玉米高亲和钾转运体基因zmhak1的遗传转化及耐低钾特性研究

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1、玉米高亲和钾转运体基因ZmHAK1的遗传转化及耐低钾特性研究TheGeneticTransformationoftheHigh-affinityPotassiumTransporterGeneZmHAK1inMaizeandResistancetotheStressfromaLowAmountofPotasssium作者姓名：张婷婷专业名称：植物营养学指导教师：鞠会艳学位类别：农学硕士答辩日期：2015年6月7日中文摘要玉米高亲和钾转运体基因ZmHAK1的遗传转化及耐低钾特性研究玉米作为最重要的粮食作物之一，在我国乃至全世界的粮食生产中都占有重要地位。而钾作为植物必需

2、的营养元素，对玉米的生长发育以及产量有着不可替代的作用。但目前，我国耕地土壤普遍缺钾，同时，钾肥资源匮乏，严重依赖进口，因此钾素不足已经成了玉米品质和产量提高的一种限制性因子。为了有效缓解这一矛盾，有学者提出可以利用植物对环境的遗传多样性,充分发掘玉米优良基因型,通过基因工程等技术手段改良创制钾高效利用的玉米新种质,提高玉米对钾的吸收和利用效率,解决土壤缺钾与植株需钾这一尖锐矛盾。本研究将构建好的携带玉米高亲和钾转运体基因ZmHAK1的pCambia1301-ZmHAK1表达质粒转化农杆菌EHA105后，利用花粉管通道法将目的基因转化到对低钾胁迫较敏感的玉米自交系中。

3、在三叶期对转化植株进行Basta筛选，筛选后对存活的的抗性植株分别进行BAR基因和目的基因的PCR检测,检测结果表明已经获得了转ZmHAK1基因的玉米阳性植株。对繁育获得的T2代转化玉米植株分别进行BAR基因和目的基因的跟踪检测，以检测得到的T2代转化玉米阳性植株为材料进行RT-PCR和qRT-PCR实验。结果表明，目的基因在转化玉米植株体内能够转录。通过对ZmHAK1基因在转化玉米植株体内表达分析，发现该基因在根和茎中表达量较高，并且受一定低钾胁迫水平的诱导表达。对转化玉米根中ZmHAK1基因在不同时间低钾胁迫处理下的表达进行分析，结果表明根中ZmHAK1基因在72

4、h的表达量达到最高。利用水培试验对转化玉米植株和自交系对照进行低钾胁迫处理，结果表明转化玉米植株的吸钾量、钾利用指数及根形态等多个指标数值均高于自交系对照，表现出一定的耐低钾特性。通过对体现植株抗逆程度和受伤害程度的一系列生理指标如SOD活性、MDA含量及脯氨酸含量等测定结果发现，转化玉米阳性植株在低钾胁迫环境中，细胞受伤害程度明显低于自交系对照，进一步说明转化玉米耐低钾胁迫能力较自交系对照有所提高，能够对低钾胁迫产生响应。I关键词：转化玉米，花粉管通道法，高亲和钾转运体基因，钾素IIAbstractTheGeneticTransformationoftheHigh-

5、affinityPotassiumTransporterGeneZmHAK1inMaizeandResistancetotheStressfromaLowAmountofPotasssiumThemaizeasthemostimportantfoodcrops,playsanimportantroleinbothour+countryandthewholeworld.Kisanessentialmacronutrientrequiredbyplantstocompletetheirlifecycle.Itfulfillsirreplaceablefunctionsan

6、dpotashiswidelyusedasafertilizertoincreasecropproduction.However,potassiumisseverelydeficientincultivatedsoilwhilepotashresourcesarescarce.So,potassiumfertilizerisheavilydependentonimports.Thereforepotassiumdeficiencyhasbecomealimitingfactortoincreasethequalityandyieldofmaize.Inordertoe

7、ffectivelyresolvethisconflict,somescholarssuggestedweshouldtakeadvantageofthegeneticdiversityofplantsinnature,toexploitthesuperiorgenotypesofmaizeandmodifymaizetocreateefficientpotassium-uptakebreedbygeneticengineeringtechnologytoimprovetheefficiencyofmaizetoabsorbandutilizepot