橡胶树体细胞胚高效遗传转化体系的建立和FT转基因砧木创制

Heterosis is widely used for promotion of crop yield in most crops, however, it is not applicated in Hevea because of long juvenile stage (5-6 years), herein, high efficient genetic transformation would be established using embryos as starting material, and then transformation will be carried out using AtFT gene and HbFT as donor gene and 35S as promoter for development of earlier flowering Hevea rootstocks, which could promote scion flower earlier because of FT protein could pass though scion-stock junction and reach apical meristem. If the project was carried out successfully, utilization of heterosis would be promoted in Hevea.

杂种优势利用在多数作物中被广泛应用于作物产量提高。由于橡胶树童期长达5-6年，致使无法短时间培育出纯和自交系，造成杂种优势利用至今未在橡胶树育种中应用。本项目将首次建立以胚状体为受体的高效橡胶树遗传转化体系，以此为基础，充分利用"FT （FLOWERING LOCUS T）基因表达产物能穿越嫁接处维管束并长距离运输到接穗顶端分生组织，诱导接穗提早开花"的现象，克隆拟南芥和橡胶树FT基因并导入橡胶树以及在橡胶树中高效表达，创制提早开花橡胶树砧木，通过嫁接缩短橡胶树童期。本项目的成功实施将为橡胶树自交系培育和杂种优势利用奠定良好的基础。

巴西橡胶树（Hevea brasiliensis Müll. Arg.，以下简称橡胶树）是重要的热带经济作物，所产的天然橡胶是一种不可替代的工业原料和国防战略物资。杂种优势利用在多数作物中被广泛应用于作物产量提高，由于橡胶树童期长达5-6年，致使无法短时间培育出纯和自交系，造成杂种优势利用至今未在橡胶树育种中应用。本项目着眼于缩短橡胶树童期这一育种核心问题，以培育橡胶树纯和自交系为目标，开展高效的橡胶树遗传转化体系的建立及和FT基因克隆和转化橡胶树研究，为橡胶树自交系培育和杂种优势利用奠定基础。. 目前已经通过研究负压、表面活性剂等影响转基因效率的影响因素、侵染过程、筛选和抑菌抗生素筛选等研究，建立了较为高效橡胶树体细胞胚遗传转化体系，转化效率达到4.06%（Huang等，2015），较原项目依托单位建立花药遗传转化体系的转化效率（0.05%）得到大幅提高（黄天带等，2010），同时，对转基因胚状体早期PCR鉴定和Southern体系进行了研究，建立了有效的橡胶树转基因植株Southern杂交体系，但是，转化胚状体早期PCR鉴定假阳性较高。同时，通过同源克隆法克隆拟南芥和橡胶树FT基因，其中橡胶树FT基因具有2个拷贝，在拟南芥中过表达发现两者均能够促进拟南芥提早开花，而且，HbFT1主要在橡胶树叶片中表达，这与其他植物FT表达模式相似，HbFT2除了在叶片中表达外，还在花序等组织表达。项目已将FT基因转到橡胶树，获得转化拟南芥FT转基因株系2个，转化橡胶树FT转基因株系3个，已经于2015年7月移栽至大田，其叶片GUS检测为阳性，由于植株较为瘦弱暂未进行目标基因表达和Southern分析，开花及生长习性有待观察。. 本项目首次构建了以胚状体作为农杆菌侵染受体的橡胶树遗传转化体系，将我国转基因频率由0.05%提高到了4.06%，为利用转基因遗传改良橡胶树提供了良好的转化体系。同时，项目得到了5个FT转基因株系，为进一步研究FT在橡胶树开花调控及育种价值提供了宝贵的材料。