小麦成熟胚遗传转化DREB1A基因及小麦抗旱种质的创制

Drought is the mainly limiting factor for the yield of wheat in Gansu. Biotechnology become one of the most economical and effective methods on breeding drought-enduring wheat cultivars. Plant drought resistance is a complicated polygene system. It will be an effective way to study the drought transcription factor which can control the expression of drought resistant gene to improve the drought tolerance. That using mature embryo to be the acceptor of wheat genetic transformation can not be restricted by the time and number. . The project is going to clone promoter Rd29A from Arabidopsis. We will structure the inducible promoter Rd29A by DNA recombination technology to drive the expression carryier of DREB1A gene. And induce the genetic transformation with mature embryo by agro bacterium-mediated transformation. The object is to strengthen the plant drought tolerance by gene engineering and then breed the drought-resistant wheat. It will be the foundation of more research on new cultivar breeding and the genetic transformation system.

干旱是甘肃省小麦粮食总产量的主要限制因素，利用生物技术手段提高小麦抗旱性，选育耐旱小麦品种是提高甘肃小麦产量最经济、有效的方法之一。植物的抗旱性是一个复杂的多基因控制系统，而干旱转录因子可以调控一系列抗旱基因的表达，是一种更加有效的提高耐旱性的途径；利用成熟胚代替幼胚作为小麦遗传转化的受体材料将不受季节和数量上的限制。. 本项目拟从拟南芥中克隆诱导型启动子Rd29A，用DNA重组技术构建诱导型启动子Rd29A驱动转录因子DREB1A基因的植物表达载体，通过农杆菌介导法诱导小麦成熟胚进行遗传转化，以期待借助基因工程的方法，增强植株对干旱的耐受力，选育抗旱性强的小麦品种，为进一步研究小麦遗传转化体系和选育耐旱节水型作物新品系，开展作物抗旱分子育种研究奠定基础。

小麦在生长发育过程中受各种生物和非生物胁迫的影响，干旱是其中最常见和危害最严重的非生物胁迫因素之一，常常导致单产不高，总产不稳，严重影响着小麦产业的发展。本项目以改善小麦抗旱性为目的，采用PCR方法从拟南芥中克隆了转录因子DREB1A基因和诱导型启动子Rd29A。利用DNA重组技术成功构建了诱导型启动子Rd29A驱动转录因子DREB1A基因的植物表达载体p1300-Rd29A-DREB1A。以春小麦陇春27号和陇春30号为试验材料，进行成熟胚愈伤组织培养及植株再生的研究，探讨了2,4-D 浓度、潮霉素和KT对愈伤组织诱导、分化及植株再生的影响。初步建立了陇春30号成熟胚愈伤组织培养及植株再生体系。研究结果如下：.（1）通过对春小麦陇春27号和陇春30号进行成熟胚愈伤组织培养及植株再生试验，结果表明，2个不同基因型品种在2,4-D浓度为 2.0mg/L 时，对小麦成熟胚的平均愈伤诱导率均较高；.（2）不同基因型对小麦成熟胚愈伤组织诱导与分化也不同，陇春30号成熟胚诱导的愈伤诱导率和分化率比陇春27号相对较高；.（3）不同激素对小麦成熟胚愈伤组织诱导与分化也有影响，分化培养基选用 6个不同的激素配比组合，从培养结果来看，当 KT 浓度为 3.0mg/L 时，潮霉素的浓度为 25mg/L 时，愈伤分化率达到最大43.2%。.（4）依据本试验研究建立的农杆菌介导陇春30号成熟胚遗传转化体系，在最适的转化条件下，成功的获得了抗性再生植株。进行荧光定量PCR检测，T0代转基因材料共有15株检测到目标条带；进一步Southern检测，筛选到3株单拷贝插入T0转基因小麦，外源基因在抗性转基因植株中能够表达，表明试验建立的农杆菌介导小麦遗传转化体系具有可行性。实现了创制抗旱种质的目的，丰富了小麦抗旱育种的种质资源库。