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农杆菌介导法转hpalxoo基因棉花再生植株建立及转hpalxoo基因棉细胞组织抗病表型鉴定

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第一章文献综述

1.1植物基因工程研究进展及应用

1.2棉花转基因研究进展

1.2.1棉花概述

1.2.2棉花转基因研究概况

1.3遗传转化方法

1.3.1农杆菌介导法

1.3.2花粉管通道法

1.3.3基因枪转化法

1.4棉花组织培养

1.5农杆菌介导棉花基因转化的影响因素

1.5.1植物基因型

1.5.2外植体来源

1.5.3生理状态

1.5.4外植体预培养与共培养

1.5.5药物选择及药物筛选压力的选择

1.6棉花黄、枯萎病病原菌的分类、传播途径、致病机制

1.6.1黄萎病

1.6.2枯萎病

1.6.3棉花黄萎病、枯萎病的危害

1.6.4黄萎病、枯萎病的传播途径

1.6.5黄萎病、枯萎病的致病机理

1.7 Harpin蛋白研究及其应用

1.7.1编码harpin蛋白的hrp基因

1.7.2 Harpins诱导的抗病反应

1.7.3 Harpin蛋白在植物抗病信号传导研究中的作用

1.7.4编码harpin蛋白的hrp基因在分子育种中的作用

1.8植物细胞培养

1.9本研究的目的和意义

第二章棉花离体茎尖外植体的转基因植株再生体系建立的研究

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2方法

2.2结果与分析

2.2.1激素对棉花茎尖分化的影响

2.2.2农杆菌感染浓度对遗传转化的影响

2.2.3共培养时间和方式对再生频率的影响

2.2.4 Km筛选浓度的确定

2.2.5两种农杆菌菌株的比较

2.2.6卡那霉素抗性植株的PCR检测

2.3讨论

2.3.1受体材料的选择

2.3.2植物激素浓度对棉花茎尖分化的影响

2.2.3 Km筛选浓度的确定对棉花茎尖分化的影响

2.3.4外植体的褐变

2.3.5抑菌剂对外植体的影响

第三章棉花离体下胚轴为外植体的转基因植株再生体系建立的研究

3.1材料和方法

3.1.1材料

3.1.2方法

3.2结果与分析

3.2.1激素对棉花下胚轴愈伤组织分化的影响

3.2.2不同碳源对棉花下胚轴愈伤组织形成的影响

3.2.3愈伤组织的不同状态与体胚细胞的分化

3.2.4农杆菌感染浓度对遗传转化的影响

3.3讨论

3.3.1转化棉花胚性愈伤可以有效缩短转基因周期

3.3.2基因型与再生成苗的关系

3.3.3植物激素2,4-D与胚性愈伤组织形成的关系

3.3.4氮素与胚性愈伤组织形成的关系

3.3.5卡那霉素对下胚轴愈伤组织诱导及生长的影响

第四章转hpalxoo基因棉悬浮细胞抗病性鉴定

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2方法

4.2结果与分析

4.2.1棉花胚性愈伤悬浮细胞生长过程的细胞学观察

4.2.2棉花悬浮细胞与黄、枯萎菌共培养的观察及棉花悬浮细胞死亡率的统计

4.3讨论

4.3.1棉花愈伤组织悬浮培养的细胞多态性与抗黄、枯萎病的关系

4.3.2不同激素及浓度配比对棉花胚性愈伤悬浮细胞生长的影响

第五章棉花黄萎病诱导了转hpalxoo基因棉花产生微过敏防御反应

5.1材料与方法

5.1.1材料

5.1.2试验方法

5.2结果与分析

5.2.1接菌后不同时段转基因棉花与非转基因棉花的显微观察

5.2.2接菌20d后转基因棉花与非转基因棉花的形态学观察

5.3讨论

5.3.1过敏性反应与植物抗病性的关系

5.3.2酚类物质与植物抗性的关系

第六章结论

6.1建立了以棉花茎尖为受体的农杆菌介导转hpalxoo基因棉花再生体系

6.2转化棉花胚性愈伤可以有效缩短转基因周期

6.3转hpalxoo基因棉悬浮细胞抗病性与出发品种抗病性比较

6.4棉花黄萎病菌诱导了转hpalxoo基因棉花产生微过敏防御反应

参考文献:

致谢

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摘要

棉花黄、枯萎病是危害棉花维管组织的两种真菌类病害,在全国棉区均有分布,它们通过病原真菌堵塞导管、产生毒素等多种形式危害棉株。在棉花生长前期可造成死苗,中后期引起蕾铃脱落,导致产量、品质严重下降。培育和推广转基因抗病品种是防治棉花黄、枯萎病简单易行且行之有效的方法。 Harpin蛋白是由植物病原细菌产生的富含甘氨酸、对热稳定但对蛋白酶K敏感的一类蛋白。它在非寄主植物上能够引起过敏反应,而且很可能是植物病原细菌的一个重要的致病因子。另外,harpin蛋白还能够诱导植物产生病虫抗性以及提高作物的产量与品质。 农杆菌介导法转hpalxoo基因棉花再生植株的建立。本实验以中棉所35号为转化受体品种,采用农杆菌介导法将来自水稻白叶枯病菌(Xanthomonas.oryzae pv.oryzae)的hpalxoo基因全长hpalxoo和其缺失片断CD转化棉花茎尖外植体及下胚轴外植体。通过对影响组织培养和转化的相关因素的研究,建立起了适宜农杆菌介导的茎尖、下胚轴遗传转化体系。主要研究结果如下: 建立了以棉花茎尖为受体的转化体系。通过对影响转化频率相关因子的研究,以及对头孢霉素(Cef)抑菌浓度、卡那霉素(Km)筛选浓度、农杆菌菌株的比较筛选,获得了hpalxoo的转化株,PCR扩增到了目的基因,证明了棉花茎尖可做为良好的受体材料并且获得了根癌农杆菌介导的茎尖转化体系:未经预培养的带下胚轴0.5cm的茎尖在OD600=0.3-0.35的根癌农杆菌菌液中浸染15-20min,共培养48-56h;选择培养以500mg/LCef为抑菌浓度,150mg/LKm为最高筛选浓度;两种菌株比较结果hpalXOO的侵染转化率高于CD。 采用农杆菌转化胚性愈伤,只要选择的细胞分裂状态比较适当,能获得大量独立的转化子,且经过2~4次筛选便可进入分化培养,仅需5~6个月便可获得再生植株,大大缩短了棉花转基因周期。本研究依据此方法进行试验,但是没有获得转基因再生植株,其中诸多影响因素如:基因型、植物激素配比、培养基的选择、Km选择压、农杆菌浓度等。 转hpalxoo基因棉细胞组织抗病表型鉴定。本实验还进行了已获得的转hpalxoo基因棉悬浮细胞抗病性鉴定及棉花黄萎病菌诱导转hpalxoo基因棉花产生微过敏防御反应的试验。主要研究结果如下: 棉花细胞悬浮培养可产生基因型相对一致、快速分裂的细胞群,且容易加入诱导物质,同时还能使病原菌与寄主互作的过敏反应得以简化。通过棉花悬浮细胞与黄、枯萎菌共培养,分别在3h、6h、9h、12h、24h显微观察验证了棉花悬浮细胞的存活率,导入Harpin蛋白的转基因棉花T-33、T-34的抗病性较好,在相同条件下与受体中35(Z35)相比死亡率低近10个百分点。 利用针刺叶片接菌法,通过已获得的转编码Harpinxoo的基因hpalxoo的棉花材料、其出发品种与棉花黄萎病菌互作,采用细胞学染色等方法显微观测棉花叶片组织细胞是否会对棉花黄萎病菌产生microHR等细胞学抗病反应表型。实验结果证明,导入Harpin蛋白的转基因棉花,氧化带与伤口间细胞具有明显的microHR,非转基因棉花无此现象,表明棉花黄萎病菌激发了转基因棉花基本的抗病防卫反应。

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