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中国杏种资源丰富分布广泛,由于北方春季有低温和晚霜,容易使杏花、幼果受冻,产量和经济效益受到极大损失,因此选育高抗寒杏具有重要的意义。传统的植物育种方法在改善植物耐寒性方面取得的成功非常有限,利用传统方法选育抗寒杏,育种周期长,且抗寒效果不显著,且杏树的抗寒研究多集中在抗寒生理方面。利用现代生物学技术对杏进行抗寒性选育,更具高效性和针对性,可以加速高寒杏新种质的选育进程。植物低温条件下,体内蛋白质的合成与其抗寒性密切相关。沙冬青ErbB3结合蛋白基因(AmEBP1)是沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus Cheng f.)中与低温胁迫相关的基因,低温条件下,能够抑制植物细胞翻译因子(eIF2a)的磷酸化,调控eIF2a的活性,保证蛋白质的正常合成,从而提高植物抗寒能力。本研究以沙冬青总RNA反转录所得cDNA第一条链为模板克隆了AmEBP1基因编码区序列,通过酶切和连接反应构建载体并转化到杏幼胚中,经幼胚培养获得转基因植株,并对转基因植株的耐寒性能进行了研究,为培育抗寒杏新种质打下了基础。主要研究如下: ⑴以沙冬青总RNA为模板,RT-PCR方法克隆得到目的基因AmEBP1,PCR与测序结果表明,与GeneBank公布的AmEB P1的cDNA(DQ519359)序列长度一致; ⑵构建原核表达载体pET-22b-AmEBP1转化大肠杆菌,0℃时转化AmEBP1的大肠杆菌存活率是转化空载体的3倍,可以看出,表达了AmEBP1的大肠杆菌具有明显较强的抗寒性; ⑶大果、岱玉等6个早熟杏品种,不完全花比率差异显著,其中以大果杏不完全花比率最低,仅为11.62%,红荷包最高,高达80.91%,岱玉50.08%,金太阳27.22%,新世纪25.43%;座果率大果杏最高可达29.34%,其次是金太阳,岱玉坐果为7.23%,最低的为红荷包; ⑷以大果杏花期后30d幼胚为材料,建立了杏幼胚培养体系。WPM培养基作为大果杏的基本培养基,蔗糖10g·L-1,琼脂8 g·L-1,pH调至5.8;幼胚诱导芽丛的培养基选择WPM+6-BA0.8mg·L-1+NAA0.2mg·L-1;芽团生根培养基宜选择WPM+ NAA0.1mg·L-1+6-BA0.8 mg·L-1+IBA0.2mg·L-1培养基; ⑸构建植物表达载体pCAMBIA2300-AmEBP1,利用花粉管通道与基因枪结合方法转化大果杏,转化后的幼胚材料先接种WPM+Kan50mg·L-1筛选后,转移到WPM+6- BA0.8mg·L-1+NAA0.2mg·L-1培养基上诱导分化扩繁,再将扩繁材料转移到生根培养基上培养成苗; ⑹将WPM+Kan50mg·L-1筛选后的材料进行PCR检测,得到6个阳性植株;进一步Southern检测得出此6株系分别出现1-3条杂交带,Southern结果说明AmEBP1基因已经整合到这6个株系的基因组DNA中;将单拷贝转基因株系1、6进行RT-PCR结果显示AmEBP1基因在转录水平上表达;且多带扩繁后目的基因能稳定存在芽切苗中; ⑺将转基因阳性株系1、6在分化培养基上诱导芽丛,再将芽丛切成带个芽的芽团PCR检测,剔除阴性,继续分化诱导到一定基数,在诱导生根成苗,进行下一步抗寒试验。抗寒试验结果显示:相同低温(-4和-8℃)条件下,转基因植株均比对照表现出较高的成活率;随着处理温度的降低,转基因株系REC与MDA含量始终低于对照植株,但可溶性蛋白含量明显高于对照;转基因植株的低温半致死温度(LT50)比未转基因对照低2.13℃;抗寒试验的其他酶活、可溶性物质的含量结果也说明,转AmEBP1大果杏有较强的抗寒性(比对照)。 ⑻转基因大果杏根际土与周生植物总DNA中未发现目标基因;转基因株系和非转基因株系的土壤微生物优势菌群种类相同,数量无显著差异。