转基因玉米种子生物学特性分析--《吉林农业大学》2013年硕士论文
转基因玉米种子生物学特性分析
【摘要】：玉米是我国非常主要的粮食作物和优质的饲料来源,在我国日益崛起的国民经济中占有异常重要地位。玉米对盐分是中度敏感的,而我国有着大面积的盐碱土壤,每年因盐碱化耕地给农业生产带来了严重的产量损失。土壤盐碱化成为制约我国玉米产量的重要因素之一。因此,提高玉米的抗逆性已迫在眉睫。随着生物工程技术的发展,转基因技术日趋成熟,转入外源基因提高玉米的抗逆性符合我国的切实需求,就能够从根本上解决我国面临的土壤盐碱化、病虫害等问题,从而显著提玉米的产量。虽然转基因技术能够快速有效的提高玉米的抗逆性,在我国,利用转基因技术获得的玉米品系在萌发特性、生理生化和农艺性状等方面与对照品系相比是否发生改变报道很少。因此,本实验主要从萌发特性和农艺性状方面对比转基因品系与非转基因品系的差异,从而明确转基因玉米品系的生产潜力。
本实验选取以下三种转基因玉米品系,分别为转甜菜碱醛脱氢酶基因玉米品系：BADH-3-13、BADH-4-20、BADH-5-2、BADH-5-4和BADH-6-13;转酸性蛋白酶玉米品系:pepB-1-11、pepB-7-1、pepB-7-3、pepB-26-13和pepB-28-19;转防御素基因玉米品系：防卫素-35-10、防卫素-36-10、防卫素-36-12、防卫素-37-15和防卫素-44-8。
转基因玉米品系的萌发特性主要通过标准的发芽实验和测定电导率方法鉴定。在发芽率、发芽势、发芽指数,平均发芽日数、活力指数和电导率方面与受体对照进行比较,通过上述指标比较转基因玉米品系与非转基因玉米的种子萌发特性上的差异；对农艺性状的鉴定,实验采用裂区实验设计,3次重复,2行区,行长5米,行距0.65米。调查田间农艺性状,成熟时全区收获,测量株高、小区产量。室内拷种,测量行中间10株的果穗的穗长、穗粗、行粒数、穗行数、穗型、轴色、粒型、秃尖及百粒重,采用DPS和EXCEL软件对数据进行整理和分析。并对转基因玉米品系的进行了分子生物学检测。主要实验结果：
1、分子生物学检测表明：外源基因已转入并整合到玉米基因组当中,且已能够在植物体中表达并具有稳定的遗传性。其中,转BADH基因玉米品系即被批准参加中间试验。
2、转基因玉米品系的萌发特性表明：同一品系内种子在发芽率、发芽势、发芽指数,平均发芽日数和电导率方面与受体对照进行比较没有明显差异。说明定向的改变玉米基因,没有改变玉米的萌发特性。其中,BADH-5-2、BADH-4-20、酸性蛋白酶7-1、酸性蛋白酶7-3、酸性蛋白酶26-13、防卫素36-10和防卫素36-12的种子活力较高。加速老化试验表明转基因玉米品系与对照相比无显著差异。其中BADH4-2、酸性蛋白酶7-1、酸性蛋白酶7-3、防卫素36-10和防卫素36-12的种子活力较高,生产潜力较高。与标准发芽试验结果基本一致。
3、生理生化指标的测定表明：转BADH-5-2、BADH-4-20与非转基因对照相比,抗逆境胁迫能力达到差异显著；防卫素-36-10和防卫素-36-12与非转基因对照相比,抗逆境胁迫能力达到差异显著。因此,利用转基因技术定向的改变玉米的基因型,提高了抗逆境胁迫能力。
4、转基因玉米品系的物候期和生育期表明：转BADH基因的玉米品系、转酸性蛋白酶基因的玉米品系和转防卫素基因玉米品系都是晚熟。其中转BADH基因的玉米品系中,BADH-3-13、BADH-4-20和BADH-5-4的生育期缩短了1天,而BADH-5-2和BADH-6-13的生育期与对照相比无差异；转酸性蛋白酶基因玉米品系的生育期差异不明显。其中转酸性蛋白酶-1-11、转酸性蛋白酶-7-3、转酸性蛋白酶-26-13和转酸性蛋白酶-28-19的生育期与对照相比缩短了1天,其余品系与对照无差异；转防卫素基因玉米品系防卫素-35-15、防卫素37-15和防卫素44-18品系的生育期比对照缩短了1天,其余品系与对照无差异。综上所述,转基因玉米品系的物候期和生育期未发生明显变化,说明定向的改变玉米的基因型对物候期和生育其均未造成严重影响。
5、对转基因品系农艺性状的调查结果表明：转基因玉米品系的粒型、粒色、穗型、轴色、穗长、穗粗、行粒数、穗行数、穗位、茎粗和平均秃尖率与对照无明显差异。但平均倒伏率都高。同一转基因玉米品系株高无显著差异、但不同转基因玉米品系间存在极显著差异；同一转基因玉米品系的百粒重无显著差异,但转BADH基因玉米品系的百粒重与转酸性蛋白酶基因、防卫素基因之间存在显著差异,而转酸性蛋白酶基因与防卫素基因无显著差异。
6、小区产量测定结果表明：15份转基因玉米品系中,9个转基因玉米品系增产,增产幅度为：BADH-4-20增产0.65%、BADH-5-2增产1.57%、BADH-6-13增产0.4%、酸性蛋白酶7-3增产0.51%、酸性蛋白酶-28-19增产0.5%、防卫素-35-15增产0.6%、防卫素-36-10增产1.3%、防卫素-36-12增产0.4%和防卫素-37-15增产1.12%。在转BADH基因品系中,BADH-3-13和BADH-5-4的产量略有下降,分别减产0.64%和0.4%。转酸性蛋白酶基因5个品系中酸性蛋白酶-1-11、酸性蛋白酶-7-11、酸性蛋白酶-26-13减产在0.9%、1.3%和1.5%。在2012年试验的5-6月期间,吉林省多次发生黏虫等病虫害,8月份遇到台风灾害,导致试验材料倒伏,而转防卫素基因的玉米品系抗病虫害能力强。因此,转防卫素基因5个品系中,只有防卫素-44-18产量略有下降1.3%,防卫素-35-15增产0.6%,防卫素-36-10增产1.3%,防卫素-36-12增产0.4%和防卫素-37-15增产1.12%。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林农业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：S513【目录】：
Abstract6-9
第一篇 文献综述14-21
第一章 种子活力的研究进展14-19
1.1 种子活力的概念14-15
1.2 影响种子活力的因素15-16
1.3 种子活力的鉴定方法16-17
1.4 种子活力的作用和意义17-19
第二章 实验材料的来源19-21
2.1 转BADH基因玉米品系19
2.2 转酸性蛋白酶基因玉米品系19-20
2.3 转发防卫素基因玉米品系20
2.4 实验的目的和意义20-21
第二篇 研究内容21-58
第一章 分子生物学检测21-36
1.1 实验材料与方法21-31
1.2 结果31-35
1.3 讨论35
1.4 小结35-36
第二章 转基因玉米种子萌发特性和理化指标分析36-49
2.1 实验材料与方法36-42
2.2 结果42-47
2.3 讨论47-48
2.4 小结48-49
第三章 转基因玉米主要特征特性分析49-58
3.1 实验材料与方法49-51
3.2 结果51-56
3.3 讨论56-57
3.4 小结57-58
参考文献59-63
作者简介63-64
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