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胞嘧啶甲基化是一个表观遗传过程,它能调节特异组织、特异发育阶段的基因表达。胞嘧啶甲基化是由甲基化转移酶完成的,胞嘧啶甲基化转移酶可以将S—腺苷甲硫氨酸上的甲基转移到双链的胞嘧啶上,在真核生物和原核生物中都存在胞嘧啶甲基化转移酶。目前,甲基化在植物中确切的功能尚未有明确的证据。为了进一步研究甲基化在植物中的作用,本文利用RNAi技术将编码水稻甲基化转移酶OsMET1-1与OsMET1-2的基因同时沉默,通过对转基因植株的表型观察和分子生物学技术检测等,进一步探讨甲基化在植物生长发育中的作用,为阐明甲基化在渐渗诱发的表观遗传变异的原因和机理提供依据。
设计了水稻甲基化转移酶OsMET1-1与OsMET1-2基因的2个RNAi结构并构建串联表达的载体。首先扩增2个短链RNA结构的互补DNA序列,正向序列克隆至载体pKannibal中,反向序列先连入pSp72,再用XhoI—KpnI双酶切连入与pKannibal中正向序列相对的内含子的另一侧,构建重组质粒,酶切鉴定后测序分析并连入植物表达载体pBI121中。测序和电泳检测确立了所构建的水稻甲基化转移酶OsMET1-1与OsMET1-2的2个RNAi串联的表达载体。
以粳稻(Oryza sativa)品种(松前和124)的成熟胚诱导的愈伤组织为受体材料,对组织培养体系及影响遗传转化的因素进行优化,建立了一套农杆菌介导的粳稻遗传转化系统。优化的遗传转化体系为:愈伤组织诱导培养基为N685+2,4—D2mg/L,继代培养基为N6B5+2,4—D1mg/L+NAA0.8 mg/L+KT0.8mg/L,分化培养基为MS合成盐4.4g/L+NAA0.05mg/L+6—BA0.5mg/L+蔗糖30g/L+琼脂6.4g/L+Cef250mg/L,pH5.8。另外,分析了影响根癌农杆菌介导的目的基因转化水稻的多种因素:愈伤组织继代次数、培养基种类、农杆菌侵染外植体时的浓度、共培养时间和干燥处理等。
本实验目前获得10丛转基因植株,其中6丛松前,4丛124,经GFP检测和PCR检测,证明了外源基因已经整合到水稻基因组中,10丛转化植株均为转基因阳性。6丛松前全部结籽,4丛124尚没有结籽,推测有品种差异性。从表型上来看,与经组织培养直接分化得到的非转基因植株相比,转基因植株矮小,分蘖少,部分叶片中间卷曲,开花提前,结籽较少,有的生长期缩短。转基因的124植株表现出高度不育现象,并且部分叶片中间卷曲,生长期偏短,过早衰老。
获得的T1代种子已经种植,进一步的观察和研究正在进行。这些转基因材料有待于进一步的分析和继代培养,为深入研究甲基化在植物生长发育和表观遗传中的作用提供依据。