利用BIBAC文库建立胡杨转化基因组学平台及鉴定胡杨耐盐基因(簇)的研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 10次 | 上传用户:lpflpf7337
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胡杨(Populus euphratica Oliv.)是杨柳科(Salicacae)杨属中最为古老的一个种,是典型的耐盐多年生木本植物。胡杨作为我国西北干旱盐碱荒漠地带能够成林的唯一高大乔木树种,具有耐盐碱、耐旱、抗热等特点,对生态脆弱地区生态环境的稳定性发挥着重要作用,因此胡杨被广泛认为是研究木本植物抗逆分子机制的理想模型系统。双元细菌人工染色体(binary bacterial artificial chromosomes,BIBAC)文库适用于大片段DNA通过农杆菌介导转化拟南芥等植物而建立。转化基因组学(transgenomics)研究平台为分离、鉴定基因(簇)提供了新的手段。本研究以耐盐性强的木本植物胡杨为研究材料,构建了胡杨BIBAC文库,以模式植物拟南芥为受体进行胡杨大片段DNA转化,从而初步建立了胡杨转化基因组学研究平台,进一步筛选胡杨特异的基因(簇)。取得了如下结果:1.构建了胡杨BIBAC文库,库容为55,296个单克隆,平均插入片段大小为127kb,覆盖了大约13倍胡杨基因组序列。同时对文库的质量进行了检测,其结果显示文库构建稳定可用于后续研究;2.完成了全部BIBAC克隆的质粒提取,并将20,000个克隆电转到农杆菌GV3101中,其中3687个克隆转化了拟南芥,得到了1160个克隆的转基因拟南芥阳性植株,从而初步建立了胡杨转化基因组学研究平台;3.相比较于野生型拟南芥,在得到的1160个克隆的转基因株系中,表型异常的转基因植株的克隆为49个,其中20个克隆的转基因植株表型重复性较高:7个克隆生长高度异常;6个克隆茎发育异常;3个克隆叶形状和颜色异常;2个克隆角果大小和形状异常;1个克隆开花时间异常、根异常;1个克隆转基因拟南芥抗逆性增强;4.通过对其中143个克隆的转基因拟南芥植株进行抗性筛选分析,得到具有较高耐盐能力的转基因植株002A1F06。插入片段的序列长为127,284bp,通过对其序列测定并进行基因分析发现,共有105个基因,其中有多个与盐胁迫响应相关的基因;5.在002A1F06克隆中,8个基因可能与耐盐相关,它们分别是:pyrroline-5-carboxylate基因,ABC transporter ATP-binding protein基因(3个),BolA-like protein基因,osmotically inducible protein C基因,iron transport receptor protein基因和short-chaindehydrogenase基因。本研究证明了利用BIBAC文库建立胡杨转化基因组学研究平台进行胡杨功能基因挖掘的可行性,并通过转基因植物的异常表型分析了胡杨的耐盐基因(簇)。因此胡杨转化基因组学的建立为木本植物功能基因组研究提供了新途径。
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