GmWRI1在调控植物产量及种子脂肪酸含量中的应用_3

文档序号:9283803阅读:来源:国知局
详细描述,给出的实施例仅为了阐 明本发明,而不是为了限制本发明的范围。
[0085] 下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
[0086] 下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0087] 下述实施例中的大豆(Glycinemax(L. )Merri11.)品种东农50 (范素 杰等,大豆疫霉根腐病抗性相关基因SDRl的克隆及功能分析,中国农业科学, 2012,45(11) :2139-2146)公众可从申请人处获得,该生物材料只为重复本发明的相关实验 所用,不可作为其它用途使用。
[0088] 下述实施例中的大豆(SesamumindicumL.)品种东农47 (宋波等,大 豆7S球蛋白a'亚基缺失及(a' +a)亚基双缺失品系的回交转育,作物学报, 2012, 38(12) :2297-2305)公众可从申请人处获得,该生物材料只为重复本发明的相关实验 所用,不可作为其它用途使用。
[0089] 下述实施例中的野生型拟南芥Columbia-O为ABRC产品,货号为CS1092。
[0090] 下述实施例中的根瘤农杆菌LBA4404为Invitrogen产品,产品目录号为 18313015。
[0091] 实施例1、利用GmWRIl基因培育产量和脂肪酸含量增加的转基因拟南芥
[0092] 本实施例提供了来源于大豆(SesamumindicumL.)品种东农47的GmWRIl基因, 其核苷酸序列如序列表中序列1所示,编码序列2所示的GmWRIl蛋白。
[0093] 一、转GmWRI1基因拟南芥的构建
[0094] 1、重组载体和重组农杆菌的构建
[0095] 载体pCAMBIA3301-GmWRI1 的制备:将载体pCAMBIA3301 (CL0NETECH公司)的 BglII和BstEII识别序列间的片段替换为序列1所示的DNA分子(即GmWRIl基因) 得到重组载体pCAMBIA3301-GmWRIl,pCAMBIA3301-GmWRIl与pCAMBIA3301 的差别仅在于 pCAMBIA3301-GmWRIl为将pCAMBIA3301 的BglII和BstEII识别序列间的DNA替换为序 列1所示的DNA分子得到的重组载体。pCAMBIA3301-GmWRI1表达序列2所示的GmWRIl蛋 白。
[0096] 将pCAMBIA3301-GmWRIl导入根瘤农杆菌LBA4404(Invitrogen公司,产品编 号18313015)中得到重组菌,将该重组菌命名为LBA4404/pCAMBIA3301-GmWRIl。将 PCAMBIA3301导入根瘤农杆菌LBA4404中得到重组菌,将该重组菌命名为LBA4404/ PCAMBIA3301。
[0097] 2、重组农杆菌转化拟南芥
[0098] 转化植株渗透缓冲液(infiltrationmediumbuffer) :1/2MS培养基中含有 lXGamborg'sB5vitamins(先进技术工业有限公司产品,产品货号:CM548762)、终浓度为 5g/100mL的蔗糖和浓度为 50yL/L的SilwetL-77。
[0099] 采用农杆菌介导法将步骤1获得的重组菌LBA4404/pCAMBIA3301-GmWRIl转化拟 南芥Columbia-0。具体方法如下:
[0100] 将野生型拟南芥Columbia-O种子种植在蛭石:土中(1:1),植株花蕾萌发后,剪去 其主枝顶端,打破顶端优势,促进侧枝发展,在剪顶后的一周内,准备进行农杆菌转化。取 100y1鉴定正确并保存于-80°c的菌种(LBA4404/pCAMBIA3301-GmWRIl)接种于5ml含有 相应抗生素的YEP液体培养基中,28°C,200rpm振荡培养过夜,活化菌种。将活化后的菌种 接种于150ml含卡那霉素(100mg/L)和利福平(50mg/L)的YEP液体培养基中,28°C,200rpm 振荡培养至0D600 =I. 0左右。5000rpm离心lOmin,收集菌体,将菌体悬浮于转化植株渗 透缓冲液(infiltrationmediumbuffer)中,使0D600 = 0? 8~0? 9。将野生型拟南芥花 序浸入转化缓冲液中浸泡Imin后平放,用保鲜膜包裹花序,覆盖遮光,暗培养24h。24h后, 拟南芥将直立正常生长,按常规方法培育植株,10周后收获65株成熟T。代种子。同时设置 转化LBA4404/pCAMBIA3301的拟南芥植株作为空载体对照。
[0101] 按照上述方法,将野生型拟南芥Columbia-O替换为拟南芥AtWRIl基因突变体 (wri1-4),其他步骤均不变,得到1~3转GmWRI1基因的wri1-4,将其称为恢复系。
[0102] 3、转基因拟南芥的鉴定
[0103] 3. 1基因组水平上的鉴定
[0104] 将步骤2获得的T。代拟南芥种子干燥两周后播种于含5yg/mL浓度草丁膦的MS 培养基上,4°C黑暗春化两天后转移到光照培养室(22°C,16/8(L/D,光强130ymolM2S1D 中培养。由于PCAMBIA3301载体上含有编码抗除草剂草丁膦的bar基因,所以成功转入重 组载体pCAMBIA3301-GmWRIl或pCAMBIA3301的拟南芥植株理论上能够在草丁膦选择培养 基上生长,而未转进去外源基因的非转基因植株则成为白化苗,不能生长(图1)。
[0105] 15d后,把能够在草丁膦选择培养基上生长的拟南芥幼苗(正常生长的绿色拟南 芥苗),移栽到基质土中生长。当植株长至20~25d叶时,取叶片提取基因组DNA进行PCR 鉴定,正义引物:ACTGCTAGATCTATGAAGAGGTCTCCAGCATC(下划线部分为BglII酶切位点,其 后的序列为序列1的第1-20位),反义引物:CGTGCGGGTGACTCATAGATCTAGAGCATAGTCAC(下 划线部分为BstEII酶切位点,其后的序列为序列1的第1217-1239位的反向互补序列)。 以重组载体pCAMBIA3301-GmWRIl作为阳性对照,以未转基因的野生型拟南芥Columbia-O 作为阴性对照,同时设置水作为空白对照。
[0106] 部分植株的PCR鉴定结果如图2所示,部分T。代转GmWRIl基因拟南芥植株经PCR 扩增可得到大小约为I. 2kb的目的条带。将经过PCR鉴定进一步表明转入GmWRIl基因的 拟南芥植株命名为Col/pCAMBIA3301-GmWRIl。同时将转入空载体pCAMBIA3301的拟南芥植 株命名为Col/pCAMBIA3301。
[0107] PCR鉴定正确的植株成熟后分单株收取种子〇\代)。将上述PCR鉴定为阳性的 T1代转GmWRIl基因拟南芥中的四个分别编号为1-1、1-35、1-23和5。
[0108] 将上述四个T1代转GmWRIl基因拟南芥植株所结的种子及该种子所长成的植株称 为1代,将T2代转GmWRIl基因拟南芥植株所结的种子及该种子所长成的植株称为T3代。
[0109] 3.2RNA水平的鉴定
[0110] 分别提取1代编号为1-1、1-35、1-23和5的转GmWRIl基因拟南芥叶片总RNA进 行RNA水平上的鉴定,具体方法如下:提取转GmWRIl基因拟南芥植株叶片总RNA(TRIzol? Reagent,Invitrogen公司,货号15596026),以拟南芥Atl8SrRNA作为内参基因,利用 Real-timePCR试剂盒SuperRealPreMix(SYBRGreen,天根公司,货号FP204)进行实时 荧光定量PCR反应。用引物Atl8SrRNA-F和引物Atl8SrRNA-R针对拟南芥Atl8SrRNA基 因进行PCR扩增。用引物QGmWRII-F和引物QGmWRII-R针对GmWRI1基因进行qRT-PCR扩 增。同时以重组表达载体pCAMBIA3301-GmWRIl替代模板作为阳性对照,以野生型拟南芥 Columbia-O为阴性对照。
[0111] 引物序列如下:
[0112] At18SrRNA-F:CGTCCCTGCCCTTTGTACAC
[0113] At18SrRNA-R:CGAACACTTCACCGGATCATT
[0114] QGmffRIl-F:CATCATAATGGTCGCTGGG
[0115] QGmffRIl-R:ATGTCAAAATTGGTCACTGCA
[0116] qRT-PCR鉴定结果如图3所示,GmWRIl基因在转基因拟南芥各株系中表达量均显 著高于野生型。
[0117] 二、转GmWRIl基因拟南芥的功能分析
[0118] 以下将对步骤一获得的T3代转GmWRIl基因拟南芥进行表型观察、种子含油量分 析、种子脂肪酸组成分析以及种子千粒重的分析。
[0119] 1、转GmWRIl基因拟南芥表型的观察
[0120] 将步骤一获得的T3代转GmWRIl基因拟南芥种子(编号为1-35和5的转基因拟 南芥)、恢复系、野生型拟南芥Columbia-O种子和拟南芥WRIl基因突变体(wril-4)种子 灭菌后分别播种于MS培养基上,16h光/8h暗(长日照),25°C生长10天后转移到土里。 对其表型进行观察,涉及植株生长状态、叶片颜色、株高、开花期等。同时设置转入空载体 PCAMBIA3301的拟南芥植株作为对照。
[0121] 结果如图4所示,从图中可以看出,T3代转GmWRIl基因拟南芥植株,恢复系和野 生型拟南芥植株都能进行正常的生长发育,而突变体(wril-4)相比发育较晚。与wril-4 相比,GmWRIl基因恢复系拟南芥植株株高明显高于wril-4拟南芥,与野生型相近;开花期 也早于wri1-4拟南芥,与野生型相同。而过表达GmWRIl基因拟南芥与野生型相比,表型上 无较大差异。转入空载体的拟南芥植株的表型与野生型拟南芥植株一致。以上结果说明 GmWRIl基因可以恢复拟南芥突变体wri1-4的表型,使植株株高增加到野生型植株水平,花 期提前到与野生型相近,但过表达植株没有促进拟南芥植株的株高和花期等表型的改变。
[0122] 2、转GmWRIl基因拟南芥种子脂肪酸总含量分析
[0123] 对于大多数脂肪酸而言,气相色谱法是其最佳的分析方法。脂肪酸在室温的条件 下可以迅速的被酯化成脂肪酸甲酯,通过测定脂肪酸甲酯间接测定脂肪酸的含量,标准品 为亚油酸甲酯(SIGMA-AL0RICH公司产品,货号CRM47791)、亚麻酸甲酯(SIGMA公司产品, 货号CRM47792)、反式油酸甲酯(SIGMA公司产品,货号CRM46903)、甲基硬脂酸酯(SIGMA产 品,货号44073-U)、棕榈酸甲酯(Dr.Ehrenstorfer公司产品,货号:C14192100)、花生酸甲 酯(SIGMA
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