外源木聚糖酶基因atx在水稻中的表達及其轉(zhuǎn)基因后代特性研究.pdf

1、木聚糖酶(EC3.2.1.8)可以催化水解木聚糖，對植物細胞壁的降解起著關(guān)鍵作用，目前應(yīng)用廣泛。本研究以水稻成熟胚的愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體，采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將具有較高的熱穩(wěn)定性和催化活性的雜合木聚糖酶基因atx導(dǎo)入水稻(中花11)中。經(jīng)過潮霉素抗性檢測、PCR鑒定和Southern雜交分析，證實目的基因已經(jīng)整合到轉(zhuǎn)基因水稻基因組中。RT-PCR及熒光定量PCR(FQ-PCR)分析結(jié)果顯示，外源木聚糖酶基因能夠在CaMV35S啟動子的引導(dǎo)

2、下在轉(zhuǎn)基因水稻中正常轉(zhuǎn)錄，且不同轉(zhuǎn)基因水稻株系中木聚糖酶基因atx的表達水平不同。轉(zhuǎn)基因水稻能夠正常生長和繁殖，本研究進一步以轉(zhuǎn)木聚糖酶基因水稻與中花11野生型植株為試驗材料，通過比較它們的一些生理生化指標的差異，來研究轉(zhuǎn)木聚糖酶基因水稻的部分特性，進而分析外源木聚糖酶基因的表達對水稻生理生化的影響。在各個生長期，轉(zhuǎn)基因植株在外部表型上和野生植株沒有形態(tài)學(xué)上的差異，且轉(zhuǎn)基因植株在株高、穗長、分蘗數(shù)方面和野生植株也不存在顯著差異，說明外源

3、木聚糖酶基因atx的表達對水稻表型并無太大影響。灌漿期之前的轉(zhuǎn)基因水稻葉片中的木聚糖酶活性均顯著高于野生型植株，且不同的轉(zhuǎn)基因株系木聚糖酶活性不同。證實了本研究中的表達酶具有正常的生物學(xué)活性。進一步說明該木聚糖酶基因可以在轉(zhuǎn)基因水稻中正常表達。另外，轉(zhuǎn)基因植株和野生植株的木聚糖酶酶活都隨著水稻的生長而逐漸降低，其中苗期酶活相對比較高，轉(zhuǎn)基因植株‘Xl-3’的酶活性達到3.51 U/g鮮葉片。在分蘗初期、抽穗開花期及灌漿結(jié)實期，轉(zhuǎn)基因植株

4、與野生型對照的凈光合速率(PN)沒有顯著差異；在拔節(jié)孕穗期，轉(zhuǎn)基因植株‘Xl-3’的PN值也與對照無顯著差異，但轉(zhuǎn)基因植株‘X2-5’的PN值高于對照水平。說明外源木聚糖酶基因atx在水稻中的表達并沒有對水稻的光合作用產(chǎn)生負面影響。在單株穗數(shù)、每穗飽滿粒數(shù)、結(jié)實率方面，轉(zhuǎn)基因植株與野生植株也沒有顯著差異。雖然在千粒重方面，轉(zhuǎn)基因植株比野生植株低了些；但在每穗總粒數(shù)方面，轉(zhuǎn)基因植株均顯著高于野生植株。因此，轉(zhuǎn)基因植株與野生植株的最終平均產(chǎn)

5、量并沒有太大區(qū)別。說明外源木聚糖酶基因atx的表達并沒有對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。對于細胞壁組分，在根部方面，與野生植株相比，轉(zhuǎn)基因植株的根部細胞壁多糖，包括果膠、半纖維素1和半纖維素2，均沒有明顯變化。在葉片方面，轉(zhuǎn)基因植株的細胞壁果膠含量也與野生植株的無顯著差異；但轉(zhuǎn)基因植株'X2-5’的葉片細胞壁半纖維素1含量比野生植株低了約25.5％，其半纖維素2含量則與野生植株的無顯著差異。這些結(jié)果表明，外源木聚糖酶基因atx在水稻中的表達不會