杏(Prunus armeniaca Lam.)LFY基因的克隆及转化拟南芥的研究

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高等植物的开花不论是对植物本身还是对人类都是十分重要的。开花是高等植物生活史上的一个质变过程,是植物个体发育过程的中心环节。比较多年生木本果树与拟南芥等一、二年生草本植物开花过程,发现最大的差异在于木本果树实生苗在具备开花能力之前通常需要经历一段很长的营养生长期(即童期),在这一阶段中任何技术措施均不能诱导实生苗开花,目前对果树实生幼苗不具备开花能力的内部机理仍不清楚,在促进实生苗提早开花方面也缺少有效可行的方法。因此,对果树等多年生木本植物的品种改良而言,如何促进实生苗提早开花和缩短童期是一个具有现实意义的课题。自1992年Weigel等首次克隆了LFY基因并发现它在成花中起到关键作用以来,许多学者对该基因进行了深入的研究。模式植物上的开花相关基因的研究表明,木本果树不能提早开花,可能与木本果树童期阶段LFY基因表达与否或表达强弱关系十分密切。而通过遗传转化将已克隆的LFY同源基因导入果树植株,其表现出明显的缩短童期和提早开花的特性。这些进展为研究和解决木本果树童期问题提供了新的思路和方法。杏(Prunus armenmca Lam.)为蔷薇科(Rosaceae)杏属(Armeniaca Mill)植物,是原产我国,栽培历史悠久的一种果树,现在已经成为世界性水果。杏进入结果期早,定植后第二年就开始结果,因而可以较早获得收益。对于杏的成花机理的研究,目前还未见报道。因此,杏的成花机理的研究,对于缩短育种周期和人工控制开花结果都具有重要的意义。本研究根据杏的开花特点,克隆出控制开花的重要基因LFY,把克隆的基因转化到拟南芥来验证其功能,为转化其他果树从而使其提前开花奠定基础。本实验主要研究结果如下:1.通过大量的实验比较,找到了提取杏RNA最简单、方便的方法---Trizol方法。利用此方法,分别以杏的花芽、花蕾、叶芽、叶片为试验材料,获得了杏的四种器官组织中高质量、高产量的RNA。OD260/OD280均在1.7~2.0之间,OD260╱OD230均大于2。2.利用DNAMAN分析软件,根据桃、扁桃、梨、苹果和枇杷等果树上的LFY同源基因的高度保守性,设计合成兼并引物2对,通过反复摸索,得出了优化的实验条件:预变性94℃3min;变性94℃50sec,退火55℃50sec,延伸72℃1 min30sec,30个循环;继续延伸72℃10min。最后利用RT-PCR,得出了杏LFY基因的目的条带,长度为1200bp左右。3.通过大肠杆菌转化,获得了LFY基因的全长序列,经测序知基因长1240 bp,编码410个氨基酸。利用Blast工具,与其他果树己知物种的LFY基因的氨基酸同源性最高为97%,核苷酸最高同源性为98%。通过对氨基酸序列的同源性比对分析,证实了所克隆基因确实是LFY同源基因的全长。4.将连接产物转化大肠杆菌感受态细胞,获得了重组植物表达载体PBl121-paLFY.通过农杆菌转化到拟南芥,经过转化子的筛选,转化率为12%。PCR鉴定初步表明,转化株全部呈阳性,从而证明获得了转基因拟南芥植株。
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