转ＴａＰＫ－Ｒ１基因小麦的农艺性状评价

分类：论文范文 发表时间：2020-09-10 08:57

　　摘要：为了评估转基因小麦中 ＴａＰＫ－Ｒ１基因的组成型表达对农艺性状的影响，采用 ＰＫ３７２、ＰＫ３９４、ＰＫ４６５和 ＰＫ４９５４个转基因株系以及受体对照扬麦 ２０分别进行 ＴａＰＫ－Ｒ１基因表达分析，以及按常规种植方法进行小区产量 试验与考察主要农艺性状。结果表明，ＴａＰＫ－Ｒ１基因的组成型表达除了提高转基因小麦对纹枯病和赤霉病的抗性 外，对小麦的生育期、产量性状、株高、主穗性状和籽粒性状等主要农艺性状未产生显著影响。

　　关键词：小麦；ＴａＰＫ－Ｒ１；转基因；纹枯病；农艺性状

　　小麦纹枯病是一类重要的世界性小麦病害，主 要由禾谷丝核菌等侵染小麦茎秆基部引起，造成病 苗死苗、花秆烂茎，严重时产生枯白穗，导致减产， 该病害在我国长江中下游麦区和黄淮麦区频繁发 生，每年造成数亿元的经济损失［１］ ，培育和应用抗 纹枯病小麦品种无疑是防治该病害最经济有效的 途径。常规抗病品种的培育需要有抗性稳定的抗 源用于配制杂交组合，近 ３０年来，我国研究人员对 ３０００余份小麦种质材料进行了纹枯病抗性鉴定，但 未筛选到免疫和高抗材料［２］ 。研究发现，小麦对纹 枯病的抗性是一数量性状，目前已对部分抗源的抗 病数量性状座位（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｔｒａｉｔｌｏｃｕｓ，ＱＴＬ）进行 分子定位，但这些 ＱＴＬ对纹枯病抗性的解释率低， 要明显提高小麦的纹枯病抗性须累积多个抗性 ＱＴＬ，因而对小麦抗纹枯病的分子标记辅助聚合育 种带来诸多困难［３］ 。

　　１ 材料与方法

　　１．１ 材料

　　１．１．１ 植物材料 转 ＴａＰＫ－Ｒ１基因株系 ＰＫ３７２、 ＰＫ３９４、ＰＫ４６５和 ＰＫ４９５由中国农业科学院作物科 学研究所张增艳研究员提供；受体对照扬麦 ２０由江 苏省农业科学院粮食作物研究所麦类作物研究室 提供。

　　１．１．２ 试剂与仪器 Ｋａｒｒｏｔｅｎ植物基因组 ＤＮＡ提 取试剂盒，购自南京翼飞雪生物科技有限公司；目 的基因 ＰＣＲ检测试剂、ＲＮＡ提取试剂盒、反转录试 剂盒以及荧光定量分析试剂盒，购自宝生物工程 （大连）有限公司；ＰＣＲ引物由生工生物工程（上海） 股份有限公司合成。试验所用 ＴＰ３５０ＰＣＲ仪以及 ＴＰ９６０荧光定量 ＰＣＲ仪，购自宝生物工程（大连）有 限公司。

　　１．２ 试验方法

　　１．２．１ ＴａＰＫ－Ｒ１基因的检测 在拔节期对 ４个 转基因株系和对照扬麦 ２０各取 ５株叶片，分别混样，冷冻干燥磨碎后参照植物基因组 ＤＮＡ提取试剂 盒操作手册提取 ＤＮＡ，导入的 ＴａＰＫ－Ｒ１基因采用 嵌合引物进行扩增，正向引物序列 ＰＫ－３Ｆ为 ５′－ ＣＡＴＣＴＡＡＧＧＣＧＧＧＴＣＣＡＴ－３′，反向引物序列 ＮＯＳ－ ２Ｒ为 ５′－ＡＡＣＣＣＡＴＣＴＣＡＴＡＡＡＴＡＡＣＧ－３′。ＰＣＲ 反应体系总体积 为 ２０μＬ，含 １０×ｂｕｆｆｅｒ２μＬ、 ２５ｍｍｏｌ／Ｌ ＭｇＣｌ２ １．２μＬ、２．５ ｍｍｏｌ／Ｌ ｄＮＴＰｓ １．６μＬ、１０μｍｏｌ／Ｌ引物 １．０μＬ、５０ｎｇ模板 ＤＮＡ、 １ＵＴａｇＤＮＡ聚合酶（ＴａＫａＲａ）。ＰＣＲ扩增条件为： ９４℃预变性 ５ｍｉｎ；９４℃变性 ３０ｓ，５５℃退火 ４０ｓ， ７２℃ 延伸 ４５ｓ，３５个循环；７２℃延伸 １０ｍｉｎ。ＰＣＲ 产物采用 １．０％琼脂糖凝胶电泳分离。

　　２ 结果与分析

　　２．１ 转基因株系 ＴａＰＫ－Ｒ１基因的检测结果

　　此次种植的转基因株系已经是 Ｔ７代，在拔节期 取转基因株系和对照叶片，提取 ＤＮＡ，采用嵌合引 物对 目 的 基 因 ＴａＰＫ－Ｒ１进 行 ＰＣＲ 检 测，结 果 （图 １）表明转基因株系均能扩增出 ８８６ｂｐ的目的 条带，说明导入的 ＴａＰＫ－Ｒ１基因已经整合进小麦 基因组并能稳定遗传。

　　２．２ 转基因株系 ＴａＰＫ－Ｒ１基因的表达分析结果 在拔节期同时取转基因株系和对照叶片，提取 ＲＮＡ并反转录成 ｃＤＮＡ，再采用荧光定量 ＰＣＲ检测 ＴａＰＫ－Ｒ１基因的表达，以受体对照扬麦 ２０为基准， 计算 相 对 表 达 量，结 果 （图 ２）表 明 转 基 因 株 系 ＰＫ３７２、ＰＫ３９４、ＰＫ４６５、ＰＫ４９５的 ＴａＰＫ－Ｒ１基因表达 量分别是对照的９．０、８．９、９．２、５．９倍，说明导入的目的基因不仅可以正常表达，而且表达量较对照有较大 提高。

　　３ 讨论与结论

　　序列和结构分析表明，ＴａＰＫ－Ｒ１，属于ＡＧＣ蛋白激酶家族，该家族是植物蛋白激酶的一个亚家 族，家族内的激酶均包含 Ｃ端的丝氨酸／苏氨酸特 异性的催化结构域。在哺乳动物中，ＡＧＣ蛋白激酶 是细胞生长、新陈代谢和细胞死亡的重要调节因 子，但在植物中 ＡＧＣ蛋白激酶的功能还不是十分清 楚。在拟南芥中已经发现 ３９个 ＡＧＣ蛋白激酶成 员，根据其激酶催化结构域的变化可将它们分为 ６ 个亚族，但只有少数几个 ＡＧＣ蛋白激酶基因的功能 得到解析，分别参与植物生长激素的调节、根毛发 育以及蓝光信号和活性氧信号的传导。

　　参考文献：

　　［１］ＨａｍａｄａＭ Ｓ，ＹｉｎＹ，ＣｈｅｎＨ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｓｃａｌａｔｉｎｇｔｈｒｅａｔｏｆ Ｒｈｉｚｏｃｔｏｎｉａｃｅｒｅａｌｉｓ，ｔｈｅｃａｕｓａｌａｇｅｎｔｏｆｓｈａｒｐｅｙｅｓｐｏｔｉｎｗｈｅａｔ［Ｊ］． ＰｅｓｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２０１１，６７（１１）：１４１１－１４１９．

　　［２］刁慧珊，梁邦平，李家创，等．１５６份小麦种质资源的纹枯病抗性 鉴定与评价［Ｊ］．麦类作物学报，２０１８，３８（１１）：１３８１－１３８９．

　　［３］ＣｈｅｎＪ，ＬｉＧＨ，ＤｕＺＹ，ｅｔａｌ．ＭａｐｐｉｎｇｏｆＱＴＬｃｏｎｆｅｒｒｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏｓｈａｒｐｅｙｅｓｐｏｔ（Ｒｈｉｚｏｃｔｏｎｉａｃｅｒｅａｌｉｓ）ｉｎｂｒｅａｄｗｈｅａｔａｔｔｈｅａｄｕｌｔ ｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ［Ｊ］．ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＧｅｎｅｔｉｃｓ，２０１３，１２６ （１１）：２８６５－２８７８．

　　作者周淼平１ ，张增艳２ ，姚金保１ ，王化敦１ ，杨学明１ ，张 鹏１ ，余桂红１ ，马鸿翔１

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