人工合成雪花莲凝集素（GNA）基因在转基因小麦中的表达与抗蚜虫效果研究

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小麦在世界范围内广泛种植，是人类的主要粮食作物之一。在我国，小麦是第二大粮食作物，而蚜虫是小麦生产中的重要害虫之一。近年来，随着麦田水肥条件的改善和农业生态环境的变化，麦蚜虫害日趋加重。长期以来，麦蚜的防治主要依靠化学农药，由于化学农药的大量使用，导致蚜虫天敌杀伤严重，环境污染加剧。培育具有抗虫特性的优质小麦一直是育种学家追求的目标之一。常规育种在抗虫小麦种质资源筛选与鉴定方面作了大量工作，但进展缓慢，因此寻求更为有效的途径去提高小麦蚜虫抗性是非常必要的。现代生物技术的不断发展为人类进行分子水平育种开辟了广阔道路，苏云金芽孢杆菌毒蛋白、蛋白酶抑制剂、植物凝集素等一批具有较高利用价值的抗虫基因相继被克隆；并建立起了一套较为完整的以基因枪微粒子弹轰击为主要转化方法，以幼胚、幼穗为受体的小麦遗传转化体系，使利用基因工程手段培育具有蚜虫抗性的优质小麦成为可能。雪花莲凝集素(Galanthusnavalisagglutinin，GNA)是来源于石蒜科雪花莲的植物凝集素，是目前已知的凝集素中杀虫效果较为明显的，对具有刺吸式口器的同翅目害虫(如麦蚜、稻飞虱等)具有较好的抗性，可以有效抑制害虫的生长和繁殖，并且对人畜及蚜虫的自然天敌无害，因此将该基因导入小麦栽培品种中，可以获得抗蚜虫的小麦新种质。本项研究利用经密码子优化的人工合成雪花莲凝集素(GNA)基因及番茄核酮糖磷酸羧化酶小亚基(smallsubunitofribulosebisphosphatecarboxylase，RbcS)基因的启动子构建了高效叶肉细胞特异表达载体pBAC202，通过基因枪轰击小麦幼胚、幼穗的方式将外源GNA基因导入到烟农15、京冬8、中优9507三个高产小麦品种中，并获得42个转基因后代株系。对转基因后代植株进行了DNA点杂交、PCR及PCR-Southern验证，确认外源GNA基因已成功整合到小麦基因组中。进一步的凝集素凝血活性检测表明，转基因小麦叶片中表达的凝集素可使红细胞凝集，并具有正常的生物学活性。转基因植株在人工饲养条件下进行抗蚜虫实验，不同的植株表现出不同的抗蚜虫效果，蚜口密度抑制率从19％至73％不等，平均抑制率为47％，部分株系抑虫效果较强。对转基因株系的田间考察表明，大部分转基因植株的基本农艺性状表现正常。上述研究结果表明，利用转基因的方式可将外源抗虫基因gna导入到小麦中，并可有效增强小麦的抗蚜能力，为选育具抗虫特性的优质小麦开辟了新的途径，并具有广阔的应用前景。

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作者
高泽发;
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作者单位

首都师范大学;

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授予单位首都师范大学;
学科植物学
授予学位硕士
导师姓名张晓东;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类小麦;基因工程（遗传工程）;
关键词
基因工程; 雪花莲凝集素; 转基因小麦; 蚜虫抗性; 抗蚜虫; 人工合成凝集素;

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