来源于土麦冬的耐草甘膦EPSPS在水稻中的应用研究

作     者：钟珏 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林拥军

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：ELs-EPSPS* 密码子优化 草甘膦抗性 转基因抗除草剂水稻 

摘      要：水稻是我国最重要的粮食作物且种植范围广泛。稻田杂草在水稻生产种植过程中危害严重,造成水稻减产,影响水稻品质。化学药剂除草是目前农业生产上最经济、有效的方法。草甘膦是应用最广泛的广谱性除草剂,但由于对水稻也具有毒害作用,难以大面积应用于水稻生产过程。挖掘可应用于水稻生产的新型抗草甘膦基因对于培育抗草甘膦的转基因水稻具有重要意义。5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)是植物体内莽草酸途径的关键酶,同时是草甘膦的作用靶点,通过导入对草甘膦不敏感的EPSPS基因或在转基因植物中过表达EPSPS可以有效地提高植株的草甘膦耐受性。ELs-EPSPS是一个麦冬草来源的草甘膦抗性基因,本研究通过基因工程技术将其导入粳稻品种中花11,以期探究该基因的应用潜力,并培育出抗草甘膦的转基因水稻。本研究获得了以下主要研究结果:1.对麦冬草来源的抗草甘膦的ELs-EPSPS按照水稻的优势密码进行密码子优化和人工合成,并构建到植物表达载体p U130上。2.利用农杆菌介导的方法将ELs-EPSPS*导入到中花11中,得到91株转基因阳性植株,通过草甘膦抗性检测,90%的T代转化植株在3600 mg/L草甘膦处理后生长正常。3.在T代,利用Southern blot、反向PCR技术和q RTPCR检测,筛选到4个ELs-EPSPS*单拷贝、高表达且整合在基因间区的转基因单株。4.在T代,考查候选株系的农艺性状,挑选主要农艺性状与受体品种没有显著差异的候选株系;进一步通过田间草甘膦抗性测试,其中T14转基因纯合株系可耐受高达9000 g/ha草甘膦喷施处理(达到农业推荐使用剂量的10倍),试验认定,T14达到了水稻生产上抗草甘膦的要求,可以作为抗草甘膦水稻转育的供体亲本。本研究获得了草甘膦高耐受性的转基因水稻,证明新型草甘膦抗性基因ELs-EPSPS*是一个可利用的草甘膦抗性基因资源,在培育抗草甘膦作物具有重要的应用价值。