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马铃薯再生体系建立及农杆菌介导AcInv反义基因转化

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马铃薯再生体系建立及农杆菌介导AcInv反义基因转化

作者：齐恩芳甘肃农业大学

学位级别：硕士

低温贮藏会引起马铃薯块茎还原糖积累,不仅使淀粉含量减少,导致出粉率降低,而且用于薯片(条)加工原料时,在高温油炸过程中出现褐化反应,严重影响到产品的品质。因此,培育抗低温糖化的加工专用型品种是目前马铃薯育种的重要目标之一。将A... 详细信息

低温贮藏会引起马铃薯块茎还原糖积累,不仅使淀粉含量减少,导致出粉率降低,而且用于薯片(条)加工原料时,在高温油炸过程中出现褐化反应,严重影响到产品的品质。因此,培育抗低温糖化的加工专用型品种是目前马铃薯育种的重要目标之一。将AcInv反义基因导入马铃薯品种,通过反义抑制块茎内源AcInv的产生,达到降低块茎还原糖含量积累的策略,是培育抗低温糖化马铃薯品种的一条重要途径。本试验选用甘肃省农业科学院培育的6个优良加工型品种(系),对其再生体系和农杆菌介导的转化体系进行了研究,取得的主要研究结果如下:1.以茎段和微型薯为外植体,建立了6个马铃薯品种(系)的再生体系。适合6个品种的茎段愈伤诱导培养基分别是:陇薯3号、陇薯4号和L0031-17为MS+6-BA 2.5mg/L+NAA 0.5mg/L+GA3 5mg/L+2,4-D 1mg/L,陇薯5号和陇薯6号为MS+6-BA 2.5mg/L+NAA 0.5mg/L+GA3 2.5mg/L+2,4-D 0.5mg/L,LK99为MS+6-BA 2.5mg/L+NAA 1mg/L;分化培养基分别是:陇薯3号、陇薯6号和L0031-17为MS+6-BA 3.5mg/L+NAA 1mg/L+GA3 10mg/L,陇薯4号和陇薯5号为MS+6-BA 3.5mg/L+NAA 1mg/L+GA3 2.5mg/L,LK99为MS+6-BA 1.5mg/L+NAA 0.5mg/L+GA3 10mg/L;薯片再生培养基为MS+ZT 2mg/L+IAA 1mg/L。所研究的6个品种中,陇薯3号、陇薯5号和陇薯6号的再生能力较强,而LK99和L0031-17的再生能力较弱。2.对农杆菌介导的遗传转化体系研究表明,6个品种(系)的茎段和薯片不经预培养阶段,直接进行农杆菌转化的转化效率要高于预培养处理。农杆菌侵染时间和共培养时间因外植体类型不同而异。茎段外植体侵染时间以10min、共培养时间为3d为宜,而薯片侵染时间以5min、共培养时间2d效果较佳。在共培养基中加入50umol/L乙酰丁香酮(AS),能明显提高茎段外植体的愈伤率和分化率,但对薯片转化效率的影响甚微。不同生长阶段的外植体对卡那霉素(Kan)的敏感性不同,诱导愈伤组织和诱导芽分化阶段以5Omg/L的选择压较为适宜,抗性再生芽生根阶段以75mg/L为宜。通过自然光培养和人工气候箱培养条件下的转化效果比较,发现自然光培养下茎段和薯片的分化率分别比气候箱培养下高4.65%和7.58%;自然光下培养的转化外植体分化的芽丛生,但较细弱;相反的,人工气候箱培养下分化芽较为

关键词：马铃薯基因型反义AcInv基因再生体系遗传转化

彩色马铃薯花色素苷生物合成及其调控研究进展

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中国蔬菜 2023年第7期 25-32页

作者：齐恩芳贾小霞黄伟王敏甘肃省农业科学院马铃薯研究所甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室甘肃兰州730070 国家种质资源渭源观测实验站甘肃定西748201 甘肃省农业科学院甘肃兰州730070

花色素苷是彩色马铃薯主要呈色物质,具有特殊的营养价值。本文总结了近年来马铃薯花色素苷研究工作取得的进展,重点对马铃薯花色素苷种类、生物合成途径及其分子调控机制研究进行归纳,以期为后续马铃薯花色素苷生物合成机制研究和富集... 详细信息

花色素苷是彩色马铃薯主要呈色物质,具有特殊的营养价值。本文总结了近年来马铃薯花色素苷研究工作取得的进展,重点对马铃薯花色素苷种类、生物合成途径及其分子调控机制研究进行归纳,以期为后续马铃薯花色素苷生物合成机制研究和富集花色素苷马铃薯品质改良提供参考。

关键词：彩色马铃薯花色素苷生物合成调控

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高寒阴湿区不同覆膜马铃薯微型薯的土壤水热效应及产量表现

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核农学报 2017年第12期31卷 2426-2433页

作者：高彦萍胡新元李掌吴雁斌张武齐恩芳甘肃省农业科学院马铃薯研究所甘肃兰州730070 甘肃省马铃薯脱毒种薯(种苗)病毒检测及安全评价工程技术研究中心甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院甘肃兰州730070

为探究适用于高寒阴湿区马铃薯微型薯原种繁育的地膜覆盖方式,本研究以小于2 g的微型薯为试验材料,通过设置垄作白膜覆盖(RSWPF)、垄作黑膜覆盖(RSBPF)和传统露地平播(CFS)3个处理,研究了不同处理的土壤温度和水分动态特征以及对马铃薯... 详细信息

为探究适用于高寒阴湿区马铃薯微型薯原种繁育的地膜覆盖方式,本研究以小于2 g的微型薯为试验材料,通过设置垄作白膜覆盖(RSWPF)、垄作黑膜覆盖(RSBPF)和传统露地平播(CFS)3个处理,研究了不同处理的土壤温度和水分动态特征以及对马铃薯生长发育和产量的影响。结果表明,RSBPF种植方式可有效增加马铃薯生育前期耕层0~25 cm土壤的热量条件,在4月20日-8月3日(播种到末花期),RSBPF较CFS增加土壤温度2.33~4.64℃,增加土壤积温327.88℃;在日变化8:00、18:00低温时,RSBPF较RSWPF具有几乎同等的保温作用,在14:00高温时,RSBPF较RSWPF温度低1.26℃,增温、降温较平缓,稳温效应明显;在地温垂直变化中,RSBPF同样具有稳温效应。RSBPF较CFS,表现出旱季蓄水保墒和雨季防涝,能显著优化耕层土壤水分环境;提前出苗期至成熟期各生育时期10~15 d,促进生育前期营养生长效果明显。RSBPF较RSWPF和CFS,增加单株结薯重差异显著(P<0.05)。不同处理间产量差异显著(P<0.05),RSBPF产量最高,达到46 612.35 kg·hm^(-2),较CFS增产16.56%。因此,垄作黑膜覆盖(RSBPF)是该试验区域利用小于2g微型薯进行原种繁育的有效栽培措施。本研究为西北高寒阴湿区利用小于2 g的微型薯进行马铃薯原种高效栽培提供了理论依据。

关键词：高寒阴湿区马铃薯微型薯垄作覆膜栽培水热效应产量

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马铃薯种质“苗—薯—苗”离体循环保存技术

中国蔬菜 2015年第2期 74-76页

作者：齐恩芳文国宏贾小霞李高峰胡新元甘肃省农业科学院马铃薯研究所甘肃兰州730070 甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室甘肃兰州730070

马铃薯种质资源“苗—薯—苗”离体循环保存技术,不用更换培养基即可连续保存14-24个月,不仅操作简单、成本低,而且安全可靠、省时、省工,有利于促进马铃薯育种进程和新品种推广。目前马铃薯资源主要采用田间繁殖保存和组培离体保存。... 详细信息

马铃薯种质资源“苗—薯—苗”离体循环保存技术,不用更换培养基即可连续保存14-24个月,不仅操作简单、成本低,而且安全可靠、省时、省工,有利于促进马铃薯育种进程和新品种推广。目前马铃薯资源主要采用田间繁殖保存和组培离体保存。田间繁殖要花费大量的人力、物力和财力,而且由于连年种植和冬贮,导致各种病害不断侵染和病毒积累,造成种质资源退化、混杂或遗失。

关键词：马铃薯资源保存技术种质资源离体保存循环繁殖保存新品种推广安全可靠

利用RNA干扰介导抗病性获得兼抗四种病毒的转基因马铃薯

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植物保护学报 2019年第1期46卷 192-200页

作者：齐恩芳贾小霞刘石陈晓艳文国宏胡新元甘肃省农业科学院马铃薯研究所兰州730070 哈密市伊州区种业研究开发中心新疆哈密839001

为获得兼抗马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)、马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)、马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)和马铃薯潜隐花叶病毒(Potato virus S,PVS)4种病毒的转基因马铃薯新材料,分别以这4种病毒全长CP基因为模... 详细信息

为获得兼抗马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)、马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)、马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)和马铃薯潜隐花叶病毒(Potato virus S,PVS)4种病毒的转基因马铃薯新材料,分别以这4种病毒全长CP基因为模板,通过设计PCR引物和亚克隆获得4种病毒CP基因相对保守区段的基因片段,并将其拼接成融合基因,以载体pHANNIBAL和pBI121为基础,构建RNA干扰(RNA interference,RNAi)载体,利用农杆菌介导的转基因体系进行马铃薯遗传转化,并对获得的转基因马铃薯进行病毒抗性检测。结果表明,所获得的融合基因片段RH1和RH2,酶切鉴定分别得到长度为1 200 bp的条带,与预期片段相符;构建了含pdk内含子和RH1、RH2融合基因的RNAi植物表达载体,经Bam H I/Sac I双酶切,获得长度约3 200 bp的片段,表明RNAi植物表达载体pBI121-pRH构建成功;转化易感病毒马铃薯品种陇薯11号,PCR检测和PCRSouthern杂交分析表明融合基因已整合到陇薯11号马铃薯基因组中;抗病性检测显示4株转基因马铃薯植株对4种病毒均免疫。表明利用RNAi可筛选出抗多种病毒的转基因马铃薯新种质。

关键词：马铃薯病毒 RNA干扰转基因马铃薯多病毒抗性

AtDREB1A基因过量表达对马铃薯生长及抗非生物胁迫基因表达的影响

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作物学报 2019年第8期45卷 1166-1175页

作者：贾小霞齐恩芳刘石文国宏马胜李建武黄伟甘肃省农业科学院马铃薯研究所/甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室甘肃兰州730070 农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站甘肃渭源748201

为明确AtDREB1A基因过量表达对马铃薯生长及基因表达的影响,以马铃薯品种陇薯3号(L3)及其AtDREB1A转基因株系T2为材料,采用盆栽试验,在马铃薯盛花期将盆土含水量控制为田间最大持水量(FWC)的45%~50%,观察转基因前后植株表型,并研究叶片... 详细信息

为明确AtDREB1A基因过量表达对马铃薯生长及基因表达的影响,以马铃薯品种陇薯3号(L3)及其AtDREB1A转基因株系T2为材料,采用盆栽试验,在马铃薯盛花期将盆土含水量控制为田间最大持水量(FWC)的45%~50%,观察转基因前后植株表型,并研究叶片MDA含量、RWC、SOD和POD活性及其基因表达的差异。结果表明,正常浇水条件下2个株系各指标差异不大。胁迫20d后,转基因植株T2的表型明显好于对照L3,且RWC显著高于L3;各株系叶片的MDA含量、SOD和POD活性均明显上升,但转基因植株MDA含量上升幅度较对照小,抗氧化保护酶SOD、POD活性升高幅度较对照大,说明转基因植株细胞膜损伤和膜脂过氧化程度较轻,植株的耐旱性明显提高。转录组测序及生物信息学分析发现,转基因材料T2相对于L3的差异表达基因共430个,其中上调表达基因287个,下调表达基因143个。功能注释和显著性富集结果表明,差异表达基因富集涉及GO功能分类体系中生物过程、细胞组分和分子功能3个大类别,且大部分集中在细胞内和膜上,主要涉及信号传导、氧化还原、生物调解、应激反应、发育过程、系统免疫过程、核酸和蛋白结合转录因子活性、转运活性及催化活性。其中抗非生物胁迫相关蛋白PPR、HSP、P450、MLO等家族的大量基因表达量发生较大变化,说明这些基因在转AtDREB1A基因马铃薯抵御干旱过程中发挥着非常重要的作用。本研究为进一步解析AtDREB1A基因提高马铃薯抗旱性的调控网络奠定了基础。

关键词：马铃薯 AtDREB1A基因非生物胁迫差异表达基因干旱

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马铃薯组培快繁数量计算及影响因子分析

作物杂志 2012年第6期 89-94页

作者：高彦萍杨谋张武张丽娟柳永强齐恩芳李掌甘肃省农业科学院马铃薯研究所甘肃兰州730070 甘肃一航薯业科技发展有限责任公司甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

对马铃薯组培快繁有关指标数量计(或预)算方法进行数学推导、归纳和总结,结果发现这些相关指标数量增殖方式是以等比数列规律循环递增,提出可利用等比数列通项公式表示各相关指标数量的递增过程,用求和公式表示各相关指标累计数量。对... 详细信息

对马铃薯组培快繁有关指标数量计(或预)算方法进行数学推导、归纳和总结,结果发现这些相关指标数量增殖方式是以等比数列规律循环递增,提出可利用等比数列通项公式表示各相关指标数量的递增过程,用求和公式表示各相关指标累计数量。对马铃薯组培快繁数量影响因子进行了分析,结果表明,直接影响因子包括接种人员数量、起始基础苗数量、继代增殖倍数、污染率等。同时,针对不同因子提出相应整改措施,为种薯企业制定组培苗年生产任务、加强组培苗生产过程管理、成本核算与管理、企业目标效益预计以及经营者投资决策等提供理论依据和技术参考。

关键词：马铃薯组培快繁脱毒组培苗数量计算起始基础苗污染增殖倍数

反义AcInv基因导入马铃薯遗传转化体系的优化

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中国蔬菜 2007年第8期 10-14页

作者：齐恩芳张金文王一航甘肃省农业科学院马铃薯研究所兰州730070 甘肃农业大学农学院

以马铃薯品种陇薯3号的茎段和微型薯为受体材料,对其再生和农杆菌介导的遗传转化体系进行了研究。结果表明,茎段愈伤组织诱导培养基为MS+6-BA2.5mg.L-1+NAA0.5mg.L-1+GA35.0mg.L-1+2,4-D1.0mg.L-1,分化培养基为MS+6-BA3.5mg.L-1+NAA1.0mg.L-1+GA310.0mg.L-1,微型薯薯片再生培养基为MS+ZT2.0mg.L-1+IAA1.0mg.L-1;愈伤组织诱导和生根阶段的选择压分别为Kan50和75mg.L-1,转化时不经过预培养,茎段农杆菌侵染10min,共培养3d;微型薯薄片侵染5min,共培养2d;共培养基中加入50μmol.L-1乙酰丁香酮,茎段抗性愈伤率和分化率分别提高14.29%和6.77%。通过该体系将反义AcInv基因导入马铃薯中,获得了具卡那霉素抗性的转化植株。经PCR检测,外源基因已导入马铃薯基因组中。

关键词：农杆菌基因转化再生马铃薯反义 AcInv基因

马铃薯PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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作物学报 2022年第10期48卷 2533-2545页

作者：贾小霞齐恩芳马胜黄伟郑永伟白永杰文国宏甘肃省农业科学院马铃薯研究所/甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室甘肃兰州730070 国家种质资源渭源观测实验站甘肃渭源748201

作为关键信号分子,脱落酸(ABA)通过其核心信号通路PYLs-PP2Cs-SnRK2s广泛调控植物的生长发育和逆境响应过程,PYLs蛋白作为ABA信号传导的核心组件,在ABA信号传导中发挥着不可替代的作用。为探究PYLs(PYR/PYL/RCARs)基因在马铃薯中的进化... 详细信息

作为关键信号分子,脱落酸(ABA)通过其核心信号通路PYLs-PP2Cs-SnRK2s广泛调控植物的生长发育和逆境响应过程,PYLs蛋白作为ABA信号传导的核心组件,在ABA信号传导中发挥着不可替代的作用。为探究PYLs(PYR/PYL/RCARs)基因在马铃薯中的进化以及表达模式,本研究从马铃薯全基因组‘DM-v 6.1’共鉴定到17个StPYLs基因,并对其分布、蛋白理化性质、系统进化、基因结构特征以及基因表达模式进行了分析。结果表明,17个StPYLs基因不均匀分布在8条染色体上,其氨基酸大小在163~231 aa之间,等电点在4.5~8.6之间,相对分子量在18.71~25.29 kD之间。根据基因结构和蛋白的系统发育特征,StPYL家族成员共分为3个亚组,motif 1存在于本家族所有基因中,说明它在StPYLs的进化过程中较为保守。基因表达模式分析表明,StPYL家族成员具有明显的组织表达特异性,且除StPYL1在外源激素(BAP、ABA和IAA)和非生物胁迫(高温、盐和干旱)下均上调表达外,其余基因存在功能分化,不同胁迫下的表达模式各异。本研究结果为进一步阐明StPYLs基因在马铃薯中的功能奠定了理论基础。

关键词：马铃薯 PYL基因家族脱落酸基因表达分析