一种基于Ms7基因构建的多控不育表达载体及其用于保持和繁殖玉米隐性核不育系的方法_3

文档序号:9284947阅读:来源:国知局
的中间载体pCZmAA和pTUbiMs70cs_LD,胶回收后连接得到多控不育载体PMCS0702,经酶切和测序验证正确。载体pMCS0702的专利保藏号为CGMCC N0.10446,保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路I号院3号中国科学院微生物研究所,100101 ;生物保藏的分类命名:大肠埃希氏菌coif);保藏日期:2015年I月27日。
多控不育载体PMCS0702包含4个表达盒,如图6所示,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,抑制花粉形成的α淀粉酶基因表达盒,雄性育性恢复基因Ms7的表达盒以及颜色标记基因DsRed的表达盒。pMCS0702载体图谱如图7所示。
3.构建含有5个表达盒的多控不育载体pMCS0703
用HindIII酶切pMCS0702载体,并进行去磷酸化处理。载体pMD18_Dam含有Dam表达盒,将该载体用HindIII酶切后得到Dam表达盒片段。将以上pMCS0702载体酶切片段和Dam表达盒片段分别胶回收后进行连接,获得的重组载体命名为PMCS0703,分别经酶切和测序验证正确。载体pMCS0703的专利保藏号为CGMCC N0.10447,保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路I号院3号中国科学院微生物研究所,100101 ;生物保藏的分类命名:大肠埃希氏菌(fccAericAia coW);保藏日期:2015年I月27日。
多控不育载体PMCS0703包含5个表达盒,如图9所示,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,抑制花粉形成的α淀粉酶基因表达盒和Dam表达盒,雄性育性恢复基因Ms7的表达盒以及颜色标记基因DsRed的表达盒。pMCS0703载体图谱如图10所示。
实施例2:玉米多控不育载体pMCS0701、pMCS0702和pMCS0703的应用
1.玉米多控不育载体转化农杆菌
参照AN(Methods in Enzymology (1987) 153:292-305)方法,将本发明所构建的多控不育载体 pMCS0701、pMCS0702 和 pMCS0703 转化到农杆菌 EHA105(Hood et al.,TransgenicRes(1993)2:208-218)中。
取1~2 Ug质粒,加到100 ul于冰上溶化的农杆菌EHA105感受态细胞中,冰浴30 min。置于液氮中迅速冷冻I分钟,移入37°C水浴中5 min;迅速冰浴2 min后将加入1000 ulYEB液体培养基,于28°C,转速为200 rpm条件下培养2~4 hr,涂于含50 mg/L的利福平(Rifampicin)和100 mg/L的卡那霉素(Kanamycin)的固体YEB平板上培养2~3天。长出单菌落后,挑取单菌落接种于含相应抗生素的YEB液体培养基中,28 °C振荡培养过夜。碱裂解法提取质粒。将以上质粒转化大肠杆菌DH5 α感受态细胞,得到单菌落后接种LB培养基培养,然后提取质粒。用限制性内切酶酶切质粒验证,如图4、7和图11所示,酶切结果表明玉米多控不育载体PMCS0701、pMCS0702和pMCS0703都正常转化进入农杆菌中。
2.多控不育载体的玉米转化流程和植株的再生
将突变体(as7??7)纯合的雄性不育植株与来自玉米Hi II植株的花粉杂交、回交数代之后,该ms7等位基因渐渐渗入易于转化的Hi II玉米种质。 按照常规采用的农杆菌侵染法,将无菌培养的上述具有玉米綠合等位基因的玉米Hi II的幼胚与本实施例所述的农杆菌共培养,将实施例1构建的多控不育载体PMCS0701中的T-DNA(包含5个表达盒)、pMCS0702中的T-DNA(包含4个表达盒)或pMCS0703中的T-DNA (包含5个表达盒)转入到玉米基因组中,获得了转基因玉米植株。
农杆菌侵染玉米幼胚转化流程如下:
取授粉后9~11天的玉米幼穗,剥去苞叶,表面消毒后剥取幼胚,从玉米中分离幼胚(见图12-1),用农杆菌悬浮液侵染幼胚(见图12-2),其中农杆菌能够将所述介导植物雄性育性的构建体传递至幼胚细胞(步骤1:侵染步骤)。在此步骤中,幼胚浸入农杆菌悬浮液(OD660=0.4-0.6,侵染培养基(N6盐2g/L、N6维生素、L-脯氨酸0.115g/L、蔗糖68.5g/L、葡萄糖36g/L、乙酰丁香酮(AS)40mg/L,pH5.2))中以启动接种。幼胚在侵染步骤后在固体培养基(N6盐2g/L、N6维生素、L-脯氨酸0.115g/L、蔗糖68.5g/L、葡萄糖36g/L、乙酰丁香酮(AS) 100mg/L、2,4- 二氯苯氧乙酸(2,4_D) lmg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上与农杆菌共培养(见图12-3) 3天(步骤2:共培养步骤)。在此共培养阶段后,有一个选择性的“恢复”步骤(步骤3:恢复步骤)。在该步骤中,恢复培养基(N6盐2g/L、N6维生素、L-脯氨酸0.115g/L、鹿糖 20g/L、葡萄糖 10g/L、2, 4- 二氯苯氧乙酸(2,4_D) lmg/L、琼脂 7g/L,pH5.8)中含有抑制农杆菌生长的抗生素(羧苄青霉素500mg/L),以消除农杆菌并为侵染细胞提供恢复期。接着,幼胚在有选择剂(2.5mg/L双丙氨膦)的筛选固体培养基(N6盐4g/L、N6维生素、L-脯氨酸1.38g、蔗糖5g/L、甘露糖12.5g/L、2,4- 二氯苯氧乙酸(2,4_D) lmg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上培养,导致转化的细胞选择性生长(步骤4:选择步骤)(见图12-4)。然后,抗性愈伤组织转到再生培养基I (N6盐4g/L、N6维生素、L-脯氨酸1.38g/L、蔗糖30g/L、6_苄基腺嘌呤2mg/L、琼脂7g/L,双丙氨膦1.5mg/L,pH5.8),25°C暗培养2-3周。在此阶段出现胚芽鞘(见图12-5)。在固体培养基(MS分化培养基和MS生根培养基)上培养以再生植物(步骤5:再生步骤)(见图12-6)。
筛选得到的抗性愈伤组织转移到所述MS分化培养基(MS盐4.3g/L、MS维生素、麦芽糖20g/L、葡萄糖10g/L、天冬酰胺0.15g/L、肌醇100mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上,25°C下培养分化。分化出来的小苗转移到所述MS生根培养基(MS盐2.15g/L、MS维生素、蔗糖20g/L、萘乙酸0.5mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上,25°C下培养至约1cm高,移至温室培养至结实(见图12-7和12-8)。在温室中,每天于28°C下光照培养16小时,再于20°C下黑暗培养8小时。
3.转基因玉米植株的PCR阳性鉴定
取温室培养的转化阳性候选玉米植株的叶片,用PlantGen DNA Kit植物基因组DNA提取试剂盒提取其基因组DNA,以基因组DNA为模板,采用质粒载体特异引物Bar基因引物进行PCR鉴定,同时以非转基因玉米DNA作为阴性对照,以多控不育载体质粒作为阳性对照。
Bar基因引物序列如下:
01igol7 (Bar-F): 5’ - ctcgagtctaccatgagcccagaac
01igol8 (Bar-R): 5’ - ctcgagtcaaatctcggtgacgggca
图13为部分转基因植株的PCR鉴定。从图13可以看出,在检测的转多控不育载体的21株转基因候选株中,有13株是转化阳性植株。
4.转基因植株在RNA水平的鉴定随机挑取8株温室培养的转化多控不育载体的阳性候选植株分别提取DNA和RNA,并将RNA反转录成cDNA。用上述Bar基因引物对DNA和cDNA分别进行PCR扩增。玉米actin基因作为内标参照基因,引物序列如下:
01igl9 (Actin-F): 5’ - AAATGACGCAGATTATGTTTGA01igo20 (Actin-R): 5’ - GCTCGTAGTGAGGGAGTACC
图14-A和14-B表明随机检测的8株植株,其基因组DNA和RNA水平上的阳性结果一致,表明在DNA水平检测阳性的植株都有除草剂抗性基因的表达。
5.Real time PCR验证转基因玉米植株
取上述DNA水平和RNA水平检测为阳性的转基因玉米植株Ms7(T。)的叶片约10mg作为样品,用PlantGen DNA Kit植物基因组DNA提取试剂盒提取其基因组DNA,通过Taqman探针荧光定量PCR方法检测Bar基因和IVR基因的拷贝数。同时以野生型玉米植株作为对照,按照上述方法进行检测分析。实验设3次重复,取平均值。
检测BAR基因和IVR基因拷贝数的具体方法如下:
取转基因玉米植株Ms7 (TO)和野生型玉米植株的叶片各lOOmg,分别在研钵中用液氮研成匀浆,每个样品取3个重复;
使用PlantGen DNA Kit植物基因组DNA提取试剂盒提取上述样品的基因组DNA,具体方法参考其广品说明书;
用Quawell Q5000超微量紫外分光光度计测定上述样品的基因组DNA浓度;
调整上述样品的基因组DNA浓度至同一浓度值,所述浓度值的范围为80-100ng/ μ I ;采用Taqman探针荧光定量PCR方法鉴定样品的拷贝数,以经过鉴定已知拷贝数的样品作为标准品,以野生型玉米植株的样品作为负对照,每个样品3个重复,取其平均值;荧光定量PCR引物和探针序列分别是:
以下引物和探针用来检测BAR基因序列:
01igo21:5’ - TCACTCGGGATGACGATGG ;
01igo22:5’ - TGCCACCAGACAGTGTCCG ;
Probel:5’ - ccgagccgcaggaaccgcaggag (焚光基团 5’ 6-FAM;萍灭基团 3’ TAMRA); 以下引物和探针用来检测IVR基因序列:
01igo23:5’ - TGGCGGACGACGACTTGT ;
01igo24:5’ - AAAGTTTGGAGGCTGCCGT ;
Probe2:5,- CGAGCAGACCGCCGTGTACTTCTACC (荧光基团 5’ CY5;淬灭基团 3,BHQ-2);PCR 反应体系为:25 μ I 2 XGoldStar TaqMan Mixture (With ROX) ;1 μ I ForwardPrimer, 10 μΜ (终浓度 0.2 μ Μ) ; I μ I Reverse Primer, 10 μΜ (终浓度 0.2 μ Μ) ; I μ IProbe,10 μΜ ;2 μ I Template D
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