基本信息
- 项目名称：
- 农杆菌介导的RS-AFP2基因转化尾叶桉的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 桉树是世界三大经济树种之一，我国桉树人工林面积已达到313万hm2，占国内纸浆用材生产量的50%以上。随着种植面积的不断扩大，桉树病虫害日趋严重。利用基因工程育种技术培育广谱抗病桉树新品种，可弥补常规育种技术的不足，缩短育种周期，加速优质、高抗新品种的选育进程。 开展桉树抗病转基因研究，获得诱导型表达广谱抗病的桉树新种质，有重要的利用价值与应用前景。
- 详细介绍：
- 桉树是世界三大经技树种之一，我国桉树人工林面积已达到313万hm2，占国内纸浆用材生产量的50%以上。随着种植面积的不断扩大，桉树病虫害日趋严重。利用基因工程育种技术培育广谱抗病桉树新品种，可弥补常规育种技术的不足，缩短育种周期，加速优质、高抗新品种的选育进程。 本研究以尾叶桉种子苗下胚轴为外植体，通过对遗传转化条件的优化，建立了尾叶桉高效再生及遗传转化体系。将萝卜抗真菌蛋白（RS-AFP2）基因置于真菌诱导型启动子prp1-1调控下转化尾叶桉，PCR和RT-PCR检测表明，RS-AFP2基因已整合到尾叶桉基因组中，受疫霉菌诱导表达；转化植株离体叶片抗病性检测发现，对疫霉菌具有较好的抗性，抗性相关酶活测定表明，接种疫霉菌前后，PAL、POD、PPO活性变化幅度都小于对照。 开展桉树抗病转基因研究，获得诱导型广谱抗病的桉树新种质，有重要的利用价值与应用前景。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 以尾叶桉U6无性系种子萌发下胚轴为外植体，通过对预培养时间、侵染液pH以及共培养时间等遗传转化条件优化，建立尾叶桉遗传转化体系。PCR和RT-PCR分析表明RS-AFP2基因已整合到尾叶桉基因组中，并在prp1-1启动子下得到表达；在转RS-AFP2尾叶桉离体叶片抗病性检测中发现，转化植株对疫霉菌具有较好抗性。酶活测定结果显示转化植株在接种疫霉菌前后，PAL、POD、PPO活性变化幅度小于对照组。
科学性、先进性及独特之处
- 1、以尾叶桉U6无性系种子萌发的下胚轴为外植体，通过对预培养时间、侵染液pH和共培养时间等遗传转化条件的优化，建立尾叶桉遗传转化体系。2、经农杆菌介导转化法将prp1-1启动子诱导表达的RS-AFP2基因转化尾叶桉，PCR和RT-PCR分析表明RS-AFP2基因已整合到尾叶桉基因组中，并在prp1-1启动子下表达；在转RS-AFP2尾叶桉离体叶片的抗病性检测发现，转化植株对疫霉菌具有较好抗性。
应用价值和现实意义
- 桉树因生态适应性广、速生、抗逆性强、用途广泛等优点，已被世界热带、亚热带地区广泛引种栽培，是世界三大速生树种之一。伴随着大面积桉树林的营造，桉树病虫害的危害日趋严重。利用化学方法进行防治效果不显著，加之对环境的副作用大，因此，培育广谱抗病新品种是其解决的根本措施。由于桉属树种的杂种后代严重分离变异，利用基因工程育种可弥补常规育种技术的不足，缩短育种周期，加速优质、高抗新品种的选育进程。。
学术论文摘要
- 本研究以尾叶桉U6无性系种子萌发的下胚轴为外植体，通过对预培养时间、侵染液pH以及共培养时间等遗传转化条件的优化，建立了尾叶桉遗传转化体系。PCR和RT-PCR分析表明，RS-AFP2基因已整合到尾叶桉基因组中，并在prp1-1启动子的启动下得到表达；在转RS-AFP2尾叶桉离体叶片的抗病性检测中发现，转化植株对疫霉菌具有较好的抗性。酶活测定结果显示，转化植株在接种疫霉菌前后，PAL、POD、PPO活性变化幅度都小于对照组。
获奖情况
- 2011年获得广东省第十一届“挑战杯”竞赛三等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 祁述雄.中国桉树[M].北京:中国林业出版社,2OO6 [2] 欧阳乐军,曾富华.桉树分子育种研究进展[J].分子植物育种,2008,6(6):1146 ~ 4452. [3] 黄真池,余秋梅,欧阳乐军,等.一种木本植物RNA和DNA的简捷提取方法[J].湖北农业科学,2010(49)4:773-774,784 [4] S. Agarwal. Increased antioxidant activity in Cassia seedlings under UV-B radiation [J]. Biologia Plantarum, 2007, 51: 157-160. [5] 黄真池,欧阳乐军,曾富华,等.尾叶桉的不同类型愈伤组织芽分化与某些相关生理生化指标的关系[J].植物生理学通讯,2010,46(2):147~149. [6] Z.-C.HUANG, F.-H.ZENG and X.-Y. LU.Efficient regeneration of Eucalyptus urophylla from seedling-derived hypocotyls[J]. Biologia Plantarum, 54 (1): 131-134, 2010 [7] 韦大器,时群,李栒.抗生素对尾巨桉愈伤组织的诱导和再生植株的影响[J].植物生理学通讯,2007, 43(4):719~720. [8] 赖家业,石海明,刘凯,等. 尾巨桉遗传转化系统建立的研究[J].四川大学学报,2007, 44(2): 415~419. [9] Jung W.J., Jin Y.L., Park R.D., et al.. Treatment of Paenibacillus illinoisensis suppresses the activities of antioxidativeenzymes in pepper roots caused by phytophthora capsici infection[J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology,2006,22:901-907
同类课题研究水平概述
- 桉树原产澳大利亚，是桃金娘科（Myrtaceae）桉树属（Eucalyptus）植物的统称，有1039个种、亚种和变种。据统计，全世界桉树人工林面积超过2000万hm2，目前已成为世界公认的三大人工林树种之一（Dibax et al., 2010）。中国引种桉树已有120年历史，在17个省（区）种植，每年新营造桉树林达10万hm2，到2010年，我国桉树人工林面积已达到313万hm2，占全国人工林面积的5%以上，年生产木材近4000万立方，占国内自主生产纸浆材的50%以上，每年带来的经济效益多达两千亿元。据研究，每生产1公斤干物质，桉树消耗水785升，而松树则消耗1538升，桉树单位收获量消耗水分是松树的51%，且年蒸腾量只占降水量的1/3。因此，桉树对涵养水源，改善环境方面发挥着重要的生态效益和社会效益。 近年来，由于桉树大面积种植和新品种的引入，桉树青枯病等细菌性病害流行也愈加严重，成为桉树人工林发展的重大障碍（吴志华等，2007）。到目前为止，我国已发现桉树病害约33种，危害严重的有青枯病、焦枯病、猝倒病等细菌型病害，其中又以桉树青枯病和焦枯病威胁最大。在桉树育种工作中，急切的需要培育出速生、抗病的桉树新品种。但由于桉树生长周期长，遗传杂合性高，许多重要性状属于多基因控制的数量性状，遗传机理不明，利用常规育种手段往往难以满足不同目的定向培育桉树新品种的要求。因此人们将研究重点及成功希望寄托于现代分子生物学技术手段，尤其利用基因工程技术手段培育桉树新品种，来解决常规遗传育种方法很难解决或根本解决不了的问题。利用现代分子生物学技术进行桉树遗传育种具有高效性和针对性，可弥补常规育种技术的不足，缩短育种周期，加速优质、高抗新品种的选育进程。目前桉树基因工程育种研究工作开展不是很多，大多数研究还处在实验室研究阶段，目的基因转化成功并得到转基因苗植株的报导较少。桉树遗传转化率比较低，目的基因载体构建、转化、表达及检测技术需进一步完善，急需建立成套的桉树外源基因高效转化、可控表达的载体系统，形成从基因分离、转化、基因可控表达到转基因功能鉴定的完整技术体系。将萝卜抗真菌蛋（RS-AFP2）基因其置于受病原诱导的启动子之下，当病原菌侵染转基因植物时，感染部位组织细胞基因受诱导高水平表达，直接或间接地引起植物过敏性死亡反应或抑制病原菌的生长，从而使桉树获得广谱抗病性。
