农杆菌和再生相关基因辅助基因枪转化小麦幼胚效果初探

【作者】 石磊； 刘会云； 陈海强； 王轲； 杜丽璞； 叶兴国；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所/农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程；

【摘要】 【研究背景】转基因技术是实现作物性状定向改良,缩短育种年限的重要技术手段。然而,由于小麦基因组庞大和遗传组成的复杂性,小麦转基因育种一直落后于其他主要粮食作物。目前在小麦遗传转化实践中,主要应用农杆菌介导法进行外源基因的导入,一些实验室也利用基因枪转化法。基因枪法具有操作简便,不受受体基因型和外植体生理状态影响等优点,但存在受体细胞损伤较大、转化效率较低等缺点。农杆菌转化模式植物的效率较高,其中的原因之一是农杆菌侵染植物细胞后在转入T-DNA的同时将VirB、VirD、VirE等效应子蛋白分泌到植物细胞中,与T-DNA形成复合体,协助T-DNA在细胞质中的运输和向基因组上的整合。【材料与方法】基于农杆菌转化的这一特性,我们将农杆菌侵染与基因枪轰击方法组合应用,试图实现小麦遗传转化体系的优化。以Fielder预培养4-6d的幼胚为受体材料,将pAH006载体上包含bar基因表达框和GUS基因表达框的T-DNA区酶切、回收,利用基因枪将T-DNA和携带再生相关基因TaCB1的质粒DNA轰击幼胚愈伤组织。轰击后的愈伤组织立即用农杆菌C58C1侵染5min(基因枪轰击+农杆菌侵染处理),然后共培养2d,恢复培养5 d后在含PPT的培养基上筛选抗性愈伤组织,随后分化抗性再生植株。同时,设置基因枪轰击不进行农杆菌侵染的对照处理。【结果与分析】结果发现,基因枪轰击+农杆菌侵染虽然能够产生抗性愈伤组织和绿芽点,但没有获得再生植株,转化效率为0。相反,单独基因枪轰击获得了较多抗性愈伤组织和阳性植株,转化效率2.22-13.89%,平均转化率6.48%。【结论】结果表明,基因枪轰击+农杆菌侵染处理不能提高转化效率,基因枪转化中利用再生相关基因TaCB1辅助显著提高了线性T-DNA表达框转化小麦幼胚的效率。更多还原