玉米体细胞胚胎发生相关基因ZmSERK的研究

【摘要】玉米作为我国第一大粮食作物，其产量的变化将直接影响到我国的农业经济发展。众所周知，在玉米转基因育种中，其受体系统的建立起着关键作用。实践证明，玉米幼胚培养获取的体细胞胚胎有较强的长期继代和再生能力，因而成为最理想的受体材料。但研究发现玉米是体外胚性发生较为困难的作物之一。因此，研究玉米体外胚性发生的分子机理，从玉米体胚中克隆控制体胚发生的关键基因，对进一步完善玉米遗传转化体系、加强分子育种研究具有重要意义。本研究以玉米自交系Y423诱导的体胚为材料，克隆出体胚发生关键基因ZmSERK，并采用Real-timePCR分析该基因在玉米体胚发生过程中表达水平的动态变化规律，为进一步了解SERK等胚性相关基因在玉米体胚发生中的调控机制奠定基础。主要研究结果如下：本研究利用RT-PCR技术，克隆得到玉米体胚发生关键基因ZmSERK，测序结果表明该基因核苷酸序列（包含完整的开放阅读框）为1881bp，编码627个氨基酸。蛋白分子量大约为69KD，等电点为5.55。并对该氨基酸序列进行了生物信息学分析，结果显示其与草地早熟禾(PoapratensisL.)，水稻(OryzasativaL.)等氨基酸序列同源性达80%以上。确认该序列为体细胞胚胎发生相关受体类蛋白激酶基因。本研究从东北玉米骨干自交系Y423中克隆到该基因，将其提交到NCBI的GenBank数据库，获得登录号为KJ004522。并利用生物信息学软件预测了该蛋白的结构和生物特性，这些生物信息学分析与预测的结果与文献报道的基本相符，再次证明克隆得到的是SERK目的基因。Real-timePCR分析了玉米体胚发生关键基因ZmSERK在体胚的诱导及分化过程中的表达量。实验结果表明ZmSERK基因在体胚的诱导及分化过程中表达量有差异，诱导和分化都是在14天时表达量最高。成功构建了植物过表达载体pCAMBIA3301-ZmSERK，干扰载体p3301-UBI-SERK(+)-intron-SERK(-)。通过农杆菌EHA105介导转化玉米自交系Y423诱导的体胚。在双丙氨磷浓度为2mgL-1的培养基上进行筛选。对筛选后得到的抗性植株进行PCR检测、PCR-Southern杂交验证及Real-timePCR分析。荧光定量PCR结果表明，转干扰载体的株系，与未转化植株相比其表达量有所降低。转过表达载体的株系，与野生型相比其表达量略有上升。
【作者】牛筱；
【导师】吴颖；
【作者基本信息】吉林大学，植物学，2014，硕士
【关键词】玉米；体细胞胚发生受体类激酶(SERK)；实时荧光定量PCR；表达载体；农杆菌介导法；

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