从美国西瓜品系Sugarlee系统选育的雄性不育两用系Se18属于ms类型,其不育性为一对隐性细胞核基因控制。我们曾对其生物学特性和遗传特征进行了系统研究,利用分子标记技术对该性状相关基因进行了标记,并应用mRNA差异显示技术寻找和筛选了与西瓜核雄性不育相关的cDNA片段10个,进行了BLASter分析。本研究将利用直接PCR法和cDNA末端快速扩增的新型RACE技术克隆这些cDNA的全长序列,构建反义基因和正义基因表达载体,通过农杆菌的介导转西瓜的可育株和不育株,对转化植株进一步观察,分析目的基因的表达水平和部位以及其他功能,为进一步研究试图通过基因工程途径获得全不育的西瓜雄性不育系,为简化一代杂种生产中去雄等繁杂工序,提高制种效率创造材料,也为西瓜雄性不育基因工程的研究和应用提供理论和实践基础,同时也为其他作物所借鉴。
Watermelon;Male sterility;Gene;Clone;Function
本研究以美国西瓜品系Sugarlee系统选育的雄性不育两用系Se18花蕾为试材,利用分子标记技术对该性状相关基因进行了标记,并应用mRNA差异显示技术寻找和筛选了与西瓜核雄性不育相关的cDNA片段10个,进行了BLASter分析并从中选择了1个与拟南芥雄性减数分裂MMD1所编码的PHD蛋白有很高同源性的重点基因片断进行研究,研究结果如下(1)通过系统的梯度实验,建立了西瓜核雄性不育相关基因DDRT-PCR体系。筛选了DDRT-PCR体系中各种反应因素的浓度,优化25μL体系中各组分浓度,该反应体系的产物经测序胶电泳和银染,可以获得数量适宜、带型清晰、重复性好的cDNA片段。 (2)对于选定的PHD基因片断,通过5’RACE和3’RACE方法获得目的基因片断的全长双链cDNA,基因全长序列为1431bp,开放阅读框由759个碱基组成,编码了252个氨基酸,对所得序列结果比较分析,进行功能预测, 表明其蛋白具有较高的亲水性,其主要蛋白成分为谷氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甘氨酸。并发现其与拟南芥雄性减数分裂MMD1所编码的PHD蛋白也有很高的同源性。(3)将获得的PHD基因与含有35S启动子的pBI121载体重组,构建表达载体,利用农杆菌介导的叶盘法转入烟草中,通过5‰的卡那霉素筛选,获得了转基因植株。用PCR方法对带卡那抗性的转基因烟草植株进一步检测,结果证明目的基因已经整合到部分转基因苗的基因组中,成功地获得了转基因植株。(4)建立了西瓜子叶高效再生体系并完善并建立了西瓜遗传转化体系,并通过农杆菌将目的基因转入西瓜子叶,获得部分西瓜T0代转基因植株,并对所得到的T0西瓜植株通过PCR验证,初步得出目的基因已经成功的转入西瓜中,并且得7 株T0西瓜转基因苗。