转GNA+SBTi双价基因抗虫水稻的遗传分析及抗虫性研究

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植物基因工程技术是一项对现代农业有着深远影响的新兴技术。DNA重组技术在水稻基因转化技术中得到了广泛的应用,水稻抗虫基因工程也取得了很大的进展,相继获得了一系列抗虫工程植株。目前,有关转基因抗虫水稻的研究主要集中于确认转基因是否成功这个问题上,而对转基因工程株的育种价值没有进行充分的研究。但抗虫水稻中的杀虫基因的表达与遗传稳定性及其抗虫效应对抗虫水稻的品种培育和商品化生产是至关重要的。虽然有一些水稻外源基因遗传稳定性的相关研究,但由于大部分研究缺乏分子生物学证据,尤其是不同世代稳定遗传和高世代分子杂交的证据缺乏,使许多国外学者对之持有怀疑态度。 在本研究中,利用分子检测和抗虫实验研究,证明了利用基因枪导入水稻的外源基因雪花莲外源凝集素(GNA)基因、大豆蛋白酶抑制剂(SBTi)基因和潮霉素抗性(hpt)基因在转基因抗虫水稻后代(R2代和R3代)基因组中的整合和遗传稳定性及抗虫效应。 从供试材料株系中各个植株的点杂交和PCR扩增结果来看,R2代植株中GNA基因的整合频率为45.5%,经X~2测验分析可知,其中约有21.7%的株系呈3:1的分离(转基因阳性:阴性),表明GNA基因为单一位点的整合,其遗传符合单(显性)基因控制的孟德尔遗传规律。有1个株系呈15:1双(显性)基因控制的孟德尔遗传分离。有20.0%的株系为全阳性株系,21.7%(13/60)的株系为全阴性株系,另外还发现一些株系表现1:1及阴性个体大于阳性个体的不正常的分离(阳性个体较预期的少)。试验中对这些株系的特别追踪发现这种几种分离式样在R3代中出现交叉。 其中R3代GNA基因的整合频率为59.4%,约有37.0%的株系呈3:1的分离(转基因阳性:阴性),3个株系呈15:1的分离,5个GNA纯系,1个阴性株系和其它一些不正常分离的株系。而SBTi基因的整合频率为43.8%,其中有23.0%的株系呈3:1的分离,1个株系呈15:1的分离,3个SBTi纯系,5个阴性株系和其它一些不正常分离的株系。另外,在所有的转基因植株中共获得同时整合有GNA和SBTi基因的植株有120株,占总植株的34.2%。获得2个同时整合有SBTi和GNA基因的纯系植株。Southern Blotting分析进一步证明上述抗虫基因已稳定整合到水稻基因组中,并且 摘要 遗传 RZ和 R3代,整合拷贝数目为 l叶 个不等。 同时,对竹釉B转删A基因 RZ代和 R3代进行的抗褐飞虱实验表明,分别有83.3% 和 76.9%的株系对褐飞虱的抗性较原种对照均有了显著的提高。对竹舢B转SBTi基 因RI代进行的抗稻纵卷叶螟实验表明,78.6%的株系对稻纵卷叶螟的抗性比原种对照 的抗性强。并且在 R3代同时获得了 10个同时对褐飞虱和稻纵卷叶螟抗性增强的水稻 株系。
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