甜瓜遗传转化技术的优化及DRs类基因的应用  

Optimization of genetic transformation technology and application of DRs genes in melon

作　　者：万丽丽 王转茸 汤谧 张学军[2,3] 任俭 曾红霞 张娜 孙玉宏 朱志坤 Wan Lili

机构地区：[1]武汉市农业科学院,湖北武汉430065 [2]新疆农业科学院哈密瓜研究中心,新疆乌鲁木齐830091 [3]新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心,海南三亚572014 [4]湖北省武汉市蔡甸区农业农村局,湖北武汉430199

出　　处：《江苏农业科学》2023年第7期49-58,共10页Jiangsu Agricultural Sciences

基　　金：湖北省重点研发项目(编号:2021BBA101,2022BBA0062);天山创新团队计划(编号:2022D14015);武汉市农业科学院创新项目(编号:XKCX202204-1);武汉市生物育种关键技术及新品种培育重大专项(2022021302024852)。

摘　　要：甜瓜(Cucumis melo L.)是我国重要的设施栽培作物,具有重要的经济价值。随着农作物全基因组测序以及基因编辑技术的建立,遗传改良和基因功能验证亟需建立高效稳定的遗传转化体系。遗传转化率由基因型和植物激素互作所决定,目前,甜瓜遗传转化技术普遍存在遗传转化载体递送到细胞困难、芽再生难、遗传转化效率低等诸多问题。本研究选取5个厚皮甜瓜和4个薄皮甜瓜品种的子叶为外植体,对遗传转化试验中农杆菌浸染的方法、植物生长调节剂、筛选剂浓度等多个因素进行筛选,建立适合厚皮和薄皮甜瓜的遗传转化技术体系。结果表明,不定芽诱导最佳激素组合是1 mg/L 6-BA和1 mg/L ABA,最佳Basta筛选浓度为5 mg/L。由于甜瓜原形成层细胞位于维管组织的最深层,为提高农杆菌浸染效率,本研究采用纳米刷对子叶外植体表面均匀造伤,接着超声波和真空渗透压3个处理方式组合,其中在纳米刷造伤后进行超声波处理20 s,-1.0 kPa真空渗透压力下处理90 s后,绿色荧光蛋白(GFP)标记显示在甜瓜外植体的转化效率为82%~95%,在不定芽诱导培养基(SIM,1 mg/L 6-BA和1 mg/L ABA)能产生再生苗的外植体率为3%~10%。研究了GROWTH-REGULATING FACTOR5 (AtGRF5)、WUSHEL(AtWUS)、PLETHORA(AtPLT5)、WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION 1(AtWIND1)等发育调控因子(DRs)对甜瓜遗传转化再生的作用,选择4种甜瓜优良自交系种质转化含有DRs表达组件的遗传转化载体,之后在低浓度细胞分裂素的培养基上诱导不定芽再生,试验结果显示,超表达AtGRF5和AtPLT5能够提高转化率以及接种外植体的再生芽率。因此,开发并利用DRs能够有效改良甜瓜的遗传转化率,进而促进基因组编辑等生物技术在甜瓜育种中的应用。

关 键 词：甜瓜 农杆菌浸染 遗传转化 真空渗透 不定芽诱导 发育调控基因 

分 类 号：S652.03[农业科学—果树学]