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玉米是一种重要的粮食和经济作物,种植和应用比较广泛,玉米籽粒中含有直链淀粉和直链淀粉。在工业方面,直链淀粉是重要的工业原料,可用于生产生物降解薄膜、胶卷、高级包装材料、工业酒精以及作为纺织加浆的原料。在食品制作方面,直链淀粉属于抗消化淀粉,食用后人体血糖水平不易升高,可用于糖尿病、肥胖、高血压、胆结石等病人的保健食品。从普通玉米淀粉中提取直链淀粉的成本很高,只有高直链玉米淀粉才具有商业开发价值。高直链玉米淀粉在美国和欧洲已经商品化,我国还没有高直链玉米淀粉品种规模化商业种植。
本文利用RNAi技术沉默玉米sbeⅡb,提高玉米直链淀粉的含量,进行研究,同时建立农杆菌介导的优良玉米自交系的遗传转化体系,对玉米基因工程育种具有十分重要的意义。本文主要研究结果如下:
1玉米幼胚是目前遗传转化中应用最多的外植体。以5个玉米自交系丹黄25、P138、陕814、齐319、H21为材料,通过实验优化了玉米幼胚继代培养基,对5个自交系幼胚诱导情况进行了方差分析。对幼胚培养过程中的出现的褐化现象进行了分析,通过控制胚龄长短和在继代培养基中添加某些成分抑制愈伤组织的褐化,提高幼胚愈伤组织的活性。结果表明,基因型不同的玉米自交系,胚龄时间为9-15天接种,在丹黄25胚龄11天,H21和P138胚龄13天时活力较强,褐化率较低,继代培养基中加入2mg/L的2,4-D,10g/L的甘露醇,10mg/L的脯氨酸和硝酸银的作用下,抑制褐化作用显著。
2利用pBAC3300、pBAC407、pBAC413构建新质粒,将sbeⅡb的部分序列及启动子作为RNAi的目标序列,构建pQAU1和pQAU2载体。将构建好的载体转化到大肠杆菌中进行扩繁,提取质粒进行酶切片端验证。
3建立农杆菌介导的优良玉米自交系的遗传转化体系,并优化农杆菌LBA4404侵染幼胚的条件,在菌液的OD值为0.5,AS浓度为10mmol/L,侵染时间为20mins,幼胚培养时间根据基因型可能产生差异,但是丹黄25和陕814幼胚培养23天,避光恒温恢复培养72h,幼胚愈伤组织的活性较好。
4筛选抗性愈伤组织后,配制分化培养基,生根壮苗培养基,促进愈伤组织分化成苗。以pBAC3300质粒中存在的FAD2intron基因构建引物,提取幼苗的总DNA,以特定FAD2intron基因构建引物进行PCR检测。上游引物:5-AGCAGATCTATCGTGAGCGG-3下游引物为5-GAAGACTCTCTTGAATCGTTACC-3经PCR反应后,用0.8%的琼脂糖凝胶电泳检测,三棵成活的幼苗出现1.2KB的目的条带。