小麦TaMAPK1基因的克隆及其功能研究

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物生长发育与逆境应答过程中具有重要作用。为探究小麦MAPK基因在植物生长发育中的作用,利用生物信息学分析其编码蛋白的序列和结构,发现该基因编码的蛋白含有一个保守的催化丝氨酸/苏氨酸磷酸化的激酶结构域,属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。系统进化分析结果表明,小麦MAPK基因与拟南芥MAPK1为直系同源基因,故将其命名为TaMAPK1。进一步通过转基因方法创建了以野生型拟南芥Col-0为背景的TaMAPK1过表达株系(TaMAPK1-OE)和以拟南芥AtMAPK1基因功能缺失纯合突变体mapk1为遗传背景的TaMAPK1回补系(TaMAPK1-com),并对其进行表型观察和产量性状调查,结果发现,突变体mapk1的抽薹时间比Col-0提前2.8 d,TaMAPK1-com的抽薹时间与Col-0无显著变化;与Col-0相比,突变体mapk1的株高、总分枝数、种子大小、单株种子重量和单株生物量均显著提高,而TaMAPK1-com和TaMAPK1-OE株系的种子大小、单株和种子重量和单株生物量均显著减少。

小麦不同外植体离体培养与再生研究

为了研究小麦组织培养的影响因素,对6个小麦品种的幼胚、幼穗以及成熟胚进行组织培养,研究不同基因型、外植体以及培养基对愈伤组织诱导及分化再生的影响。结果表明,不同小麦品种幼胚、幼穗以及成熟胚愈伤组织诱导率均在90%以上,且差异不大,而分化率和再生率却表现出很大差异。总体来说,供试外植体幼胚再生率最高,幼穗次之,成熟胚最低。绵阳19幼胚再生率最高,为54%,其最佳激素培养基为MS+KT 1.0 mg/L+IAA 1.0 mg/L;其次为小偃107和小偃22的幼胚愈伤组织。幼穗愈伤组织中绵阳19愈伤组织再生率最高,为27.5%,其次为洛阳8716。成熟胚愈伤组织培养中陕354再生率最高,为25.1%,优于其幼穗愈伤组织,其次为绵阳19的成熟胚愈伤组织。

高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14转化小麦

【目的】利用基因枪将优质高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14导入普通小麦栽培品种绵阳19,为利用优质基因进行小麦品质改良奠定基础。【方法】构建小麦优质高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14的胚乳特异性植物表达载体,利用基因枪将其转入不含该亚基的小麦品种绵阳19幼胚愈伤组织中,经潮霉素抗性筛选、PCR检测后,阳性植株进行PCR-Southern和Southern杂交验证,利用SDS-PAGE分析目的基因在转基因后代籽粒中的表达。【结果】从转化的652块愈伤组织中共获得6株转基因阳性植株,转化效率0.92%。转化后代种子分析表明,1Bx14在部分转基因后代种子中表达,但同时也导致部分内源高分子量麦谷蛋白亚基基因不同程度的沉默。【结论】本研究成功地将小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14导入普通小麦绵阳19中,并在部分后代种子中得到了表达。

小麦幼穗的离体培养及其影响因素研究

为了确立适于小麦幼穗遗传转化的组织培养体系,对8个小麦品种的幼穗通过组织培养方法,研究了不同基因型、培养基对愈伤组织诱导及分化的影响。结果表明,不同小麦品种幼穗愈伤组织诱导出愈率差异不大,而分化率却差异明显,其中绵阳19分化率最高,平均可达72.9%,洛阳8716次之,平均为61.2%;分化培养基对分化率也有很大影响,在选用的2种分化培养基中,郑麦9023幼穗愈伤组织的分化率差异最大,而洛阳8716的差异最小;小偃22、西农88、郑麦9023和陕150的幼穗愈伤组织,在分化培养基B中分化率较高,而陕354、绵阳19和小偃107则在分化培养基A中较高;幼穗愈伤组织分化最佳温度为20-22℃,光照强度3 000 lx。因此,在所选用的8个小麦栽培品种中,绵阳19和洛阳8716的幼穗愈伤组织可作为遗传转化的受体材料。

小麦高分子量麦谷蛋白14亚基基因的花粉管通道法转化

【目的】利用优质高分子量麦谷蛋白亚基对小麦进行遗传转化和品质改良。【方法】采用花粉管通道法,将小麦高分子量麦谷蛋白14亚基基因导入洛阳8716、陕354、陕893、小偃107和陕150 5种不含该亚基的小麦品种中,转化后代在大田播种出苗后,利用小麦高分子量麦谷蛋白14亚基基因特异性引物进行PCR检测,分析其转化率。【结果】不同品种、不同处理间转化率存在很大差异,其中以陕354授粉后切去柱头,滴加50 ng/μL DNA液处理的转化率最高,为1.01%,所有转化材料的平均转化率为0.56%。【结论】利用花粉管通道法对小麦进行遗传转化是可行的。

陕西省部分小麦栽培品种高分子量麦谷蛋白亚基组成及其与品质关系

本研究以36个陕西省主要栽培品种为材料,利用SDS-PAGE方法分析了高分子量麦谷蛋白亚基组成,并对其SDS沉淀值进行了测定,分析了高分子量麦谷蛋白亚基组成与代表面包烘烤品质的SDS沉淀值间的关系。结果表明:Glu-1位点存在着广泛的等位基因变异,在所分析的36个品种中,Glu-A1位点亚基1出现频率最高,为63.9%;Glu-B1位点等位基因变异最丰富,其中亚基7+8和7+9出现频率最高,其次为亚基14+15;Glu-D1位点亚基组成以2+12为主;对各位点品质评分与SDS沉淀值的简单相关分析结果表明各位点品质评分与SDS沉淀值均存在着显著或极显著相关关系,各位点影响大小依次为Glu-D1>Glu-A1>Glu-Bl;Glu-1品质评分与SDS沉淀值极显著正相关。

醇溶蛋白酸性电泳及其在种质资源分析中的应用

建立了 1个新的醇溶蛋白酸性电泳方法 ,并用此方法对不同倍性小麦品种及黑麦、小黑麦品种的醇溶蛋白组成进行了分析。结果表明 ,此方法不仅适用于小麦醇溶蛋白分析 。

农杆菌介导的小麦遗传转化研究进展

从转化的机理、应用现状、影响因素和应用前景4个方面对农杆菌介导的小麦遗传转化方法进行了综述。

基因工程课程教学改革探索与实践

基因工程是生物技术专业的必修课程,为了满足创新型人才培养的需要,我们应对基因工程教学内容体系、教学方法、教学手段和考核方式等方面进行改革,从而提高了基因工程课程的教学质量,全面提升学生的综合素质和创新能力。

生物化学实验技术课程教学改革初探

为了适应学科发展要求,满足研究型人才培养的需要,对生物化学实验技术课程的教学内容、教学要求、教学方法、教学内容和考核方式等方面进行改革,提高了学生学习的积极性和主动性。通过多年的教学实践,收到了很好的教学效果。

不同遗传背景小麦成熟胚再生体系的初步研究

为了进一步探索小麦成熟胚再生体系的各种影响因素,选取5个不同遗传背景的小麦品种(绵阳19、西农928、洛阳8716、陕354、紫麦),以成熟胚为外植体,对其再生条件进行了研究。结果表明,不同基因型的小麦成熟胚愈伤诱导率差异不大,均在87%以上。同一品种在不同的2,4-D浓度下愈伤诱导率稍有差异,其最适2,4-D浓度为4 mg.L-1。不同的激素配比对小麦成熟胚愈伤组织再生成苗有一定的影响。分化培养基中2,4-D/KT(mg.L-1)为0.5/1.5时,各基因型小麦再生率为绵阳19:16.67%;西农928:27.69%;洛阳8716:11.25%;陕354:6.3%;紫麦:41.67%。2,4-D/KT(mg.L-1)为0.5/1.0时,西农928的再生率最高,为31.25%。2,4-D/KT(mg.L-1)为0.2/1.0时,紫麦的再生率最高,为45.45%。

荞麦芽菜蛋白质营养的评价研究

对甜荞 (Fagopyrum esculentum)和苦荞 (F.tartaricum)芽的蛋白质营养进行分析 ,并应用氨基酸比值系数法 ,对荞麦芽的氨基酸进行全面评价。结果表明 ,苦荞 (榆 6- 2 1 )芽的粗蛋白含量为 1 42 .91 g/kg,甜荞 (榆荞 1号 )芽的粗蛋白含量为 1 72 .72 g/kg。二者蛋白质中氨基酸种类齐全 ,必需氨基酸 (EAA)分别占总氨基酸的 43.1 9%和 40 .89%。第一限制性氨基酸为含硫氨基酸 (Met+Cys)。甜荞芽菜的氨基酸比值系数分为 81 .97,略高于鸡蛋 ,苦荞芽菜的氨基酸比值系数分为 74.45,其蛋白质营养优于一般的蔬菜。抗营养因子检测未发现胰蛋白酶抑制剂活性。

农杆菌侵染小麦的优化方案

本实验选用优质高产小麦品种洛阳8716和绵阳19幼胚愈伤作为受体材料,以pCAMBIA3301为载体,GV3101,EHA105,LBA4404农杆菌为供体材料进行侵染过程的优化研究。采用3种菌株,4个浓度梯度:OD600=0.2,0.5,0.7,1.0;3个时间参数:10min,30min,60min;一共36个处理,每个处理4个重复。结果显示,农杆菌GV3101和EHA105,OD6001.0×10min和OD6000.5×30min两个侵染处理结果比较好,瞬时表达率达到50%～70%。以小麦幼胚愈伤组织为受体,预培养3～5d,在24±1℃下,共培养3￣4d和350mg/L羧苄青霉素除菌及5mg/LPPT筛选处理后,转化效果较好,平均转化率为0.45%。

基因枪法介导的转KN2基因小麦的获得及鉴定

【目的】获得转KN2基因的小麦植株,为研究KN2基因对提高转基因小麦抗寒性的作用,以及为利用基因工程提高小麦抗逆性奠定基础。【方法】以弱冬性小麦品种小偃22为供试材料,通过基因枪法,用含有KN2基因的植物表达载体和筛选标记基因bar共转化小麦幼胚愈伤组织,经过除草剂(Phosphinothricin,草丁膦)筛选和愈伤组织分化获得再生植株,并对得到的再生小麦植株进行PCR检测。【结果】采用基因枪法共轰击小偃22的幼胚愈伤组织1 680个,共获得再生植株17株,移栽到花盆中成活15株;根据目标基因序列设计特异引物,对成活的小麦植株进行PCR检测,结果表明获得含有bar基因和KN2基因的转基因阳性植株分别为6株和4株,转化率分别为0.36%和0.24%,bar和KN2的共转化率为0.24%。【结论】KN2基因成功地转入到小麦品种小偃22中。

基于SRAP和SSR标记的小麦品质相关性状的QTL定位

为了对小麦品质相关性状进行QTL定位，以两个品质性状差异较大的小麦品种西农981和陕麦159构建的169株F2群体和F2：3家系为材料，利用SRAP标记和SSR标记进行遗传图谱构建，并通过完备区间作图法对杨凌及三原两个环境下籽粒的粗蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值进行QTL定位。结果表明，在两个环境下共检测到33个与品质性状相关的QTL，其中11个为粗蛋白含量QTL，分布于1A、3A、5A、6A、2B和4B染色体上，可解释表型效应的0．69％～2．48％；7个为淀粉含量QTL，分布于1A、6A、4B和2D染色体上，可解释表型变异的2．94％～6．99％；12个为湿面筋含量QTL，分布于1A、3A、5A、6A、2B、3B和4B染色体上，可解释表型变异的0．58％～2．37％；3个为Zeleny沉降值QTL，分布于3A、1B和3B染色体上，可解释表型变异的2．72％～11．31％。同时，在1A、3A、5A、6A、2B、4B染色体上存在粗蛋白质含量、淀粉含量和湿面筋含量QTL富集区，在后续研究中可重点关注。

基于SRAP和SSR标记的小麦粒长和千粒质量QTL定位及效应分析

为探究小麦粒长和千粒质量性状的QTL,以千粒质量差异较大的小麦品种‘西农981’和‘陕麦159’杂交构建的169株F_2群体和F_(2:3)家系为研究材料,利用SRAP标记和SSR标记进行遗传图谱的构建,通过统计分析杨凌及三原2个环境下的F_(2:3)家系的表型数据,利用完备区间作图法对粒长和千粒质量进行QTL定位。结果表明,2个环境条件下,亲本‘西农981’和‘陕麦159’在粒长和千粒质量上均表现出极显著差异,F_(2:3)家系表现出明显的超亲分离现象。QTL定位共检测到31个粒长和千粒质量相关的QTL,其中粒长相关QTL检测到7个,分布于5A、6A、7A、2B、3B、4B染色体上,可解释表型变异的4.36%~14.80%,在3B染色体上检测到1个能在2个环境点稳定表达的粒长QTL;千粒质量相关QTL检测到24个,分布于2A、3A、5A、6A、7A、2B、3B、4B、5B、7B染色体上,可解释表型变异的0.25%~8.23%。另外,在2B染色体上检测到5个控制千粒质量的QTL,表明2B染色体与千粒质量关系密切。

小麦粒重相关基因TaCYP78A5功能标记开发及验证

为了开发小麦粒重相关基因TaCYP78A5(Triticum aestivum Cytochrome P450 78A5)的功能标记,挖掘与千粒重性状相关的优异等位变异,本研究通过对30份不同品种小麦TaCYP78A5启动子区测序及比对鉴定,并根据SNP位点差异开发TaCYP78A5-2A启动子区功能标记CAPS-5Ap。结果表明,在30份不同小麦品种中TaCYP78A5-2A启动子区域出现5个SNP位点差异,可将30份不同品种小麦分为TaCYP78A5-2Ap-HapI和TaCYP78A5-2Ap-HapII两种单倍型;以323份现代育成小麦品种验证发现,TaCYP78A5-2Ap-HapI的分布频率为17.96%,TaCYP78A5-2Ap-HapII的分布频率为82.04%,表明CAPS-5Ap标记可用于小麦TaCYP78A5-2A启动子序列2种单倍型的鉴定。此外,关联分析发现,CAPS-5Ap标记与粒重相关,且TaCYP78A5-2Ap-HapII是提高千粒重的优异单倍型。研究结果为小麦分子标记辅助选择和性状改良提供理论依据。

TaCYP78A5基因过表达小麦的遗传和功能初步分析

为了验证小麦籽粒大小相关基因TaCYP78A5在小麦籽粒发育中的功能,对pINO启动子驱动的TaCYP78A5基因过表达的转基因小麦后代株系进行了鉴定,检测了T_0代植株目标基因拷贝数,定量分析了7个T_1代阳性植株的目标基因表达,并对其籽粒大小进行了统计。结果表明,利用Bar试纸条和目标基因特异PCR检测相结合的方法对21株转基因T_0代再生苗进行检测,共鉴定出14个阳性植株,除2个植株的目标基因拷贝数为3和1个植株为7外,其余11个T_0代转基因植株目标基因插入拷贝数均为1~2个,其中有6个单拷贝植株。与野生型相比,7个T_1代阳性植株目标基因表达量均极显著增加,粒厚和粒宽均有不同程度增加,粒重极显著增加。

基因枪介导的转PYL5基因小麦的获得与鉴定

【目的】通过基因枪介导共转化,获得转拟南芥抗旱基因PYL5的小麦植株,为转基因小麦的抗旱功能研究奠定基础。【方法】以小麦品种西农889、绵阳19和宁春16为供试材料,通过基因枪介导法将诱导型启动子Rd29A启动的PYL5基因和筛选标记基因Bar共转化到小麦幼胚愈伤组织中,经过除草剂PPT(Phosphinothricin)筛选和愈伤组织分化,获得再生植株。根据目标基因PYL5和Bar基因序列分别设计特异引物,对移栽成活的小麦T0代再生植株进行基因特异性PCR检测。【结果】采用基因枪分别轰击西农889的1800个、绵阳19的800个和宁春16的800个幼胚愈伤组织,经过筛选和分化分别获得了9,5和14株小麦再生植株;对转基因小麦T0代再生植株的基因特异性PCR检测结果表明,西农889、绵阳19和宁春16 Bar基因的转化率分别为0.280%,0.500%和0.750%,PYL5基因的转化率分别为0.110%,0.125%和0.500%,Bar和PYL5基因的共转化率分别为0.110%,0.125%和0.500%。【结论】PYL5基因成功转入到了小麦品种西农889、绵阳19和宁春16中。

小麦TaWIN1基因的克隆和表达分析

14-3-3蛋白家族在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。 TaWIN1基因是小麦14-3-3基因家族成员之一,为了进一步了解该基因的功能,本研究以普通小麦中国春为材料克隆了 TaWIN1基因并进行了生物信息学分析和表达分析。结果表明, TaWIN1基因含有801 bp的开放阅读框,编码266个氨基酸,含有完整的14-3-3蛋白家族结构域;该基因的编码蛋白为酸性蛋白,不具有跨膜区,可能定位于细胞质;进化分析显示,小麦TaWIN1蛋白与大麦14-3-3E、二穗短柄草GF14-D的亲缘关系最近; TaWIN1基因在小麦不同发育时期和不同组织中均有表达,但在10 mm幼穗中的相对表达量最高,其次为苗期叶片和旗叶,在根中表达量最低;根中 TaWIN1基因在干旱、高温、低温和盐胁迫下均显著上调表达;叶片中 TaWIN1基因在干旱、低温和盐胁迫下均显著上调表达,而在高温下则显著下调表达。