转BpGLK裂叶桦叶色及生长变异分析

通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性及相对表达量,测定叶色参数、叶绿素相对含量及叶绿素含量,分析叶色相关参数的时序变化规律及生长特性。结果显示,外源基因稳定存在于2年生转基因株系的基因组中,且GLK表达量显著下调(P<0.05);在整个生长期内,RE1~5株系的叶色亮度及叶片黄色程度均显著高于WT株系(P<0.05),叶绿素相对含量、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于或显著低于WT株系(P<0.05),但叶绿素a与叶绿素b的比值高于或显著高于WT株系(P<0.05)。转基因株系的苗高生长没有受到显著影响,其中RE4和RE5株系的以上性状均优于其他株系,是后续园林造景推广应用的首选株系。

BpGLK1基因干扰表达对裂叶桦叶色及生长的影响

【目的】为培育更多的彩叶树种,以满足人们对城市园林绿化美景的追求,采用分子设计育种手段创制黄叶裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)。【方法】以裂叶桦茎段为材料,通过农杆菌介导法将前期构建的35S::BpGLK1-RNAi载体导入其基因组中,进而对获得的抗性转基因株系进行DNA水平及mRNA的检测,同时测定裂叶桦BpGLK1干扰表达株系的叶色、光合色素及光合参数、株高生长、基因表达特性。【结果】实验共获得8个抗除草剂再生转化株系,分子检测表明,BpGLK1干扰序列分别整合于8个转基因株系基因组中,且这些转基因株系中的BpGLK1相对表达量均呈下调表达。对移栽田间的1年生转基因株系叶色、叶色参数和叶绿素相对含量调查发现,8个转基因株系中RE1—RE5为黄叶株系,RE6—RE8为绿叶株系;相对于WT及绿叶株系,黄叶株系叶色参数L^(*)及b^(*)显著升高,叶绿素a及叶绿素b含量降低,但叶绿素a与b的比值呈上升趋势。转基因株系与野生型(WT)株系相比净光合速率(Pn)没有显著差异。株高分析显示,4个转基因株系显著高于WT株系;3个株系与WT株系差异不显著。基于RNA-Seq找到的显著下调的差异基因BpCOL、BpLCHⅡ、BpPDS和BpFKBP的qRT-PCR分析显示,上述4个基因在RE1—RE3中均呈显著下调表达趋势。【结论】导入的GLK1干扰靶序列能够降低转基因裂叶桦BpGLK1基因表达量,并获得了在园林绿化中具有潜在应用价值的黄叶裂叶桦。