玉米籽粒发育基因ABP7的转基因小麦系的分子和生理分析
小麦(TriticumaestivumL.)是世界上主要的粮食作物。随着人口数量的快速增长，实现小麦等作物的产量最大化至关重要。粒重是决定作物籽粒产量的重要因子，与粒大小（包括粒长和粒宽）正相关。本实验室前期工作证明ABP7基因编码结合G-box的bHLH类转录激活子，其在拟南芥和玉米中过表达显著增加转基因株系的籽粒大小和粒重。为创制能够提高产量的小麦新品系，本实验室建构了ABP7基因表达载体并转化小麦，获得了多个独立再生植株的T1种子。 本研究的目的是通过分子鉴定获得表达ABP7基因的纯合转基因小麦株系，并对其产量相关生长发育表型如粒大小、粒数和粒重等进行重点分析。为此，对种植于温室和大田的小麦转化株系进行了免疫试纸条、PCR、Southern分子杂交和qPCR分析，并做了2018和2019两年的表型鉴定和相关生理分析，获得实验结果如下： 1.通过免疫试纸条和PCR分析，获得了多个纯合转基因小麦株系，包括HB123-1-3-2,HB123-3-6-3和HB123-5-10-8（表达PABP7-ABP7建构，CB037遗传背景）；HB287-2-18-14,HB287-5-27-9和HB287-15-25-6（表达Pubi-ABP7建构，Fielder遗传背景）;QB205-1-3-3,QB205-3-13-5和QB205-5-14-3(表达PABP7-ABP7建构，Fielder遗传背景）。 2.Southern分子杂交结果显示，ABP7基因已插入转基因小麦基因组，其中HB123-1-3-2和HB287-15-25-6株系均含有多个拷贝的基因插入，而QB205-1-3-3株系为单拷贝转化事件。 3.实时定量PCR分析表明，HB123-1-3-2和HB287-15-25-6两个株系中ABP7基因的表达显著(p＜0.05)高于各自的对照。QB205-1-3-3株系中ABP7基因的表达与对照无显著差异(p＜0.05)。 4.HB123-1-3-2和HB287-15-25-6两个株系的产量相关指标，包括穗粒数、千粒重、穗粒重、粒长和粒宽等，均比对照显著提高(p＜0.05)。这些指标于2018冬和2019夏两个生长季在这两个株系中获得一致的鉴定结果。对于QB205-1-3-3株系而言，穗粒数、千粒重、穗粒重和粒宽等性状指标在2018年冬季进行的T3代鉴定中均比对照有显著提高(p＜0.05)；但是在2019夏季对T4代进行的鉴定中，所有测试的产量相关指标均与对照无显著差异(p＜0.05)，尽管数值有稍许增加。 5.HB123-1-3-2和HB287-15-25-6两个株系中总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均比对照显著提高(p＜0.05)。QB205-1-3-3株系与对照比，其叶绿素含量无显著差异(p＜0.05)，尽管数值有稍许增加。 6.HB123-1-3-2和HB287-15-25-6两个株系中，总可容糖含量均比对照提高了4倍以上，QB205-1-3-3中总可容糖含量与对照比也显著提高(p＜0.05)，但提高幅度不如HB123-1-3-2和HB287-15-25-6两个株系的高。 上述结果表明，通过本研究鉴定获得了产量相关性状显著改善的表达ABP7基因的转基因小麦株系，为小麦高产育种提供了有价值的种质资源。
小麦;转基因株系;ABP7基因;产量相关性状;种质资源
中国农业科学院
博士
生物化学与分子生物学
赵军
2022
中文
S512.1
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）