‘云香’水仙NtNAC3153和NtNAC4729基因的克隆及遗传转化

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中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis),石蒜科水仙属植物,是法国多花水仙的变种,在我国已经有一千多年的栽培历史。中国水仙具有花色素雅、花姿秀美和花香浓郁的特征,观赏价值很高,被称为“凌波仙子”,备受人们喜爱。中国水仙主要分布在福建、浙江和上海等沿海地区,如:福建的‘漳州水仙’、浙江的‘舟山水仙’和上海的‘崇明水仙’等,其中,‘漳州水仙’最为出名,是福建省的省花,远销海外。但是,中国水仙一直存在着主栽品种单一、繁殖速度慢和病毒积累严重等问题,再加上中国水仙是三倍体,高度不育,只开花不结实,因而,只能通过无性繁殖的方式来繁衍后代。经过长期的无性繁殖,我国的水仙品种不断退化,病原积累、抗性减弱,品质下降,又因缺乏二倍体亲本资源,使得传统杂交育种方法受到限制,新品种培育难度加大,再加上科技研发力度不够,严重制约了我国水仙产业的进一步发展。近年来,由于主栽品种退化,新品种培育更新缓慢,土地和劳动力成本上升,收益减少,致使水仙花农的生产积极性普遍下降,栽培面积不断缩小,传统的优势农业产业遭遇严峻的挑战。因此,提高中国水仙的抗逆性,使其能够适应缺水的山地和高盐的滩涂,以扩大水仙种植区域,降低生产成本,对提升水仙产业的竞争力是至关重要。本试验采用分子生物学的方法,对‘云香’水仙抗性NAC转录因子开展了研究,主要内容及研究结果如下:1.从‘云香’水仙转录组数据库中初步筛选出了NAC基因家族中的7个NAC基因。使用荧光定量技术对这7个NAC基因在不同胁迫处理条件下的表达量进行分析,筛选出2个特异表达的NtNAC基因,作为目的基因来开展进一步的研究,为‘云香’水仙抗性基因研究提供了可供参考的基因信息和筛选方法。2.根据转录组数据库中的序列信息,设计筛选出的2个NtNAC基因的特异性引物,采用PCR技术分别克隆出‘云香’水仙抗逆性相关的基因NtNAC3153和NtNAC4729,并对这两个NtNAC基因作了生物信息学分析。理化性质和保守结构域分析结果显示,NtNAC3153蛋白和NtNAC4729蛋白都是亲水性蛋白,没有跨膜结构,且在N端有一段保守结构域。系统进化树分析表明,NtNAC3153和NtNAC4729都与同为单子叶植物的水稻OsNAC亲缘关系最近。NtNAC3153和NtNAC4729基因的成功克隆与生物信息学分析,为进一步开展‘云香’水仙的抗性研究提供了宝贵的基因材料和信息参考。3.利用NAC基因家族中克隆出的NtNAC3153和NtNA C4729基因,分别构建了植物表达载体pBI121-NtNAC3153和pMDC140-NtNAC 4729。菌液PCR、酶切验证,以及测序结果分析表明,重组质粒构建成功。4.使用普通烟草叶盘作为外植体,利用根癌农杆菌介导转化法,将重组pBI121-NtNAC3153和pMDC-NtNAC4729质粒转入模式植物普通烟草中,得到了NtNAC3153和NtNAC4729的转基因烟草植株,为接下来通过基因工程方法研究NAC基因在‘云香’水仙逆境反应中的作用做好准备,为水仙抗性品种改良和种质资源创新提供技术支持。
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