一、BADH基因转化水稻的方法比较(论文文献综述)
王彦晓[1](2021)在《利用CRISPR/Cas基因编辑技术创建香味玉米》文中研究表明玉米是世界上的一种高产粮食作物,其籽粒和茎中含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、微量元素、纤维素等,具有广阔的开发及应用前景。香味是食品中的一种重要的品质性状,它不仅可以提高消费者的接受程度,还可以提高商品的价值属性。据报道,在香米中含有100多种挥发性化合物,其中2-乙酰基-1-吡咯啉(2AP)是最主要的香味物质。研究发现,香味的产生与甜菜碱醛脱氢酶2(BADH2)有关,BADH2的功能丧失、表达量降低或是弱突变均可导致2AP的产生,从而具有香味。除水稻外,在高粱、大豆、绿豆、黄瓜和椰子中也发现了天然的芳香品种,但是目前在玉米的种质资源库中并没有发现香味玉米品种。CRISPR/Cas基因编辑技术通过对目标基因进行精准编辑,可以实现作物性状的快速改良,目前已成为作物育种的一种新型手段。本研究以普通玉米品种郑58以及糯玉米品种N355、XCW175和LN005M为试验材料,构建了3个CRISPR/Cas载体对香味基因BADH2进行编辑,通过农杆菌介导的玉米遗传转化体系转入玉米的幼胚,最终在不同自交系中得到了具有香味的玉米,创造出具有香味的玉米种质资源。具体研究内容和结果如下:1.通过NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov)网站获得Os BADH2的氨基酸序列,然后与玉米B73蛋白数据库进行Blast比对,最终发现在玉米中存在两个Os BADH2同源基因,分别是位于4号染色体的Zm00001d050339和位于1号染色体的Zm00001d032257,我们分别命名为ZmBADH2a和ZmBADH2b。通过q RT-PCR分析发现,ZmBADH2a和ZmBADH2b在根、茎、叶以及不同授粉时期的种子中都有表达。2.对郑58、N355、XCW175和LN005M的第一、二外显子进行测序,然后与玉米B73数据库进行比对,避免在设计靶点时存在SNP影响编辑效率。为了验证ZmBADH2a基因和ZmBADH2b基因对香味物质的影响,设计了六个sgRNA,分别为sgRNA1、sgRAN2、sgRNA3、sgRNA4、sgRNA5和sgRNA6。以sgRNA1和sgRNA2为靶点构建了同时靶向ZmBADH2a和ZmBADH2b基因的p0593载体,以sgRNA3和sgRNA4为靶点构建了靶向ZmBADH2a基因的p0195载体,以sgRNA5和sgRNA6为靶点构建了靶向ZmBADH2b基因的p1801载体。4.通过农杆菌介导的玉米遗传转化体系对郑58、N355、XCW175和LN005M的幼胚进行遗传转化,在郑58和XCW175中获得了ZmBADH2a编辑植株、ZmBADH2b编辑植株以及ZmBADH2a和ZmBADH2b同时发生编辑的植株,郑58的编辑率为76.92%-100%,XCW175的编辑率为45.83-100%;在N355和LN005M中获得了ZmBADH2a编辑植株,N355的编辑率为81.58%,LN005M的编辑率为23.08%。5.在zmbadh2a突变体、zmbadh2b突变体以及zmbadh2a和zmbadh2b双突变体的E2代纯合植株中各选取3个不同的株系,用GC-MS法检测不同株系种子中香味物质2AP的含量,结果发现在zmbadh2a突变体、zmbadh2b突变体以及野生型的种子中检测不到2AP的存在;在zmbadh2a和zmbadh2b双突变体的鲜食期及成熟期的种子中会检测到不同含量的2AP(0.028-0.723mg/kg)。6.统计了E2代突变株系的株高、叶片数及开花时间,与野生型相比突变株系的株高、叶片数及开花时间并无明显差异,因此BADH2基因突变后对其主要农艺性状并无明显影响。
廖山岳[2](2021)在《基于基因编辑技术定向改良水稻香味和粒型性状》文中研究表明香味赋予水稻更高的商业价值,粒长是提升产量和塑造修长粒型的关键。如何快速选育长粒型香米一直是水稻育种学家们思考的问题。传统育种手段将存在耗时长,附带累赘基因多等缺点,已经难以满足现代化育种需求。新一代基因编辑技术的兴起为育种学家们提供了新的途径,其中CRISPR/Cas9凭借高效简便的优点成为热门的遗传改良工具。本研究以籼稻材料R183、R186和R189为亲本,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定向编辑香味基因Badh2和粒长基因GS3,在保持其他性状不变的前提下,创制长粒型香米品种。主要研究内容如下:1.根据亲本材料的Badh2和GS3等位基因序列,设计四个靶点B1、B2、G1和G2并评估它们的脱靶率和潜在脱靶位点。2.构建4靶点编辑载体CRISPR/Cas9-B1-B2-G1-G2并通过农杆菌介导法转入亲本材料。分别获得18株R183转基因阳性单株,22株R186转基因阳性单株,20株R189转基因阳性单株;转化效率分别为75%、91.7%和83.3%。3.测序结果表明CRISPR/Cas9对T0代的编辑效率达88.9%以上。所有靶点中纯合型突变、双等位型突变和杂合突变出现的概率分别为35.1%、43.4%和20.2%。其中95%的突变由碱基删除或插入构成,突变位点主要分布在距离PAM序列10个碱基的范围内。突变效应分析表明,大部分碱基插入或删除型突变能够引起移码突变,造成氨基酸序列的大面积缺失或改变。4.对T1代米粒香味性状的调查表明,Badh2基因功能缺失提升了米粒的香味程度,检测发现突变株米粒中2-AP含量相较亲本成倍地增加;对粒型性状的调查发现GS3基因功能缺失导致粒长增长、粒宽下降、长宽比提高,显着改变谷粒外观的同时也小幅提高千粒重。5.T1代的T-DNA筛查结果表明,T-DNA在子代中出现了分离,平均分离频率为17%。对11个T1代纯合突变株系的7个潜在脱靶位点进行检测仅发现2处脱靶现象。6.T2代的农艺性状表明,纯合型突变导致的性状改变可以稳定地遗传给自交后代。同时未发现T2代的其他农艺性状与亲本材料有明显不同。本研究为培育高产长粒型香稻提供了借鉴,证明CRISPR/Cas9基因编辑技术是水稻遗传改良的有效工具。
张志斌[3](2021)在《贵州特色稻种资源“贵州禾”香味资源的挖掘和利用》文中进行了进一步梳理水稻香味基因的遗传基础比较复杂,控制水稻香味的基因少则1对,多则2对或更多,针对贵州特色稻种资源贵州禾的不同品种之间的香气评价,我们发现了多种不同的香气类型,如茉莉花型、木兰花型、竹叶清香型和山核桃香型等。已经发现的水稻香味基因Os Badh2基因突变导致水稻产生的香味为爆米花型,根据不同的香味表型可以推断,不同香味类型的水稻品种遗传基础并不相同,可能存在其他基因的调控也会对水稻香味产生影响。因此,对贵州禾这一稻种资源的特殊香型材料的香味组成成分和不同香味物质的遗传机理的研究具有重要的现实意义。本研究通过对收集到的123份贵州禾材料进行人工香味鉴定和香味基因筛选,选出在Os Badh2基因正常表达无突变的材料,并进一步筛选出其中具有特殊香味的香禾品种。利用顶空固相微萃取和气质联用技术对特殊材料香气具体成分进行定量分析,找到特殊香气来源得主要成分,同时对该物质其代谢机理进行研究和验证,尝试找到影响水稻香味的新基因,主要研究结果如下:针对123份贵州禾材料的香味类型评价和香味基因鉴定,结果发现,46份材料属于正常的非香品种;60份材料属于常规香稻品种;17份材料属于特殊香稻品种,其中存在常规香稻的爆米花香气的材料9份,以及其他特殊类型香气8份。结合香味基因鉴定结果发现2份特殊类型的贵州禾材料AC38和AC92。进一步针对这一特殊类型香稻资源进行验证,通过全基因组测序、CDS序列测序以及Os Badh2基因表达量分析,验证贵州禾AC92材料属于Os Badh2基因功能完整,但是仍具有香味物质的材料。通过顶空固相微萃取结合气质联用技术对其挥发性成分进行分析,发现了AC92材料存在一种具有奶油香气的特殊的香味物质2.3-丁二酮。通过对2.3-丁二酮的代谢机理进行研究,找到一条可能的代谢通路。进一步针对该代谢通路上所有物质进行质谱分析,最终判断造成AC92材料出现特殊香味的原因是由2.3-丁二酮大量积累导致,而导致这一变化的代谢通路是催化(s)-2-乙酰乳酸的ALDC酶发生突变导致其催化效率降低,(s)-2-乙酰乳酸则通过非酶促反应生成(R)-3-羟基-2-丁酮的过程中会使2.3-丁二酮大量积累,从而使水稻产生特殊香味。现阶段针对水稻优良品质的研究中除了上述有关水稻香味的研究以外,针对水稻食味品质的研究也尤为重要。而针对食味品质的研究除了其本身品种特性的内在因素外,自然环境、种植技术以及水肥条件等外界因素显得尤为重要。直链淀粉含量、蛋白质含量和RVA谱特征值是评价稻米食味品质优劣的主要生理生化指标,为探究不同生态环境对贵州禾这一稻种资源食味品质的影响,本文在贵州省黔东南州从江县选取了5个不同海拔高度(242 m~857 m)的地点分别种植贵州禾品系中的优良品种苟当2号,对影响稻米食味品质的主要生理生化指标进行变异差异及相关性分析,主要结果如下:苟当2号在5个种植点的直链淀粉含量为1.57%~2.81%之间,蛋白质含量为4.87%~6.15%之间;海拔高度与直链淀粉含量呈显着负相关,与蛋白质含量无显着相关性。海拔高度与RVA谱特征值的各项指标均呈显着或极显着相关性,不同海拔的土壤基本成分与稻米食味品质相关性分析结果表明,氮元素含量与蛋白质含量呈极显着正相关,与直链淀粉含量呈显着正相关。综上,苟当2号材料在从江地区242 m~857 m的海拔范围内食味品质随海拔升高而变优,海拔最高的高岭种植点种植所获食味品质最优。
陈冰[4](2020)在《谷子基因编辑体系的建立及香味基因SiBADH2突变体的获得》文中研究表明谷子(Seteria italica),是世界上最古老的的农作物之一,拥有大量的有益性状,如抗旱性、耐盐性、耐贫瘠性等,去壳后的谷子俗称小米,由于其含有丰富的营养物质,备受人们的青睐。随着人们生活水平的提高,对谷子的品质的要求也有所提高。然而,谷子遗传转化体系是一个世界性难题,到目前国内外还没有建立一个高效的遗传转化体系。本论文以谷子Ci846为研究材料,利用农杆菌介导的方法,建立了一套高效的谷子转化体系。率先在谷子中建立利用成熟的CRISPR/Cas9技术敲除的体系,以水稻香味基因OsBADH2的同源基因SiBADH2为例,成功地在谷子中实现了对SiBADH2基因的敲除。具体研究内容如下:1.针对谷子遗传转化效率低的问题,本论文对谷子转化体系进行了优化,经多次平行对比试验,筛选最佳的处理时间,采用70%的乙醇灭菌1 min,再用20%的次氯酸钠溶液灭菌5 min,在此条件下的染菌率平均为0.52%,发芽率平均为99.83%;选择MS培养基作为基础培养基;培养基中需要添加CuSO4,ZnSO4与2 mg/L 2,4-D,不需要添加KT、脯氨酸与AgNO3;在选择培养基中加入40 mg/L Hyg可提高抗性愈伤率;分化培养基中,可将激素2,4-D(1 mg/L)与KT(1 mg/L)搭配使用;侵染农杆菌浓度为OD600=0.4~0.6,侵染时间为40 min,共培养4天。2.构建3个敲除SiBADH2基因的CRISPR/Cas9敲除载体,即构建3个敲除载体:pRLG103-BADH2-1、pRLG103-BADH2-2与pRLG103-BADH2-3,每个载体含有2个敲除靶点。3.经过遗传转化,仅pRLG103-BADH2-3载体获得22株再生植株,可能因体细胞变异原因,最终收获3株种子。对其进行测序鉴定,获得一批含有载体骨架和无载体骨架的后代。其中获得了2个无载体骨架纯合敲除株系。#20纯合突变体距离ATG 97 bp的位置后缺失99个碱基;#18纯合突变体距离ATG 196 bp的位置插入了一个碱基C。下一步计划评估这2个株系的农艺性状及代谢物的含量。
周岩[5](2020)在《粳稻高效遗传转化体系鉴选及OsBADH2的基因编辑研究》文中研究说明近年来稻米的香味品质是水稻选育的一个重要性状。OsBADH2基因是影响稻米香味的重要基因,选择优质粳稻品种,针对该基因进行基于CRISPR/Cas9技术的基因编辑,有望创制出香味品质优异的粳稻材料。目前基于CRISPR/Cas9技术在水稻中进行基因编辑的研究均取得阶段性进展,但在安全性及基因编辑效率等方面仍需要充分的优化完善。本研究以建立快速、高效粳稻基因组编辑体系为最终目标。开展了围绕OsBADH2基因的敲除编辑研究。在这项研究中,着重鉴选优化了粳稻组培再生体系。验证了高分辨率溶解曲线(HRM)技术在植物基因组编辑子代的检测的可行性,分析了应用HRM技术筛选植物基因编辑材料的优势。在粳稻组培再生体系的鉴选过程中,本研究以降低时间成本为核心,分析了不同培养基组份配比对愈伤组织诱导、愈伤组织增殖、愈伤组织分化、再生苗生根等环节所需时间的多少;对植物常用的两种基因编辑载体转化方案(农杆菌介导的转化、基因枪介导的转化)进行了比较,比较这两种转化方案所需的时间成本及单位时间的转化概率。本研究首先通过分析OsBADH2基因外显子序列的保守性,选择了3个特异性靶点,分别构建了U6启动子驱动的包含不同靶点的gRNA表达盒,并将其连入植物基因编辑表达载体。比较农杆菌转化以及基因枪转化两种方法介导的瞬时转化体系与稳定转化体系,在鉴选后的粳稻再生体系中对12种非香型粳稻品种(JD1-JD12)进行遗传转化,T0代共获得847株再生材料。经高分辨率溶解曲线(High Resolution Melting,HRM)分析和测序验证,24株T0代材料的OsBADH2基因编辑靶点发生了不同类型的编辑。在T1代材料中获得了7类不含转基因成分,且OsBADH2基因靶点纯合的基因编辑后代材料。本研究结果表明基于基因枪介导的瞬时转化体系,转化再生过程中省略了抗性筛选过程,并辅以高效的HRM检测,能够在T1代即获得位点发生纯合编辑且无转基因成分的基因编辑后代材料。本研究获得的OsBADH2基因编辑的“吉粳88”“JD(1-10)”后代材料也为培育香味品质改良的粳稻品种提供了新材料。
刘俊雄[6](2020)在《利用基因编辑技术改良多年生稻品质性状》文中研究指明随着生活水平的提高,人们对稻米食味品质的要求也越来越高。稻米香味性状和咀嚼口感是稻米食味品质的重要评价指标,香稻和糯稻的培育是提高稻米附加值进而提高农民种粮积极性的有效手段。具有轻简化优势的多年生稻技术是水稻生产体系的重要补充,体现出了较强的应用潜力,而多年生稻米品质性状的改良可以进一步促进多年生稻的应用。随着众多基因功能的验证和相关功能标记的开发,分子标记辅助选择育种在作物育种中的地位也日益凸显。香稻育种面临遗传背景来源单一的瓶颈大大制约了香稻的育种进程。发掘和利用香稻种质资源,扩大香稻遗传多样性,利用分子标记辅助选择培育多年生香稻是提高多年生稻应用潜力的重要手段。本论文利用已知水稻香味基因Badh2的分子标记,分析了来自世界各地的817份水稻种质资源及25份野生稻祖先的Badh2基因型,研究结果表明:普通野生稻和尼瓦拉野生稻均为野生型Badh2,表明香味性状是在栽培稻驯化过程中由香味基因Badh2自然突变产生;本研究筛选到83份品种具有突变型Badh2基因,并通过人工咀嚼法对这83份稻米进行了香味性状鉴定,结果表明有28份稻米具有明显的香味性状,其中籼稻为20份,粳稻7份,中间型1份,并且籼稻香味浓郁程度普遍高于粳稻,推测Badh2受遗传背景影响而导致2-乙酰-卜吡咯啉在籽粒中积累量不同。本研究鉴定的香稻种质资源将为开展多年生稻米香味性状遗传改良提供重要材料支撑。随着基因编辑技术的飞速发展,利用基因编辑技术对作物进行定向改良的逐渐显示出其应用前景。本研究通过基因编辑技术对多年生稻(PR23和云大107)分别进行香味香味基因Badh2和直链淀粉合成基因Wx的定点编辑,以期进一步改良PR23香味性状和降低云大107的直链淀粉含量。本研究分别构建了Badh2和Wx的CRISPR/Cas9基因编辑载体,分别对PR23和云大107进行遗传转化,获得了21个PR23-Badh2-Cas9转基因株系(T0代)和23个云大107-Wx-Cas9转基因株系(T0代)。分子检测表明,21个PR23-Badh2-Cas9转基因株系中,6个株系发生了不同类型的突变,并且香味表型分析显示,其中4个株系稻米产生了不同程度的香味。23个云大107-Wx-Cas9转基因株系中,8个株系产生了突变,稻米外观性状分析发现,其中5个株系稻米种子呈现乳白色,猜测直链淀粉含量显着降低。本研究结果证明,定点编辑多年生稻PR23和云大107的Badh2和Wx基因可以定向改良它们的香味性状和直链淀粉含量,提高多年生稻米品质。本研究结果为进一步培育优质的多年生稻品种和提高多年生稻应用潜力提供技术和材料支撑。
黄思奇[7](2020)在《转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质及微生物的影响》文中研究说明转甜菜碱醛脱氢酶(Betaine Aldehyde Dehydrogenase,BADH)基因玉米是具有抵御干旱、高盐和高渗透压等非生物胁迫功能的转基因作物,可有效应对土壤盐渍化造成的作物品质下降及减产等问题,但是随着转BADH基因玉米的大面积种植,玉米秸秆残体在土壤中的降解过程及其对土壤生态系统的影响和潜在的生态风险尚未进行研究。本研究选用了4种玉米秸秆,分别为中性土壤种植的转BADH基因玉米BZ-136的秸秆(NB)和非转基因玉米Zheng58的秸秆(NZ)以及盐碱土壤种植的转BADH基因玉米BZ-136的秸秆(AB)和非转基因玉米Zheng58的秸秆(AZ),将NB和NZ埋于中性土壤中进行降解试验后获得土壤样本SNB和SNZ,AB和AZ埋于盐碱土壤中进行降解试验后获得土壤样本SAB和SAZ。随后对秸秆的基本性质和降解速率、土壤化学性质、土壤酶活性、微生物活性及细菌和真菌群落组成进行测试和分析,分别用PICRUSt和FUNGuild对细菌和真菌的基因组进行功能预测,主要研究结果如下:(1)转BADH基因玉米秸秆与非转基因玉米秸秆基本性质的比较转BADH基因玉米秸秆AB降解速率在前期显着高于非转基因玉米秸秆(p<0.05),但是纤维素分解量与非转基因玉米秸秆没有明显差异。不同土壤中转基因玉米秸秆的碳分解速率在前期都大于非转基因玉米秸秆(p<0.05),秸秆AB的氮分解速率也显着高于秸秆AZ(p<0.05),不同秸秆的磷和钾的分解速率没有差异。无论是收获自中性土壤还是盐碱土壤的转基因玉米秸秆中甜菜碱(GB)含量都高于非转基因玉米秸秆(p<0.05),且随着时间延长呈下降趋势,最终不同玉米秸秆间GB含量的差异消失。(2)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质的影响与非转基因玉米秸秆相比,转BADH基因玉米秸秆的降解会使土壤p H和电导率小幅下降,但是这些影响并不显着。转基因玉米秸秆不会引起土壤有机碳、全氮、速效钾和缓效钾的含量发生明显变化,但是会在降解前期使土壤碱解氮、全磷和速效磷的含量分别提高9.93mg·kg-1-14.68 mg·kg-1、0.09 g·kg-1-0.14 g·kg-1和8.02 mg·kg-1-11.58 mg·kg-1(p<0.05)。(3)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤酶活性的影响在含转BADH基因玉米秸秆的土壤中,脲酶活性在90天、120天和150天时都显着提高(p<0.05),而蔗糖酶和碱性磷酸酶活性只在前期提高(p<0.05),纤维素酶的活性有所提高但不显着(p>0.05),蛋白酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和中性磷酸酶的活性变化不明显。(4)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤微生物活性的影响在转BADH基因玉米秸秆降解前期,土壤微生物量碳显着提高(p<0.05),秸秆AB还会提高微生物量氮(p<0.05)。SNB和SAB的细菌数量在30天时达到峰值,分别为5.06×107CFU·g-1和4.47×107 CFU·g-1,而后缓慢下降,在30天和60天时分别显着高于SNZ和SAZ(p<0.05)。转基因玉米秸秆处理的土壤的真菌数量变化呈先上升再缓慢下降的趋势,在前期有所提高,但是仅在90天时SAB与SAZ之间的真菌数量才存在显着差异(p<0.05)。好氧纤维素分解菌数量也有所增加但不显着(p>0.05)。(5)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤细菌群落的影响转BADH基因玉米秸秆的降解会提高某些时期土壤细菌群落的OTUs数目,对Shannon和Chao1指数没有影响。在60天时,SNB和SAB中Proteobacteria门相对丰度分别提高了4.29%和2.96%(p<0.05),SAB中Limnobacter属和Lysobacter属相对丰度比SAZ高0.011%和3.61%(p<0.05),在90天时,前者的Bacillus属的相对丰度高于后者(p<0.05),但是主坐标分析(PCo A)结果显示不同秸秆处理的土壤的细菌群落组成在整体上是不存在明显差异的。PICRUSt分析表明SNB与SNZ中的细菌代谢功能在整个降解时期不存在明显差异,而SAB与SAZ在120天时差异显着(p<0.05)。(6)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤真菌群落的影响转BADH基因玉米秸秆AB降解60天时,土壤真菌群落OTUs数目和Chao1指数分别显着提高127和145(p<0.05),180天时Shannon指数显着提高1.31(p<0.05)。所有处理土壤中真菌群落组成在门水平上总体相似,而在属水平上Mortierella、Bullera和Cyphellophora、Truncatella和Sebacina的相对丰度分别在30、60和90天时出现变化(p<0.05)。FUNGuild结果显示含转基因玉米秸秆土壤真菌的Endophyte-Litter Saprotroph-Soil Saprotroph-Undefined Saprotroph guild的相对丰度在30天时增加了0.63%(p<0.05),Plant Pathogen guild的相对丰度在60天时增加了11.68%(p<0.05),Ectomycorrhizal guild的相对丰度在120天时降低了0.13%(p<0.05),这些变化都是暂时的。
高慧娟[8](2019)在《梭梭适应模拟干旱的差异表达基因分析及HaASR基因的功能鉴定》文中认为我国荒漠化土地达261.2万km2,占国土面积的27.2%,已成为世界上受干旱与荒漠化影响最为严重的国家之一。在长期的演变过程中,植物逐渐形成了各种机制来适应干旱环境。藜科梭梭属植物是沙漠地区特有的超强抗逆小乔木,有着“沙漠卫士”的美誉。然而,目前关于梭梭适应干旱环境的机制尚不清楚,特别是分子生物学方面的研究很少。分析梭梭的抗逆机制,挖掘胁迫响应基因,对于优良牧草和农作物的遗传改良和生态环境恢复重建具有重要意义。因此,本研究以梭梭为材料,首先对模拟干旱(-0.75 MPa)处理下的梭梭幼苗进行转录组(RNA-seq)测序分析,解析其干旱胁迫响应通路,挖掘其重要的抗旱相关候选基因;并以模拟干旱胁迫下显着上调的HaASR1和HaASR2(abscisic acid,stress and ripening)基因为研究重点,克隆了它们的全长,分析了它们在拟南芥抵御非生物胁迫过程中的作用。取得如下主要结果:1.通过对梭梭进行RNA-seq分析,得到了平均长度为680 bp的Unigenes87,109个,同时鉴定到13,486个SSRs。DGE分析发现,模拟干旱处理下地上部分总共有3,353个差异表达基因(DEGs),6和24 h下分别有811和1,220个基因上调表达;根部总共有4,564个DEGs,6和24 h下分别有508和1,219个基因上调表达,其中上调基因主要富集在茉莉酸、乙烯、水杨酸刺激响应、类黄酮代谢以及氧化和渗透胁迫响应通路。2.模拟干旱处理下,梭梭地上部与多酚氧化酶(PPO)、花青素合成以及谷胱甘肽过氧化物酶途径(GPX)相关的基因大多数呈上调表达,说明PPO、花青素以及GPX在梭梭地上部响应氧化胁迫过程中发挥主要作用。根部与超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸(AsA)、花青素合成以及GPX途径相关的基因大多数呈上调表达,说明干旱初期梭梭根部具有较强的的抗氧化能力来缓解活性氧造成的伤害。3.模拟干旱处理下,地上部与乙烯、脱落酸(ABA)和茉莉酸合成相关的基因大多数都上调表达,使之积累了较高水平的ABA、乙烯和茉莉酸。梭梭根部,氨基环丙烷羧酸氧化酶(ACO)和脂氧合酶(LOX)基因上调数目最多,且氨基环丙烷羧酸合酶(ACS)和丙二烯氧合酶(AOS)基因均上调表达。与光合相关的DEGs在6 h下有20个上调,22个下调,其中与叶绿素合成、细胞色素B6/F复合物以及光系统II相关的基因大多数呈上调表达,叶绿素降解基因大多数下调表达,说明干旱胁迫初期梭梭通过维持叶绿素和光合电子传递的稳定来保持一定的光合效率。4.模拟干旱处理下,地上部编码胚胎发育晚期蛋白(LEA)、ASR、海藻糖磷酸合酶(TPS)、甜菜碱醛脱氢酶(BADH)、磷酸乙醇胺甲基转移酶(PEAMT)以及甘露醇脱氢酶(MDH)蛋白的基因几乎全部上调表达,说明干旱胁迫下梭梭地上部积累了大量的LEA、ASR、海藻糖、甜菜碱以及甘露醇来应对渗透胁迫。梭梭根部编码LEA、ASR、△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和TPS蛋白的基因大多数都呈上调表达,说明LEA、ASR、P5CS和TPS在梭梭根部应对渗透胁迫过程中发挥着重要作用。5.克隆得到了全长382 bp、ORF长为333 bp的HaASR1基因,全长479 bp、ORF长为324 bp的HaASR2基因。HaASR1和HaASR2均属于高亲水性蛋白,含有高度保守的ABA/WDS结构域。两个基因主要在根中表达,并受盐和干旱显着诱导。亚细胞定位发现HaASR1和HaASR2蛋白定位于烟草下表皮整个细胞内;通过酵母系统以及双分子荧光互补(BiFC)实验,发现HaASR1与HaPrxQ、HaBADH存在互作,HaASR2与HaNHX1存在互作。在此基础上,构建HaASR1和HaASR2过表达载体,并分别转化入拟南芥。6.HaASR1过表达植株中AtALDH10A9(与HaBADH同源性较高)和AtPrxQ(与HaPrxQ同源性较高)的表达显着高于野生型。ABA处理下,过表达HaASR1促进了拟南芥种子萌发和幼苗生长,减少了其对外源ABA的敏感性。NaCl处理下,过表达HaASR1增加了叶片脯氨酸和甜菜碱积累而降低了渗透势,降低了质膜透性,维持了体内水分含量、叶绿素含量、光合能力和植株的生长,从而提高了植株的耐盐性。干旱处理下,过表达HaASR1降低了叶片失水速率,增强了植株持水性,维持了体内水分稳定;降低了AtABA1和AtAAO3的表达,减少了ABA积累从而延缓了植株对干旱的感知;促进了AtCAT2、AtAPX1和AtPrxQ的表达,减少了H2O2积累,保护了叶肉细胞和叶绿体免于损伤,从而维持了光合能力和植株生长。7.HaASR2过表达植株中AtNHX2(与HaNHX1同源性较高)的表达显着高于野生型。ABA处理下,过表达HaASR2促进了种子萌发和幼苗生长,减少了对ABA的敏感性。NaCl处理下,过表达HaASR2增加了叶片脯氨酸含量,降低了渗透势,维持了体内水分含量;降低了质膜透性;维持了叶绿素含量、光合能力和植株的生长,从而提高了植株的耐盐性。干旱处理下,过表达HaASR2减少了叶片失水速率,增加了叶片脯氨酸和甜菜碱积累从而降低渗透势,维持了体内水分稳定;降低了AtABA1的表达,减少了ABA积累,延缓了植株对干旱的感应;促进了AtCAT2和AtAPX1的表达,降低了H2O2积累和质膜透性,增强了植株抗氧化能力,从而维持了光合能力和植株生长。以上结果表明,抗氧化蛋白(PPO、花青素、GPX、SOD和AsA)、茉莉酸、乙烯、ABA和渗透调节物(LEA、ASR、海藻糖、甜菜碱、脯氨酸和甘露醇)在梭梭响应渗透胁迫中发挥着重要功能;HaASR1和HaASR2在植物适应盐和干旱胁迫过程中发挥了重要作用。研究结果为阐明梭梭适应逆境的分子机理和挖掘其抗旱耐盐相关的重要功能基因奠定了一定的基础,为优良牧草和农作物的遗传改良提供了基因资源。
于梅梅[9](2019)在《利用CRISPR/Cas9技术改良稻米外观和食味品质的研究》文中研究说明水稻是重要的粮食作物之一,粮食产量的高低与国家粮食安全和人民生活水平紧密相连。随着生活水平的提高,人们不再仅仅满足于解决温饱问题,对稻米品质的要求也日益提高,这促使科学家们对我国稻米品质越来越重视。稻米品质主要包括碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质4方面。近年来,随着水稻功能基因组和测序技术的快速发展,水稻稻米品质相关基因的研究取得了较大进展,并开发了一系列的功能标记应用于优质稻米品种培育。随着分子生物学技术的不断发展和完善,分子标记辅助选择(MAS)、基因编辑等技术也越来越多地应用在优质稻米品种的研究和培育中。本研究构建了SSSⅡ-2、BADH2、SGS划、W基因的CRISPR/Cas9载体,利用农杆菌介导的转化获得转基因植株,并对转基因水稻中目的基因表达量、稻米理化特性和转基因植株农艺性状进行了分析。具体结果如下:1.成功构建 pB-SSSⅡ-2/BADH2、pB-GS9/BADH2/Wx 和 pCXUN-BE3-Wx 三种载体,并将目标片段转入受体亲本,经检测表明我们成功获得目的基因编辑的转基因植株。2.Real-time PCR分析结果表明,转基因植株胚乳中目的基因的表达与未转化对照相比,各转化子均有极显着的降低。3.通过对成熟稻米的品质分析表明,SSSⅡ-2转基因水稻的直链淀粉含量和胶稠度与受体亲本相比无明显变化。Wx基因的转基因水稻的直链淀粉含量较受体亲本明显下降,胶稠度与受体亲本相比均明显升高,说明转基因水稻的米质变软。4.通过淀粉粘滞性谱分析结果表明,SSSⅡ-2和BADH2基因编辑株系较亲本无明显变化。Wx基因的转基因水稻的糊化温度较受体亲本都有所降低,其中崩解值相对亲本都有所增加,消减值与回复值与亲本相比都要降低。这表明米质与亲本相比变软、更易糊化、有弹性,稻米的食味品质得到了改善。5.通过传统方法鉴定转基因株系香味说明,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术编辑BADH2使转基因水稻具有香味。6.转基因水稻在株高、株形均无明显变化。载体为pB-GS9/BADH2/Wx的转基因株系中,Wx基因发生突变的转基因株系的种子垩白度较高。载体为pB-SSSⅡ-2/BADH2和pCXUN-BE3-Wx的转基因株系种子垩白度都较低,与受体亲本一致。GS9基因转基因各株系的种子和糙米粒长均为极显着增加,转基因株系中粒宽极显着减小,粒厚均为极显着减小,百粒重变小。
张盼娃[10](2018)在《矮沙冬青甜菜碱醛脱氢酶基因(AnBADH)转化玉米》文中进行了进一步梳理干旱是限制玉米生长和发育的主要非生物胁迫之一。培育玉米耐旱品种是克服干旱威胁最为经济有效的措施。但是,玉米对水分敏感,耐旱性强的种质资源缺乏,常规育种方法对耐旱性的改良进展不大,难以满足农业生产的需求。转基因技术可克服物种间的生殖障碍,转化利用其他物种的耐旱基因,为耐旱玉米品种的培育提供了新的途径。矮沙冬青(Ammopiptanthus nanus)是生长于干旱沙漠地区的超旱生植物,对干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫耐受性极强。在前期研究中,我们克隆到矮沙冬青甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydrogenase gene,BADH)基因AnBADH,并转化大肠杆菌和拟南芥突变体验证其抗性功能。本研究在亚细胞定位、安全性预测的基础上,构建AnBADH基因单子叶植物表达载体,农杆菌介导法转化玉米胚性愈伤组织,通过筛选、分化再生植株,PCR检测外源基因整合的阳性株系,半定量PCR检测AnBADH基因的表达,进行初步的盆栽耐旱性鉴定,为进一步耐旱性鉴定和耐旱品种培育奠定了基础。主要结果如下:(1)AnBADH基因成功插入pCAMBIA2300-35S-eGFP和pTF101.1-Ubi-T-nos质粒,构建成AnBADH基因双子叶植物表达载体pCAMBIA2300-35S-AnBADH-eGFP和单子叶植物表达载体pTF101.1-Ubi-AnBADH-T-nos,酶切和测序鉴定正确。(2)亚细胞定位结果,AnBADH蛋白作用于细胞质,可能通过渗透调节和细胞质酶活性保护发挥其抗逆作用。(3)AnBADH蛋白与数据库中的毒蛋白、过敏原及抗营养因子均不同源,表明其对人类的健康不会产生危害。(4)农杆菌介导法转化玉米自交系“18-599”胚性愈伤组织,经抗性培养基筛选、分化再生和PCR检测,获得6个T1代株系。(5)半定量PCR检测表明,AnBADH基因在T2代转基因株系中表达。(6)在干旱胁迫条件下,T2代转基因株系幼苗的萎蔫程度明显小于未转化自交系“18-599”,表明转基因株系耐旱性增强。上述结果说明,AnBADH基因在转基因株系中的异源表达,可明显提高玉米的耐旱性,所获转基因株系经进一步筛选纯合、表型鉴定和安全性评价后,可用于耐旱玉米品种的培育。
二、BADH基因转化水稻的方法比较(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、BADH基因转化水稻的方法比较(论文提纲范文)
(1)利用CRISPR/Cas基因编辑技术创建香味玉米(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 基因编辑技术的研究进展 |
1.1.1 锌指核酸酶技术 |
1.1.2 类转录激活因子效应物核酸酶技术 |
1.1.3 成簇规律间隔短回文重复技术 |
1.2 香味基因的研究进展 |
1.2.1 香味基因在水稻中的研究进展 |
1.2.2 香味基因在大豆中的研究进展 |
1.2.3 香味基因在高粱中的研究进展 |
1.2.4 香味基因在绿豆中的研究进展 |
1.2.5 香味基因在黄瓜中的研究进展 |
1.2.6 香味基因在椰子中的研究进展 |
1.3 本研究的目的和意义 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 实验菌种与载体 |
2.1.3 常用实验试剂 |
2.1.4 实验仪器 |
2.1.5 常用培养基 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 香味基因的确定 |
2.2.2 进化树分析 |
2.2.3 qRT-PCR基因表达分析 |
2.2.4 SNP检测及靶点设计 |
2.2.5 CRISPR/Cas基因编辑载体的构建 |
2.2.6 农杆菌介导的玉米的遗传转化 |
2.2.7 E0 代植株鉴定 |
2.2.8 E1 代纯合突变植株的T-DNA元件检测 |
2.2.9 E1 代植株主要农艺性状考察 |
2.2.10 E1 代纯合突变体的香味表型鉴定 |
3 结果与分析 |
3.1 序列分析和系统发育树的重建 |
3.2 BADH2 在植物不同组织器官中的表达量分析 |
3.3 SNP检测及靶点设计 |
3.3.1 SNP检测 |
3.3.2 sgRNA设计 |
3.4 CRISPR/Cas基因编辑载体的构建 |
3.4.1 p0593 载体构建 |
3.4.2 p0195 载体构建 |
3.4.3 p1801 载体构建 |
3.5 玉米幼胚的遗传转化 |
3.6 E0 代植株编辑鉴定 |
3.6.1 E0 代阳性植株鉴定 |
3.6.2 E0 代植株编辑苗的鉴定及编辑效率统计 |
3.7 E1 代植株编辑鉴定及突变体分析 |
3.7.1 E1 代植株编辑鉴定 |
3.7.2 E1 代植株表型分析 |
3.8 香味物质2AP的鉴定 |
3.9 主要农艺性状的考察 |
4 讨论 |
4.1 香味基因BADH2 的表达 |
4.2 利用CRISPR/Cas技术培育新品种的优势 |
4.3 影响基因编辑效率的因素 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论着 |
致谢 |
(2)基于基因编辑技术定向改良水稻香味和粒型性状(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略表 |
第一章 文献综述 |
1.1 基因编辑技术的发展 |
1.1.1 ZFNs的作用机理和应用 |
1.1.2 TALENs的作用机理和应用 |
1.1.3 CRISPR的作用机理和分类 |
1.1.4 三种基因编辑技术的比较 |
1.1.5 基因编辑技术的管控 |
1.2 CRISPR/Cas9 应用于水稻的研究进展 |
1.2.1 水稻CRISPR/Cas9 基因编辑平台 |
1.2.2 CRISPR/Cas9 在水稻遗传改良上的应用 |
1.2.3 CRISPR/Cas9 在水稻遗传改良上的优势 |
1.3 水稻香味和粒型性状简介 |
1.3.1 水稻的香味性状及相关调控基因 |
1.3.2 水稻粒型性状及相关调控基因 |
1.4 研究目的与意义 |
1.5 技术路线 |
第二章 材料与方法 |
2.1 研究材料 |
2.1.1 供试水稻材料 |
2.1.2 载体和菌株 |
2.1.3 主要试剂和耗材 |
2.1.4 主要仪器 |
2.1.5 主要溶液和培养基配方 |
2.2 研究方法 |
2.2.1 靶点选择和设计流程 |
2.2.2 靶点序列的分析方法 |
2.2.3 多靶点CRISPR/Cas9 载体的构建方法 |
2.2.4 水稻遗传转化的方法 |
2.2.5 T-DNA的筛选方法 |
2.2.6 米粒香味程度的评判方法 |
2.2.7 常规农艺性状的调查方法 |
第三章 结果与分析 |
3.1 靶点的设计及验证 |
3.1.1 靶点序列和位置 |
3.1.2 潜在脱靶位点分析 |
3.2 CRISPR/Cas9 载体的构建及遗传转化 |
3.2.1 多靶点CRISPR/Cas9 载体的构建 |
3.2.2 水稻材料的遗传转化及筛选 |
3.3 T_0代靶点分析 |
3.3.1 靶点突变情况分析 |
3.3.2 靶点突变类型和突变位置分析 |
3.3.3 靶点突变效应分析 |
3.4 T_1代香味性状和粒型性状分析 |
3.4.1 T_1代香味性状分析 |
3.4.2 T_1代粒型性状调查 |
3.5 T_1代脱靶现象和T-DNA筛查 |
3.5.1 T1 代脱靶现象筛查 |
3.5.2 T_1代T-DNA筛查 |
3.6 T_2代农艺性状调查 |
第四章 讨论 |
4.1 多靶点编辑在水稻中的应用和限制 |
4.2 影响突变遗传稳定性及突变效应的因素 |
4.3 基因编辑在创制香型水稻方面的应用 |
4.4 基因编辑在创制长粒型水稻方面的应用 |
4.5 脱靶效应的影响 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 本研究创新点 |
5.3 问题与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文 |
(3)贵州特色稻种资源“贵州禾”香味资源的挖掘和利用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要缩略词表 |
第一部分 贵州特色稻种资源贵州禾香味资源的挖掘和利用 |
第一章 文献综述 |
1.水稻香味性状的遗传研究进展 |
2.水稻香味基因的调控机理 |
3.香味的鉴定方法和香味成分 |
3.1 香味的鉴定方法 |
3.2 香稻的香味成分研究 |
4.贵州禾种质资源及特征特性 |
5.本研究的目的和意义 |
第二章 贵州禾香味类型的鉴定与分类 |
1.材料与方法 |
1.1 材料来源 |
1.2 材料人工香味评价 |
1.3 已知香味基因鉴定 |
2.结果与分析 |
3.讨论 |
第三章 等位基因的验证 |
1.材料与方法 |
1.1 材料来源 |
1.2 OsBadh2 基因全长测序 |
1.3 待测材料提取RNA反转录cDNA |
1.4 cDNA连接载体进行测序 |
1.5 待测材料OsBadh2 基因表达情况检测 |
2.结果与分析 |
2.1 AC92 材料OsBadh2 基因全长测序结果分析 |
2.2 AC92 材料cDNA序列验证 |
2.3 AC92 材料基因表达情况 |
3.讨论 |
第四章 香味物质成分分析 |
1.材料与方法 |
1.1 材料来源 |
1.2 待测材料的香味物质成分分析 |
2.结果与分析 |
3.讨论 |
第五章 特殊香味基因确定 |
1.材料与方法 |
1.1 材料来源 |
1.2 特殊香味物质代谢通路的研究与验证 |
2.结果与分析 |
2.1 2.3-丁二酮在植物代谢通路的研究 |
3.讨论 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
第二部分 贵州特色稻种资源“贵州禾”食味品质与环境(海拔)之间的关系 |
第一章 文献综述 |
1.水稻食味品质与生态环境研究进展 |
2.贵州地区特色生态环境和稻种资源 |
3.本研究的目的和意义 |
第二章 不同海拔种植苟当2 号蒸煮食味品质分析 |
1.材料与方法 |
1.1 材料来源 |
1.2 实验方法 |
2.结果与分析 |
2.1 不同海拔种植点苟当2 号直链淀粉含量差异 |
2.2 不同海拔种植点苟当2 号蛋白质含量的差异 |
2.3 苟当2 号RVA谱特征值在不同海拔种植点变化 |
2.4 种植苟当2 号食味品质与海拔高度相关性分析 |
2.5 不同种植点土壤肥力的基本成分差异分析 |
2.6 苟当2 号食味品质与土壤肥力的基本性状相关性分析 |
3.讨论 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士/硕士学位期间主要研究成果 |
(4)谷子基因编辑体系的建立及香味基因SiBADH2突变体的获得(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 谷子简介 |
1.2 农杆菌介导的谷子遗传转化研究进展 |
1.2.1 利用谷子不同的外植体进行再生 |
1.2.2 多种因素对谷子再生的影响 |
1.2.3 谷子农杆菌转化法的研究进展 |
1.3 基因编辑技术的发展及应用 |
1.3.1 巨核酶 |
1.3.2 锌指核酸酶 |
1.3.3 转录激活因子样效应物核酸酶 |
1.3.4 CRISPR/Cas9系统 |
1.4 BADH基因在植物中的重要多功能作用 |
1.4.1 BADH作为一种不含抗生素的转化子选择标记 |
1.4.2 非生物胁迫中的BADH |
1.4.3 植物香气中的BADH2 |
1.5 本课题的研究的目的与意义 |
第二章 农杆菌介导的谷子遗传转化 |
2.1 实验材料、仪器与试剂 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验仪器 |
2.1.3 主要实验试剂 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 农杆菌介导谷子的遗传转化方法 |
2.2.2 谷子灭菌时间的梯度实验 |
2.2.3 基础培养基的选择 |
2.2.4 CuSO_4与ZnSO_4 的添加 |
2.2.5 脯氨酸的添加 |
2.2.6 硝酸银的添加 |
2.2.7 2,4-D含量的确定 |
2.2.8 KT的添加含量 |
2.2.9 选择培养基中Hyg的含量的确定 |
2.2.10 分化培养基中激素的选择 |
2.2.11 农杆菌浓度的确定 |
2.2.12 农杆菌液浸泡侵染愈伤时间的确定 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 最佳灭菌时间改变发芽率与染菌率 |
2.3.2 适当的基础培养基提高愈伤质量 |
2.3.3 CuSO_4与ZnSO_4提高愈伤数量与质量 |
2.3.4 脯氨酸的负作用 |
2.3.5 硝酸银对愈伤无影响 |
2.3.6 2,4-D最优浓度提高愈伤诱导率 |
2.3.7 KT降低胚性愈伤诱导率 |
2.3.8 40 mg/LHyg用于选择培养基 |
2.3.9 2,4-D与KT诱导谷子分化 |
2.3.10 农杆菌的OD_(600)值 |
2.3.11 浸染愈伤最佳时间 |
2.3.12 谷子基本培养基的确定 |
2.4 讨论 |
第三章 植物表达载体的构建与转化 |
3.1 实验材料、仪器与试剂 |
3.1.1 菌株和质粒载体 |
3.1.2 实验仪器 |
3.1.3 主要实验试剂 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 SiBADH2敲除载体的构建 |
3.2.2 琼脂糖凝胶电泳 |
3.2.3 琼脂糖凝胶DNA回收 |
3.2.4 大肠杆菌的转化 |
3.2.5 菌落PCR |
3.2.6 质粒的提取 |
3.2.7 农杆菌感受态的制备 |
3.2.8 表达载体转化农杆菌 |
3.2.9 农杆菌介导谷子的遗传转化方法 |
3.2.10 谷子基因组总DNA的提取(CTAB法) |
3.2.11 转基因阳性植株检测 |
3.2.12 T_1代植株纯合转基因植株检测 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 Ci846 野生型植株的BADH2 基因检测 |
3.3.2 靶点引物的设计 |
3.3.3 pJG310 载体与p JG338 载体的构建 |
3.3.4 阳性菌落检测 |
3.3.5 pRLG103-BADH2 载体的检测 |
3.3.6 农杆菌介导Ci846成熟胚的遗传转化 |
3.3.7 再生植株的PCR鉴定结果 |
3.3.8 T_0代转基因植株的靶位点突变分析 |
3.3.9 T_1代转基因植株的鉴定结果 |
3.4 讨论 |
第四章 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简历 |
(5)粳稻高效遗传转化体系鉴选及OsBADH2的基因编辑研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
第一章 文献综述 |
1.1 作物基因组编辑技术 |
1.1.1 基因组编辑技术在作物遗传育种中的研究现状 |
1.1.2 CRISPR/Cas9介导的农作物基因敲除 |
1.1.3 安全、精准、快速、高效,是作物基因组编辑技术亟待攻克的研究目标 |
1.1.4 农作物基因组编辑后代材料的鉴选 |
1.2 水稻遗传转化 |
1.2.1 水稻组织培养 |
1.2.2 遗传转化 |
1.3 粳稻OsBADH2基因编辑 |
1.3.1 香稻 |
1.3.2 水稻香味物质 2AP的代谢调控网络 |
1.3.3 香稻的选育 |
1.4 粳稻OsBADH2基因编辑 |
第二章 基因的克隆及其表达分析分析 |
2.1 实验材料及试剂仪器 |
2.1.1 粳稻材料 |
2.1.2 试剂耗材 |
2.1.3 仪器设备 |
2.2 实验方案及方法 |
2.2.1 粳稻再生体系鉴选 |
2.2.2 粳稻遗传转化体系鉴选 |
2.3 实验结果及分析 |
2.3.1 粳稻成熟胚脱分化方案鉴选 |
2.3.2 粳稻成熟胚脱分化激素配比优化 |
2.3.3 粳稻愈伤组织对潮霉素的敏感性评价 |
2.3.4 粳稻的分化诱导 |
2.3.5 再生粳稻的生根与炼苗 |
2.3.6 粳稻遗传再生体系整体优化 |
2.4 小结 |
第三章 OsBADH2基因编辑研究 |
3.1 实验材料及试剂仪器 |
3.1.1 粳稻材料 |
3.1.2 试剂耗材 |
3.1.3 仪器设备 |
3.2 实验方案及方法 |
3.2.1 OsBADH2基因编辑靶点的选择 |
3.2.2 OsBADH2基因编辑载体的构建 |
3.2.3 OsBADH2基因T0代编辑后代材料的鉴选 |
3.2.4 OsBADH2基因T1代编辑材料的基因型分析及香味表型感官评价 |
3.3 实验结果及分析 |
3.3.1 靶位点选择结果及载体构建结果 |
3.3.2 粳稻基因编辑检测体系 |
3.3.3 粳稻OsBADH2基因编辑检结果统计 |
3.3.4 粳稻基因编辑材料的香味感官评价 |
3.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
作者在攻读硕士学位期间主要研究成果 |
致谢 |
(6)利用基因编辑技术改良多年生稻品质性状(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 多年生稻育种和应用现状 |
1.2 分子标记鉴定在香稻种质资源中的应用 |
1.3 水稻香味基因Badh2及其研究进展 |
1.4 水稻直链淀粉合成相关基因Wx及其研究进展 |
1.5 基因编辑技术 |
1.5.1 基因编辑在作物育种中的优势及应用前景 |
1.5.2 ZFNs简介 |
1.5.3 TALENs简介 |
1.5.4 CRISPR/Cas9 基因编辑系统 |
1.5.5 CRISPR/Cas9 基因编辑系统的作用原理 |
1.6 研究的目的与意义 |
2 香稻资源分子鉴定和筛选 |
2.1 试验材料与方法 |
2.1.1 水稻种质资源和野生稻材料 |
2.1.2 DNA提取及检测 |
2.1.3 分子标记 |
2.1.4 稻米品尝方法和外观品质图片采集 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 水稻香味基因分子标记筛选检测 |
2.2.2 水稻种质资源香味基因分子鉴定 |
2.2.3 水稻种质资源香味性状鉴定 |
2.2.4 香米外观品质鉴定 |
2.3 讨论 |
3 利用CRISPR/Cas9 定点编辑香味基因Badh2 和糯性基因Wx |
3.1 试验材料 |
3.1.1 多年生稻材料 |
3.1.2 载体和菌株 |
3.1.3 主要仪器 |
3.1.4 实验试剂及各类培养基的配制 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 相关试验方法 |
3.2.2 CRISPR/Cas9 基因编辑的载体构建 |
3.2.3 农杆菌介导水稻遗传转化 |
3.2.4 转基因植株分子和表型鉴定 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 多年生稻PR23 香味基因Badh2 和云大107 糯性基因Wx靶点设计及基因型检测 |
3.3.2 Badh2和Wx基因g RNA表达盒的构建 |
3.3.3 pRHCas9-Badh2和pRHCas9-Wx目的载体构建 |
3.3.4 多年生稻PR23、云大107转基因植株分子鉴定 |
3.3.5 突变转基因株系籽粒表型鉴定 |
3.4 讨论 |
4 结论 |
附录 |
参考文献 |
致谢 |
(7)转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质及微生物的影响(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
1 前言 |
1.1 转基因植物的发展现状及其环境风险安全性评价 |
1.1.1 转基因植物的发展现状 |
1.1.2 转基因植物对环境的潜在风险和安全性评价 |
1.2 盐碱土壤的形成与耐盐碱转基因植物 |
1.2.1 盐碱土壤的形成及危害 |
1.2.2 盐碱土壤改良措施 |
1.2.3 耐盐碱转基因植物 |
1.3 转基因植物残体降解及其对土壤理化性质和微生物的影响 |
1.3.1 转基因植物残体降解动态研究 |
1.3.2 转基因植物残体降解对土壤理化性质的影响 |
1.3.3 转基因植物残体降解对土壤酶活性的影响 |
1.3.4 转基因植物残体降解对土壤微生物的影响 |
1.4 研究的目的意义及展望 |
1.5 研究内容与技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
1.6 创新点 |
2 材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 供试土壤与玉米秸秆 |
2.1.2 试验设计 |
2.2 主要仪器 |
2.3 秸秆性质分析 |
2.3.1 秸秆甜菜碱含量测定 |
2.3.2 秸秆干重分析 |
2.3.3 秸秆纤维素含量测定 |
2.3.4 秸秆碳、氮、磷和钾含量测定 |
2.4 土壤化学性质分析 |
2.4.1 土壤pH和电导率分析 |
2.4.2 土壤有机碳分析 |
2.4.3 土壤全氮和碱解氮分析 |
2.4.4 土壤全磷和速效磷分析 |
2.4.5 土壤速效钾和缓效钾分析 |
2.5 土壤酶活性分析 |
2.5.1 土壤脲酶活性分析 |
2.5.2 土壤蛋白酶活性分析 |
2.5.3 土壤蔗糖酶活性分析 |
2.5.4 土壤纤维素酶活性分析 |
2.5.5 土壤过氧化氢酶活性分析 |
2.5.6 土壤磷酸酶活性分析 |
2.6 土壤微生物活性分析 |
2.6.1 土壤微生物量分析 |
2.6.2 土壤细菌和真菌数量测定 |
2.6.3 土壤好氧纤维素分解菌数量测定 |
2.7 土壤细菌和真菌群落组成和多样性高通量分析 |
2.7.1 土壤DNA提取 |
2.7.2 高通量测序 |
2.7.3 生物信息学分析 |
2.8 数据分析 |
3 结果与分析 |
3.1 转BADH基因玉米秸秆与非转基因玉米秸秆降解的比较 |
3.1.1 甜菜碱和干重含量变化 |
3.1.2 纤维素含量变化 |
3.1.3 碳、氮、磷和钾含量变化 |
3.2 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质的影响 |
3.2.1 土壤pH和电导率 |
3.2.2 土壤有机碳 |
3.2.3 土壤全氮和碱解氮 |
3.2.4 土壤全磷和速效磷 |
3.2.5 土壤速效钾和缓效钾 |
3.3 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤酶活性的影响 |
3.3.1 土壤蛋白酶活性 |
3.3.2 土壤脲酶活性 |
3.3.3 土壤蔗糖酶活性 |
3.3.4 土壤纤维素酶活性 |
3.3.5 土壤过氧化氢酶活性 |
3.3.6 土壤磷酸酶活性 |
3.4 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤微生物活性的影响 |
3.4.1 土壤微生物量 |
3.4.2 土壤细菌、真菌和好氧纤维素分解菌数量 |
3.5 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤细菌群落的影响 |
3.5.1 Alpha多样性分析 |
3.5.2 门水平群落组成分析 |
3.5.3 属水平群落热图分析 |
3.5.4 群落组成相似性分析 |
3.5.5 细菌16SrRNA代谢功能预测分析 |
3.5.6 环境因子与群落组成之间的冗余分析 |
3.6 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤真菌群落的影响 |
3.6.1 Alpha多样性分析 |
3.6.2 门水平群落组成分析 |
3.6.3 属水平群落热图分析 |
3.6.4 群落组成相似性分析 |
3.6.5 真菌功能预测分析 |
3.6.6 环境因子与群落组成之间的冗余分析 |
4 讨论 |
4.1 转BADH基因玉米秸秆与非转基因玉米秸秆降解的比较 |
4.2 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质的影响 |
4.3 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤酶活性的影响 |
4.4 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤微生物活性的影响 |
4.5 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤细菌群落的影响 |
4.6 转BADH基因玉米秸秆降解对土壤真菌群落的影响 |
5 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(8)梭梭适应模拟干旱的差异表达基因分析及HaASR基因的功能鉴定(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
第一章 引言 |
第二章 国内外研究进展 |
2.1 植物响应干旱胁迫的研究 |
2.1.1 干旱对植物的影响 |
2.1.2 植物适应干旱胁迫的生理机制 |
2.1.3 植物响应干旱胁迫的分子机制 |
2.2 转录组学技术及其在植物抗逆研究中的应用 |
2.2.1 生物胁迫下植物转录组学研究 |
2.2.2 盐胁迫下植物转录组学研究 |
2.2.3 干旱胁迫下植物转录组学研究 |
2.2.4 低温及高温胁迫下植物转录组学研究 |
2.2.5 养分胁迫下植物转录组学研究 |
2.2.6 转录组学与其他功能基因组学相结合研究 |
2.3 植物ASR基因研究进展 |
2.3.1 ASR基因与蛋白 |
2.3.2 ASR基因家族的进化 |
2.3.3 ASR基因对胁迫的响应 |
2.3.4 ASR蛋白定位与功能 |
第三章 干旱胁迫下梭梭转录组测序 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 材料处理 |
3.1.2 RNA提取和转录组测序 |
3.1.3 测序数据的生物信息学分析 |
3.1.4 数字基因表达谱(DGE)测序 |
3.1.5 差异表达基因的qRT-PCR验证 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 转录组De novo组装及功能注释 |
3.2.2 转录组SSRs分析 |
3.2.3 DGE测序结果分析 |
3.2.4 与活性氧清除相关的差异表达基因分析 |
3.2.5 与有机渗透调节物相关的差异表达基因分析 |
3.2.6 与激素相关的差异表达基因分析 |
3.2.7 与光合相关的差异表达基因分析 |
3.2.8 qRT-PCR验证 |
3.3 讨论 |
3.3.1 活性氧清除相关基因的上调提高了梭梭抗氧化能力 |
3.3.2 有机渗透调节物相关基因的上调提高了梭梭渗透调节能力 |
3.3.3 激素信号相关基因的上调提高了梭梭对干旱胁迫的适应能力 |
3.3.4 干旱胁迫下光合作用相关基因的差异表达 |
3.4 小结 |
第四章 梭梭HaASR1基因克隆及功能分析 |
4.1 实验材料 |
4.1.1 植物材料 |
4.1.2 实验所用菌株及载体 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 梭梭幼苗总RNA的提取和第一链cDNA的合成 |
4.2.2 HaASR1基因的克隆和生物信息学分析 |
4.2.3 qRT-PCR检测 |
4.2.4 HaASR1亚细胞定位与自激活验证 |
4.2.5 酵母双杂交分析 |
4.2.6 双分子荧光互补(BiFC)检测蛋白互作 |
4.2.7 HaASR1基因转化拟南芥 |
4.2.8 HaASR1转基因植株ABA敏感性检测 |
4.2.9 HaASR1转基因植株的耐盐性分析 |
4.2.10 HaASR1转基因植株的耐旱性分析 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 梭梭HaASR1基因的克隆与生物信息学分析结果 |
4.3.2 HaASR1的表达模式分析 |
4.3.3 与HaASR1互作的蛋白 |
4.3.4 过表达HaASR1拟南芥植株的获得 |
4.3.5 过表达HaASR1对拟南芥AtALDH10A9和AtPrxQ表达的影响 |
4.3.6 过表达HaASR1对拟南芥ABA敏感性的影响 |
4.3.7 过表达HaASR1对拟南芥耐盐性的影响 |
4.3.8 过表达HaASR1对拟南芥耐旱性的影响 |
4.4 讨论 |
4.4.1 HaASR1可以与HaBADH和 HaPrxQ蛋白互作 |
4.4.2 过表达HaASR1提高了拟南芥的耐盐性 |
4.4.3 过表达HaASR1降低了拟南芥对ABA的敏感性 |
4.4.4 过表达HaASR1提高了拟南芥的耐旱性 |
4.5 小结 |
第五章 梭梭HaASR2基因克隆及功能分析 |
5.1 实验材料 |
5.1.1 植物材料 |
5.1.2 实验所用菌株与载体 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 梭梭幼苗总RNA的提取和第一链c DNA的合成 |
5.2.2 HaASR2基因的克隆和生物信息学分析 |
5.2.3 qRT-PCR检测 |
5.2.4 HaASR2亚细胞定位与自激活验证 |
5.2.5 酵母双杂交分析 |
5.2.6 BiFC检测蛋白互作 |
5.2.7 HaASR2基因转化拟南芥 |
5.2.8 HaASR2转基因植株ABA敏感性检测 |
5.2.9 HaASR2转基因植株耐盐性分析 |
5.2.10 HaASR2转基因植株耐旱性分析 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 梭梭HaASR2基因的克隆和生物信息学分析结果 |
5.3.2 HaASR2的表达模式分析 |
5.3.3 与HaASR2互作的蛋白 |
5.3.4 过表达HaASR2拟南芥植株的获得 |
5.3.5 过表达HaASR2对拟南芥AtNHX2表达的影响 |
5.3.6 过表达HaASR2对拟南芥ABA敏感性的影响 |
5.3.7 过表达HaASR2对拟南芥耐盐性的影响 |
5.3.8 过表达HaASR2对拟南芥耐旱性的影响 |
5.4 讨论 |
5.4.1 HaASR2可以与HaNHX1蛋白互作 |
5.4.2 过表达HaASR2提高了拟南芥的耐盐性 |
5.4.3 过表达HaASR2降低了拟南芥对ABA的敏感性 |
5.4.4 过表达HaASR2提高了拟南芥的耐旱性 |
5.5 小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
在学期间研究成果 |
致谢 |
(9)利用CRISPR/Cas9技术改良稻米外观和食味品质的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
一、引言 |
1.1 稻米香味基因研究进展 |
1.2 稻米软米研究进展 |
1.2.1 稻米淀粉的组成及结构 |
1.2.2 植物淀粉合成概述 |
1.2.3 参与淀粉合成的关键酶类的研究现状 |
1.2.3.1 ADPG焦磷酸化酶(AGPP) |
1.2.3.2 淀粉合成酶 |
1.2.3.3 淀粉分支酶 |
1.2.3.4 淀粉去分支酶 |
1.2.4 软米水稻的研究现状 |
1.3 香软米研究进展 |
1.4 粒型基因研究进展 |
1.5 CRISP/Cas9基因编辑技术 |
1.6 本研究的目的意义 |
二、材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 质粒与菌株 |
2.1.2 工具酶及各种生化试剂 |
2.1.3 培养基的配制 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 Cas9载体的构建 |
2.2.2 农杆菌电击转化实验 |
2.2.3 水稻种子成熟胚愈伤组织的诱导 |
2.3 水稻植株叶片总DNA的PCR检测 |
2.3.1 水稻植株叶片总DNA的提取 |
2.3.2 PCR扩增 |
2.4 Real-time PCR分析 |
2.4.1 水稻胚乳总RNA的提取 |
2.4.2 第一链cDNA的合成 |
2.4.3 特异性引物实时定量PCR扩增 |
2.5 稻米品质的测定 |
2.5.1 样品前处理 |
2.5.2 水稻成熟种子中直链淀粉含量(AC)的测定 |
2.5.3 胶稠度的测定 |
2.5.4 淀粉粘滞性谱(RVA)分析 |
2.5.5 传统方法鉴定转基因水稻的香味 |
2.5.6 转基因水稻粒形分析 |
2.6 统计分析 |
三、结果与分析 |
3.1 转基因水稻植株的获得 |
3.2 转基因水稻的鉴定 |
3.3 转基因水稻的Real-time PCR分析 |
3.4 转基因水稻品质分析 |
3.4.1 转基因水稻成熟种子中的直链淀粉含量 |
3.4.2 转基因水稻成熟种子中的胶稠度 |
3.4.3 转基因水稻成熟种子淀粉的RVA谱 |
3.4.4 传统方法鉴定转基因水稻的香味 |
3.5 转基因植株的农艺性状 |
四、小结与讨论 |
4.1 小结 |
4.2 讨论 |
附录 |
参考文献 |
致谢 |
(10)矮沙冬青甜菜碱醛脱氢酶基因(AnBADH)转化玉米(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 文献综述 |
1.1 干旱对玉米生产的主要影响 |
1.2 耐旱转基因玉米 |
1.3 矮沙冬青 |
1.3.1 矮沙冬青的抗逆生物学特性 |
1.3.2 矮沙冬青抗逆基因克隆与功能验证 |
1.4 甜菜碱 |
1.4.1 甜菜碱的生物合成 |
1.4.2 甜菜碱合成相关基因 |
1.5 转基因植物安全性 |
1.6 本研究的目的意义 |
2 材料和方法 |
2.1 表达载体构建 |
2.1.1 目的基因扩增 |
2.1.2 酶切与连接 |
2.1.3 大肠杆菌感受态的制备和热激转化 |
2.1.4 菌液PCR检测 |
2.1.5 质粒提取与检测 |
2.1.6 农杆菌感受态细胞制备和转化 |
2.2 亚细胞定位 |
2.3 AnBADH基因安全的生物信息学预测 |
2.3.1 毒性检测 |
2.3.2 过敏性检测 |
2.3.3 抗营养因子检测 |
2.4 农杆菌介导法转化玉米胚性愈伤组织 |
2.4.1 培养基配方 |
2.4.2 愈伤组织培养与转化 |
2.4.3 愈伤组织的筛选与再生 |
2.5 T_0和T_1代的检测 |
2.5.1 CTAB法提取基因组DNA |
2.5.2 T_0代植株的PCR检测 |
2.5.3 T_1代植株的PCR检测 |
2.6 AnBADH基因的表达检测 |
2.6.1 总RNA提取 |
2.6.2 反转录合成cDNA |
2.6.3 半定量PCR检测 |
2.7 T_2代株系的表型观察 |
3 结果与分析 |
3.1 AnBADH基因植物表达载体 |
3.1.1 AnBADH双子叶植物表达载体 |
3.1.2 AnBADH单子叶植物表达载体 |
3.2 亚细胞定位 |
3.3 AnBADH基因的预测安全性 |
3.3.1 毒性 |
3.3.2 过敏性 |
3.3.3 抗营养因子检测 |
3.4 转基因株系 |
3.4.1 抗性愈伤组织与再生苗 |
3.4.2 T_0代植株 |
3.4.3 T_1代植株 |
3.5 AnBADH基因的表达 |
3.6 转基因株系的抗性表型 |
4 讨论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
四、BADH基因转化水稻的方法比较(论文参考文献)
- [1]利用CRISPR/Cas基因编辑技术创建香味玉米[D]. 王彦晓. 山东师范大学, 2021(12)
- [2]基于基因编辑技术定向改良水稻香味和粒型性状[D]. 廖山岳. 广西大学, 2021(12)
- [3]贵州特色稻种资源“贵州禾”香味资源的挖掘和利用[D]. 张志斌. 贵州师范大学, 2021(10)
- [4]谷子基因编辑体系的建立及香味基因SiBADH2突变体的获得[D]. 陈冰. 中国农业科学院, 2020
- [5]粳稻高效遗传转化体系鉴选及OsBADH2的基因编辑研究[D]. 周岩. 长春师范大学, 2020(08)
- [6]利用基因编辑技术改良多年生稻品质性状[D]. 刘俊雄. 云南大学, 2020(08)
- [7]转BADH基因玉米秸秆降解对土壤化学性质及微生物的影响[D]. 黄思奇. 东北农业大学, 2020(04)
- [8]梭梭适应模拟干旱的差异表达基因分析及HaASR基因的功能鉴定[D]. 高慧娟. 兰州大学, 2019
- [9]利用CRISPR/Cas9技术改良稻米外观和食味品质的研究[D]. 于梅梅. 扬州大学, 2019(02)
- [10]矮沙冬青甜菜碱醛脱氢酶基因(AnBADH)转化玉米[D]. 张盼娃. 四川农业大学, 2018(02)