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植物从种子的萌发,胚轴的伸长生长,根、茎、叶的发育等等,都受光信号调控。光既为植物生长发育提供能源,也作为一种信号调节植物的许多生理生化过程,与光形态建成的关系最为密切。植物的光受体有三类,即光敏色素、隐花色素和向光色素。而光敏色素作为其中最重要的光受体,对植物的生长发育各阶段的基因表达都起着直接或间接的调控作用。 植物的避荫性严重影响高密度环境下产量的高低,而光敏色素A(PhyA)和光敏色素B(PhyB)基因与植物的避荫性有关联。因此,本实验通过转基因技术,将从玉米中扩增出的光敏色素基因再次导入到玉米中使其过表达,旨在引起植物光信号机制的有利变化,探索改良植物的株型和避荫性的新途径。研究结果有: 1.以玉米自交系18-599R作为受体,将前期构建的玉米光敏色素A基因ZmPhyA42过表达载体pTU-ZmPhyA2通过农杆菌介导法导入玉米胚性愈伤组织。转化后的愈伤组织,用浓度分别为1.5,2.0和2.5 mg/L的草铵膦筛选三次,将获得的抗性愈伤组织转入分化培养基,分化培养出再生植株59棵。通过PCR初步检测出4棵阳性植株。 2.特异PCR扩增,检测转ZmhyA1和ZmPhyB1基因的T5和T6代玉米株系,分析转基因后代的遗传情况。结果表明,转ZmPhyA1基因T5代株系的阳性单株占50.0%,转ZmPhy B1基因T5代株系的阳性单株占45.7%,转ZmPhyA1基因的T6代株系的阳性单株占76.2%,转ZmPhyB1基因的T6代株系的阳性单株占75.0%。由此说明,转基因植株阳性率逐步提高,后代遗传逐渐稳定。 3.按随机区组设计种植转ZmP hyA1和ZmPhyB1基因的T7代株系及未转化的对照自交系18-599R,每株系和对照设52500、67500和75000株/hm2三种密度,3次重复。调查测定株高、穗位高、叶长、叶宽和叶夹角五个株型性状。统计分析表明,转ZmPhyA1基因T7代株系的株高、穗位高和叶长比对照自交系18-599R极显著增高,叶夹角显著减小,叶宽差异不显著。转ZmPhyB1基因T7代株系的株高、叶长和叶宽比对照自交系18-599R极显著或显著增高,穗位高和叶夹角差异不显著。特别是在75000株/hm2的高密度下,转基因株系的叶夹角比对照自交系18-599R极显著减小。 由此说明,光敏色素基因的过量表达,对玉米株型有显著影响,进一步深入研究,可在玉米株型育种上加以利用,培育适应合理密植的玉米品种。