的转化条件下,抗性受体材料的获得率达到最高。 4.以摩帝兜兰无菌播种120d形成的原球茎为受体材料,利用基因枪法建立摩帝兜兰原球茎的遗传转化体系,对受体材料的高渗处理浓度、金粉的大小以及基因枪的轰击距离进行条件优化试验,结果表明:原球茎在0.3M甘露醇浓度的高渗培养基上预处理4h后,经基因枪在直径为0.6μm金粉及9cm的轰击距离,恢复培养20d的条件下,抗性受体材料的获得率最高。