低能離子束介導外源總DNA轉化小麥的變異機理研究

《低能離子束介導外源總DNA轉化小麥的變異機理研究》是依託鄭州大學，由谷運紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低能離子束介導外源總DNA轉化小麥的變異機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：谷運紅
• 依託單位：鄭州大學

項目摘要

低能離子束介導外源總DNA轉化是一種有效的產生變異、創造新種質的育種手段，但其引起的變異機制和外源DNA整合的證據尚需更多理論支持以指導實踐。課題組利用離子束介導轉化小麥獲得了大量穩定變異材料，擬針對這些變異材料進行三方面研究：（1）通過對受體、供體、變異材料的基因組DNA進行SRAP分子標記、Southern雜交、基因組原位雜交等技術手段獲得外源DNA整合證據、整合特點信息及其與注入參數、轉化組合之間的關係；（2）對受體、供體、變異材料的種子貯藏蛋白包括醇溶蛋白和高分子量麥谷蛋白採用A-PAGE和SDS-PAGE電泳進行遺傳分析，研究離子束介導不同注入參數、不同轉化組合所產生的品系其貯藏蛋白的組成變化規律及新的種質類型；（3）針對穗部形態變異株建立分離群體，對穗部性狀相關基因進行遺傳分析、分子標記和基因定位。研究結果將深入揭示離子束介導轉基因的變異機制並為其套用提供重要理論依據。

結題摘要

利用離子束介導外源基因組DNA導入小麥，獲得了大量的穩定變異材料，對這些變異材料的農藝性狀、品質性狀、醇溶蛋白、麥谷蛋白、Glu-1Ax1亞基缺失機理、基因組RAPD分析、基因組SRAP分析進行研究，為深入了解變異材料的變異機理提供依據。 1. 經離子束介導後的小麥變異後代，農藝性狀和品質性狀均發生了顯著變化。說明離子束介導轉基因的方法獲得的變異性狀能夠在變異後代中穩定遺傳。 2.對101個變異後代的醇溶蛋白進行分析，發現醇溶蛋白條帶多態性豐富。結合聚類分析結果，表明利用離子束介導的方法不僅獲得了豐富的變異，而且變異情況與轉基因供體密切相關，從而為育種工作者提供了新的種資質源和研究思路。 3. 對101個變異材料麥谷蛋白進行分析，發現亞基組成、條帶表達量發生了較大變化，出現了新的亞基組成類型。說明離子束介導的方法能夠使高分子量麥谷蛋白發生改變，表現出豐富的多態性。 4. 對變異材料的Glu-1Ax1亞基缺失變異機理研究發現材料的Glu-1Ax1亞基基因鹼基序列發生突變，突變類型包括鹼基的轉換和顛換，軟體預測蛋白質二級結構組成含量發生較大變化，推測這可能是引起Glu-1Ax1亞基缺失的原因。 5.分析離子束轉化的變異小麥後代株系的RAPD分析，發現變異材料的條帶與對照材料存在明顯差異。對供體為六倍體小黑麥的變異材料5647和供體為燕麥的11個材料進行RAPD分析，12個變異材料共擴增出780條帶，其中328條表現出多態性，占總條帶數的42.05%。說明離子束介導轉化引起了變異材料在DNA水平上的豐富變異。 6. 試驗中採用128對引物組合對對照材料的基因組DNA進行SRAP擴增，共篩選出來20對多態性良好、條帶清晰、適用於這批變異材料的引物組合，共產生833條多態性條帶，平均每個變異材料擴增出138.9條多態性條帶，且6個變異材料的多態性比率均在55%以上，說明這批變異材料的多態性豐富。每個材料產生的特異性條帶數不等，在9～22條之間。