津田芜菁花青素调控基因的克隆及转化菊花的研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhiyuanszy
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生物体内从苯丙氨酸到花青素的生物合成是一系列的酶催化反应。编码这些酶的结构基因要受到调节基因编码的转录因子的调控,以实现其时空特异性的表达,进而调控花青素的生物合成。已经鉴定的在花青素途径中起作用转录因子家族有:WRKY、Zn-finger、BZIP、MADS-box、MYB、bHLH、WD40等。从拟南芥、矮牵牛、玉米中所做的研究表明,花青素合成的晚期途径需要有MYB、bHLH、WD40三类蛋白的共同参与。抗生素筛选在菊花转基因研究中已有广泛的应用,而糖筛选却显有报道。本研究以津田芜菁(Brassica rapa L.’Tsuda’)为试材进行了晚期基因的克隆及表达分析,并采用抗生素与糖筛选系统将克隆到的PAP1基因转化到露地菊(Dendranthema xgandiflorum)“火焰”中。通过RT-PCR、RACE (rapid amplification cDNA end)的方法从津田芜菁中克隆到了四个花青素途径的晚期基因:MYB类的PAP1, bHLH类的EGL3、TT8, WD40类的TTG1。对克隆到的基因进行的生物信息学分析表明:PAP1一种R2R3-MYB蛋白,含有属于SANT超家族的保守区域,其中含有DNA结合结构域;EGL3与TT8含有属于HLH超家族的保守区域,其中含有DNA结合结构域、E-box特异性位点、二聚界面;TTG1含有属于WD40超家族的保守区域。通过Real-time PCR的方法分析了生长至3个月大芜菁各组织中克隆基因的表达情况及膨大下胚轴白色表皮中调控基因在UV-A诱导下表达特性。Real-time PCR表明:四个调控基因在花青素合成的红根皮部位处在一种高表达的状态;在UV-A诱导下,它们的表达量随着时间的延长而升高,但TTG1不是很明显。已有的研究表明津田芜菁的花青素合成受UV-A的特异诱导,这说明了这四个基因在花青素合成中起作用。通过Gateway技术将PAP1基因构建到了三种不同的目的载体pH7WG2D, pCAMBIA-1301-PMI, pCAMBIA-1301-XYL上,在进行转基因应用时,与之相对应的筛选剂分别是潮霉素、甘露糖、木糖。通过农杆菌介导法,对露地菊进行遗传转化,利用潮霉素筛选法和甘露糖筛选法,经PCR鉴定,分别有4个和2个植株转化了PAP1基因。相对于木糖,甘露糖由于对植物细胞毒害作用,能够有效降低假阳性芽的产生,因此更适合用做菊花转基因的筛选剂。
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