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[农学]基因枪法转化棉花外植体硕士开题ppt
海岛棉茎尖的基因枪转化体系的建立及对体细胞发生体系的探索 研究意义 棉花是世界上最重要的经济作物之一,在全世界纺织和油料供给上有重要的作用,全世界约有6 0多个国家种植,在农业生产及整个国民经济上具有重要的意义。我国是世界上最大的棉花生产国和纺织品出口大国。2010年,全国棉花种植面积485万公顷,产量597万吨,进口285.4万吨,进口量占国内生产的47.8%。 新疆位于我国西部,光热资源丰富,气候干旱少雨,棉花种植条件得天独厚,是我国最大的商品棉生产基地和唯一的海岛棉产区。2010年,新疆棉花年播种面积146.06万公顷,产量247.9万吨,分别占全国的30.1%和41.5%,连续16年保持单产、总产和调出量的全国第一。 然而,长期以来品种间的杂交使其遗传变异越来越狭窄,而且周期较长,传统育种方法在改进棉花品质、产量和抗性方面已经无法满足棉花生产的需求,为了加快育种的速度,基因工程是一个极具有潜力的方法,将来自于任何生物体的外源基因直接导入作物中,可以快速有效地将多种有利性状结合起来。 同时,植物组织培养技术是植物生物技术的重要组成部分,为常规的植物改良程序提供了一种新的手段,使很多传统方法难以解决的问题迎刃而解,在生产实践中有着重要应用前景。 新疆自育的海岛棉品种,纤维品质好,但是也存在着产量偏低、不抗枯萎病等不足,可以借助转基因的手段加以改进。棉花顶端分生组织培养不通过愈伤组织的脱分化过程可以直接获得再生植株,植株再生的时间短,培养方法简单,不受基因型的限制,可以作为基因转化研究的一条有效途径。 与以往陆地棉研究不同的是海岛棉作为新疆特有的生态型棉花,海岛棉的茎尖转化研究在国内少有报道。基因枪转化自1987年获得成功以来,在众多植物转化中都有广泛使用,并获得了转化植株,已经成为一种有效的转化手段。 现有报道表明,海岛棉再生困难,且多数受基因型的限制,因此通过基因枪转化新疆海岛棉是值得研究的。本研究以新疆自育海岛棉品种的茎尖和胚性愈伤组织为受体材料进行基因枪转化,建立能够稳定遗传的高效遗传转化技术体系,为新疆海岛棉棉花育种奠定一定基础。 国内外研究现状及分析 Klein等,1987年首先在洋葱上进行进行类似于基因枪法的试验,当被加速的钨粒对洋葱组织进行轰击,大约有90%的细胞被击中,使带有烟草花叶病毒RNA的钨粒进入洋葱细胞,并在受体细胞中检测出了病毒RNA的复制。他还用这种技术将Cat基因导入了洋葱表皮细胞,从被轰击的表度组织的提取液中检测出很高的Cat活性。 洋葱组织切片(苏木精;40X) Perlak等(1990年)转化了(Bt)CryIAC外源基因;Keller等(1997年)转化了抗除草剂基因Bialaphos抗性片段;1996年,John转化了纤维品质基因E6反义DNA,同年与Keller转化了纤维品质基因E-6启动子+pha片段,等等。1996年,Dennis等以棉花商业品种、海岛棉(比马S6)、陆地棉和无腺体棉等多种材料进行了试验,最后得到了正常可育的海岛棉和19个陆地棉转化植株,转化率为0.027%-0.22%。 吴敬音等(1996年)、以及朱卫民等(1998年)、于娅等(2003年)、耿立召等(2004年)、李秋伶等(2006年)、薛远超等(2007年)都进行了基因枪方法转化基因到植物细胞中,对植物细胞基因枪的各种设置条件进行了相关的研究。 基因枪转化法在棉花上的应用还比较有限,仍有许多值得深入研究的问题: 棉花轰击的受体范围,进行胚性愈伤的诱导研究。 如何诱导更多的细胞同时成为转化和再生感受态至关重要。 对茎尖和胚性愈伤的基因枪参数进行研究,不同品种的海岛棉确定不同的设置参数。 对外植体轰击前后的生物学变化。物理参数与靶细胞之间的相互作用,轰击后受伤细胞与转入基因细胞的比例,以及外源DNA转入细胞后的命运等基础问题的了解,将有助于有效的控制转基因过程。 完善以茎尖分生组织为受体的转化体系,优化筛选程序从而提高转化率。加强以胚性愈伤为受体的轰击研究,尤其是渗透处理的作用效果。 研究内容 (1)以茎尖作为受体材料的基因枪转化,转化前对茎尖进行不同的处理,转化时设置不同的轰击条件,转化后对茎尖进行卡那霉素筛选与再生培养。 (2)海岛棉体细胞胚胎发生体系的建立及以胚性愈伤作为转化受体材料的基因枪转化。 研究目标 1、通过基因枪转化茎尖的相关试验,确定轰击前茎尖材料的处理方法、轰击时基因枪设置条件的优化值以及转基因后茎尖的筛选体系和再生体系,将转化率提高1%-3%。 2、通过海岛棉体细胞胚胎发生体系的研究,得到新疆自育海岛棉品种的愈伤组织,探索海岛棉胚性愈伤分化调控的方法,以愈伤作为转化受体材料进行基因枪转化得到抗性
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