表达播娘蒿突变基因DsALS-108的抗苯磺隆甘蓝型油菜植株构建

• 作者: 侯凡 刘克德 吴学莉 吴江生 姚璇 易丽聪
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 学科: 农学
• 关键词: 乙酰乳酸合成酶突变基因(ALS) 播娘蒿 抗苯磺隆(TBM) 化学杀雄剂诱导雄性不育(CIMS) 甘蓝型油菜
• 年，卷（期）: 2016,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 469-477
• 分类号: S334.2+1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2016.04.001

摘要

利用化学杀雄剂如苯磺隆(tribenuron-methyl,TBM)除草剂诱导雄性不育,是甘蓝型油菜(Brassicanapus)杂种优势应用的主要途径之一.选育具有TBM除草剂抗性的甘蓝型油菜作为父本,有利于简化制种程序,降低制种成本,对提高甘蓝型油菜的产量和品质具有重要意义.乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)是合成支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)的关键酶.ALS抑制类除草剂以乙酰乳酸合成酶为靶标,通过抑制其活性阻碍支链氨基酸的合成,导致植株死亡.TBM属于一种磺酰脲类(sulfonylureas,SU) ALS抑制类除草剂.为了改良甘蓝型油菜抗除草剂的遗传特性,本研究首先从一个抗TBM除草剂的播娘蒿(Descurainia sophia)天然突变体(#108)中克隆了ALS基因(GenBank登录号:EU520490),命名为DsALS-108.和拟南芥(Arabidopsis thaliana)乙酰乳酸合成酶AtALS蛋白序列的比对结果显示,保守氨基酸位点脯氨酸197在突变型蛋白DsALS-108中替换为苏氨酸(即P197T).为了验证含有P197T突变的DsALS-108基因是否使植株产生TBM除草剂抗性的原因,构建表达载体PBI 121-DsALS-108,并通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将该载体转化拟南芥,共获得12个阳性转基因株系.喷洒浓度大于等于1.0× 10-4 g/L TBM后,野生型植株停止生长,趋于死亡,而拟南芥转化植株均能正常生长,说明表达突变基因DsA LS-108致使拟南芥植株抗TBM除草剂.在甘蓝型油菜转化中,以下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将载体pCAMBIA3301-DsALS-108导入甘蓝型油菜中,共获得23个阳性转基因株系.结果发现,DsALS-108的表达使甘蓝型油菜对苯磺隆的抗性提高至野生型致死浓度的3倍,即7.5×10-3g/L.而且,当用化学杀雄使用剂量(0.05 mg/L TBM)处理甘蓝型油菜转化植株后,其花粉育性正常,说明该转化植株可作为父本应用于化学诱导的雄性不育系统,进行杂交制种.本研究为利用化学诱导的雄性不育系统实现杂种优势提供新材料.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	吴江生	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	47	1104	18.0	32.0
2	刘克德	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	8	36	4.0	5.0
3	姚璇	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	3	3	1.0	1.0
4	吴学莉	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
5	易丽聪	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
6	侯凡	华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室	1	2	1.0	1.0