同源異型盒基因PttKN1在幾種花卉植物中的遺傳轉(zhuǎn)化及其功能研究.pdf

1、植物的形態(tài)發(fā)生可以追溯到頂端分生組織活性。在目前已鑒定參與分牛組織活性調(diào)控的眾多基因中，KNOX基因(KNOTTED1-like homeobox genes)被認(rèn)為是非常重要的一員。目前，關(guān)于KNOX基因研究的主要結(jié)果來自于草本植物，對(duì)木本植物來源的KNOX基因功能還知之甚少。為了進(jìn)一步研究木本植物來源的KNOX基因在植物形態(tài)發(fā)生和分生組織調(diào)控中的作用，以及探討通過轉(zhuǎn)基因途徑篩選新、奇、特花卉植物品系的可能性，本研究采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的葉

2、盤法和花序浸染法，用來自楊樹維管束形成層的一個(gè)KNOX同源基因，PttKNI(Populus tremula×tremuloidesKNOTTED1)轉(zhuǎn)化花卉植物竹節(jié)海棠、紅葉甜菜和彩葉草，獲得了許多表型上與野生型明顯不同的植株，進(jìn)而從形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)及分子牛物學(xué)水平分析了PttKNI基因的異位表達(dá)對(duì)這些植物發(fā)育的影響，其主要結(jié)果如下： 1.采用葉盤轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化竹節(jié)海棠，初選共獲得168株卡那霉素抗性植株，表型表現(xiàn)為葉緣缺刻

3、型、杯狀葉型、異常葉序型、異源小葉型、珊瑚型等，其中異源小葉型具有一定的觀賞價(jià)值。每種類型隨機(jī)取兩株進(jìn)行RT-PCR分析，初步表明PttKNI基因已經(jīng)插入到這些“轉(zhuǎn)基因”植株基因組中；石蠟切片和掃描電鏡分析顯示，異源小葉型植株的葉片表面和葉序異常型植株的莖上均有異源分牛組織形成。 2.采用花序浸染法首次轉(zhuǎn)化非十字花科植物紅葉甜菜，初選共獲得132株卡那霉素抗性植株，其中綠色苗65株，紅色苗67株。綠色苗中表型有三予葉型、花莖頂端

4、產(chǎn)生新莖型、多主花序莖型、扁花序莖型、異源芽花序莖型和類野牛型，頻率分別為0.12％、0.18％、0.18％、0.13％、0.12％和3.18％；紅色苗中表型有單子葉型、三子葉型、四子葉型、子葉融合型、下胚軸異常型、葉皺縮型、葉緣缺刻型、扁花序莖型和多主花序莖型，頻率分別為0.18％、0.72％、0.06％、0.12％、0.06％、1.62％、0.96％、0.26％和0.06％，其中綠色類野牛型植株具有一定的觀賞價(jià)值；對(duì)紅色二子葉型、子

5、葉融合型和下胚軸異源分生組織型各一株進(jìn)行PCR分析，其結(jié)果均顯示相同的PCR特異條帶；以綠色形態(tài)正常型植株進(jìn)行自交，后代均表現(xiàn)為綠色；以野牛型(紫紅色)為母本，綠色形態(tài)正常株為父本，其后代均表現(xiàn)為紫紅色；以綠色形態(tài)正常株為母本，野牛型為父本，后代紫紅色與綠色苗大致比例為3:2;綠色形態(tài)正常株內(nèi)源激素分析表明，生長素水平與野生型基本相當(dāng)，細(xì)胞分裂素水平比野牛型稍高；電子顯微鏡觀察綠色形態(tài)正常株葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，同野生型相比，葉綠體內(nèi)部基粒類

6、囊體的數(shù)目有所增加；對(duì)紅色三子葉苗的顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，頂端分生組織形態(tài)由原來的橢圓形改變?yōu)槿切?，下胚軸導(dǎo)管之間形成約120度的夾角(野生型中為平行排列)；內(nèi)源激素測定還顯示，紅色三子葉型的生長素水平約為野生型植株的二倍。 3.用花序浸染法轉(zhuǎn)化非十字花科植物彩葉革，初選共得到15株卡那霉素抗性植株，表型有葉面結(jié)瘤型、葉表凹凸型、葉緣缺刻型、株形簇牛型、葉序輪牛(六棱形莖)型，頻率分別為1.0％、0.67％、2.33％、0.67％