通过转miR394获得高番茄红素工程番茄的研究

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微小RNA(miRNA)是一类短的(约21个核苷酸)内源性非编码RNA,可调节真核生物中的基因表达,miRNA几乎参与番茄的所有生物过程,特别是发育、分化、成熟、衰老以及生物和非生物胁迫反应。miR394是植物中古老且保存完好的miRNA,它参与植物发育和胁迫响应的调控,存在于许多双子叶植物和单子叶植物中,比如,番茄,拟南芥,甘蓝型油菜,柑桔、紫花苜蓿、马铃薯、葡萄、玉米和水稻。目前已在拟南芥、水稻、油菜等物种中探究了miR394的作用,但没有关于miR394在番茄中的研究报道。本研究以优化和建立的番茄再生体系和遗传转化体系为基础,将已构建好的p FGC5941-miR394过表达载体通过农杆菌介导的叶盘法转入Micro-Tom番茄中,获得了高番茄红素品质的转基因植株。主要研究结果如下:1.优化了一套简便、稳定的Micro-Tom番茄再生体系。研究不同消毒方式对种子发芽率的影响,不同激素配比对愈伤组织、不定芽及根的诱导的影响,建立一套稳定的组织培养再生体系。最后得到最优的再生体系为:用5%次氯酸钠消毒20 min,Micro-Tom番茄种子的发芽率更高;最适合诱导愈伤组织和不定芽的是:2.0 mg/L玉米素(ZT)搭配0.1 mg/L吲哚乙酸(IAA);最适合诱导根再生的是0.5 mg/L吲哚丁酸(IBA)。2.建立了Micro-Tom番茄遗传转化体系。探究了影响遗传转化效率的因素:不同农杆菌菌液侵染浓度、侵染时间以及抑菌抗生素的浓度。通过比较分析得到:农杆菌菌液侵染浓度为OD600=0.4、侵染时间为5 min,外植体生长分化情况最好,抑菌抗生素特美汀(Timentin)浓度为300 mg/L,抑菌效果最好,转化率更高。3.利用优化并建立的体系,将p FGC5941-miR394过表达载体转化到野生型的Micro-Tom番茄中,经鉴定获得阳性株系。通过实时荧光定量q RT-PCR分析,转基因植株中miR394基因表达水平比野生型高4倍。观察发现,同一时期的转基因植株番茄果实比野生型的颜色更深、更红。HPLC结果显示:在3个独立的转基因品系中,番茄红熟期果实的番茄红素含量比野生型分别提高了74.16%、83.55%、63.57%左右。与WT相比,番茄红素生物合成基因ZDS、PDS和PSY1的表达量显示出丰富的积累,比野生型分别显著上调了12.9-13.3、12.6-13.0、12.9-13.7倍。
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