遗传转化KN1基因促进毛果杨外植体再生

已有研究表明玉米同源异形盒(homeobox)基因Knotted1(KN1)超量表达会导致转基因烟草、拟南芥和番茄等植物中细胞分裂素含量增加,提高转化效率。由于木本植物遗传转化困难,且毛果杨可作为木本植物研究的模式植物,因此,本研究利用农杆菌介导法,将35S启动子驱动的玉米KN1(35S::KN1)基因导入毛果杨,并分析KN1基因表达对毛果杨再生率的影响。研究结果表明,经GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,KN1基因已经成功导入毛果杨幼苗;KN1基因对毛果杨外植体愈伤诱导率影响不明显,但单个外植体芽诱导率比对照高0.96倍,毛果杨的再生频率明显提高;与移栽成活的野生对照植株相比,转化KN1基因植株出现叶片变小,叶色变深,在叶片边缘产生裂片,分枝增加,无顶端优势等特殊表型。本研究中KN1基因引起转化植株表型变化,因此在毛果杨的遗传转化中,可作为一种有效的正向选择标记基因。

小油桐外植体的KN1基因遗传转化及其超量表达的转基因植株

本研究采用农杆菌介导法将KN1基因遗传转化小油桐,并获得了转基因植株。在研究中分析了农杆菌菌液菌液的浓度、侵染时间和外植体的大小对遗传转化效率的影响以及KN1基因超量表达对转基因植株再生的影响。研究结果表明:以苗龄15d左右的小油桐无菌苗子叶为外植体,农杆菌菌液浓度OD600为0.6～0.8时,侵染8min,外植体大小为(0.8×0.8)～(1.0×1.0)mm时,遗传转化效果最好;对抗性芽及再生植株进行GUS及PCR检测结果表明,KN1基因已经整合到小油桐植物基因组中。KN1基因的超量表达可提高小油桐再生芽分化,影响转化芽及植株的外观形态及叶片的表型,包括芽及植株矮小,茎杆粗壮;叶片缩小,边缘分裂,对称性丧失,无子叶柄等。

转KN1毛果杨细胞分裂素、赤霉素含量及其相关形态结构

为了研究KN1基因超量表达对木本植物生长发育的影响,本研究测定了转KN1基因毛果杨细胞分裂素类激素及赤霉素的含量,并进行表型及解剖结构观察。结果表明,转基因毛果杨植株细胞分裂素类激素ZR、dhZR和iPA的含量分别为14.14ng/g、18.29ng/g和12.43ng/g,明显高于对照的9.44ng/g、12.47ng/g和7.60ng/g,而赤霉素GAs含量为9.61ng/g,低于对照的12.14ng/g,从而引起其植株矮化、分枝增加、叶片增厚、叶色变深、表皮细胞增大、栅栏和海绵组织发达等现象。本研究将为探索KN1基因对木本植物生长发育的影响提供依据。