园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (10): 2439-2448.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0944
收稿日期:
2024-01-28
修回日期:
2024-07-29
出版日期:
2024-12-13
发布日期:
2024-10-21
通讯作者:
基金资助:
FENG Zhijuan, LIU Na, BU Yuanpeng, ZHANG Guwen, WANG Bin, GONG Yaming*()
Received:
2024-01-28
Revised:
2024-07-29
Published:
2024-12-13
Online:
2024-10-21
摘要:
创建了一套由发根农杆菌介导,简单高效的菜用豌豆遗传转化体系。以播种于无菌基质中菜用豌豆‘浙豌1号’为材料,以在子叶节和下胚轴连接处切割后的上部幼苗为外植体,用导入pCAMBIA3301-GUS载体的发根农杆菌AR1193诱导外植体生成毛状根,毛状根诱导率为100%。7 d苗龄幼苗更有利于毛状根的诱导,平均生根数为14.60。对毛状根进行GUS基因RT-PCR检测及GUS染色验证,发现外源GUS基因可在毛状根中成功表达,毛状根转化率为35.21%。
冯志娟, 刘娜, 卜远鹏, 张古文, 王斌, 龚亚明. 发根农杆菌介导的菜用豌豆遗传转化体系构建[J]. 园艺学报, 2024, 51(10): 2439-2448.
FENG Zhijuan, LIU Na, BU Yuanpeng, ZHANG Guwen, WANG Bin, GONG Yaming. Establishment of Agrobacterium rhizogenes-Mediated Genetic Transformation System in Vegetable Pea[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(10): 2439-2448.
图2 发根农杆菌介导的菜用豌豆遗传转化过程 A:适宜转化的苗龄(7 d);B:携带载体pCAMBIA3301-GUS的发根农杆菌AR1193固体TY平板培养基;C:携带载体pCAMBIA3301-GUS的发根农杆菌AR1193的TY菌液;D:切掉子叶和主根后上部幼苗外植体产生伤口裹菌;E:已裹菌的外植体种植于无菌基质后浇TY菌液;F:塑料罩保湿培养;G:诱导形成的毛状根;H:毛状根GUS染色。
Fig. 2 Agrobacterium rhizogenes-mediated genetic transformation process of vegetable pea A:Ideal stage(7-day-old seedling)of vegetable pea for transformation;B:Agrobacterium rhizogenes AR1193 strain containing the pCAMBIA3301-GUS vector cultured on the solid TY plate;C:Agrobacterium rhizogenes AR1193 strain containing pCAMBIA3301-GUS vector cultured in the liquid TY medium;D:The cotyledon and primary root were cut and the cut of residual seedling was scraped on the solid plate grown AR1193;E:Inoculated explants(coated the bacterial mass)were planted into sterile vermiculite and watered with liquid TY medium;F:Inoculated explants were covered with the plastic cover;G:Induced hairy roots;H:GUS staining of hairy roots.
图3 不同苗龄(5、7和9 d)菜用豌豆外植体侵染AR1193-pCAMBIA3301菌株后不同天数(10、14和18 d)对诱导毛状根的影响
Fig. 3 Effect of different seedling age(5,7 or 9 d)of explant inoculated with AR1193-pCAMBIA3301 strain for different treatment time(10,14 or 18 d)on hairy root induction
苗龄 Seedling stage | 培养时间 Cultivation time | 侵染外植体数 Number of the explant inoculated | 产生毛状根 外植体数 Number of explant produced hairy root | 外植体平均 生根数 Number of hairy root per explant | GUS染色显 蓝毛状根数 Number of GUS positive root per explant | 毛状根诱导率/% Induction efficiency of hairy root | 毛状根转化率/% Transformation frequency of hairy root |
---|---|---|---|---|---|---|---|
5 d | 10 d | 30 | 30 | 3.00 ± 1.61 d | 100 | ||
14 d | 30 | 30 | 4.00 ± 1.70 cd | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 6.50 ± 1.80 c | 100 | |||
7 d | 10 d | 30 | 30 | 6.50 ± 2.20 c | 5.14 ± 1.55 | 100 | 35.21 |
14 d | 30 | 30 | 14.60 ± 1.72 a | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 14.60 ± 2.40 a | 100 | |||
9 d | 10 d | 30 | 30 | 6.50 ± 1.62 c | 100 | ||
14 d | 30 | 30 | 11.00 ± 2.60 b | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 11.00 ± 2.10 b | 100 |
表1 不同苗龄菜用豌豆外植体毛状根诱导效率
Table 1 Induction efficiency of hairy root from different seedling age of explant
苗龄 Seedling stage | 培养时间 Cultivation time | 侵染外植体数 Number of the explant inoculated | 产生毛状根 外植体数 Number of explant produced hairy root | 外植体平均 生根数 Number of hairy root per explant | GUS染色显 蓝毛状根数 Number of GUS positive root per explant | 毛状根诱导率/% Induction efficiency of hairy root | 毛状根转化率/% Transformation frequency of hairy root |
---|---|---|---|---|---|---|---|
5 d | 10 d | 30 | 30 | 3.00 ± 1.61 d | 100 | ||
14 d | 30 | 30 | 4.00 ± 1.70 cd | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 6.50 ± 1.80 c | 100 | |||
7 d | 10 d | 30 | 30 | 6.50 ± 2.20 c | 5.14 ± 1.55 | 100 | 35.21 |
14 d | 30 | 30 | 14.60 ± 1.72 a | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 14.60 ± 2.40 a | 100 | |||
9 d | 10 d | 30 | 30 | 6.50 ± 1.62 c | 100 | ||
14 d | 30 | 30 | 11.00 ± 2.60 b | 100 | |||
18 d | 30 | 30 | 11.00 ± 2.10 b | 100 |
图5 转基因菜用豌豆毛状根RT-PCR验证 M:DNA marker;1 ~ 5:AR1193-pCAMBIA3301-GUS侵染后转基因毛状根;6:pCAMBIA3301-GUS质粒;7 ~ 9:未侵染根;10:AR1193菌株;11:H2O。
Fig. 5 Validation of transgenic hairy roots of vegetable pea by RT-PCR M:DNA marker;1-5:Transgenic hairy roots inoculated by AR1193-pCAMBIA3301-GUS;6:pCAMBIA3301-GUS plasmid;7-9:Non-inoculated roots;10:AR1193 strain;11:H2O.
[1] |
|
[2] |
doi: 10.1038/nprot.2007.259 pmid: 17641650 |
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
冯志娟, 刘娜, 张古文, 卜远鹏, 王斌, 龚亚明. 2023. 菜用豌豆酵母单杂交cDNA文库及糖转运蛋白PsSWEET15诱饵载体构建. 分子植物育种, 21 (19):6390-6397.
|
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
doi: 10.1038/nprot.2007.141 pmid: 17446894 |
[9] |
doi: 10.1038/s41588-019-0480-1 pmid: 31477930 |
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
李玲, 沈宝宇, 张艳红, 郭晓雷, 宗绪晓. 2023. 菜用豌豆食用品质主要组分及其积累动态研究. 中国蔬菜,(2):96-102.
|
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
刘娜, 胡齐赞, 郭亚飞, 徐盛春, 张古文, 冯志娟, 龚亚明. 2016. 播种期和密度对菜用豌豆浙豌1号商品性和产量的影响. 浙江农业科学, 57 (3):321-323.
|
|
[16] |
|
刘婷婷, 张蕙杰, 钱静斐. 2023. 中国食用豆产业发展的现实挑战与国际经验借鉴. 江苏农业学报, 39 (3):831-840.
|
|
[17] |
|
[18] |
|
梅错, 刘志鹏. 2020. 发根农杆菌介导的箭筈豌豆毛状根遗传转化体系的建立. 中国草地学报, 42 (5):1-7.
|
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2019-0695 |
秦雅琪, 胡桂兵, 赵杰堂. 2020. 发根农杆菌介导的荔枝LcMYB1转化烟草叶片的研究. 园艺学报, 47 (4):635-642.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2019-0695 |
|
[23] |
|
[24] |
|
孙冬阳, 呼鑫荣, 薛文通. 2019. 豌豆功效成分及其生理活性的研究进展. 食品工业科技, 40 (2):316-320.
|
|
[25] |
|
佟越强, 聂江文, 臧华栋, 杨亚东, 曾昭海. 2022. 1961—2018年全球青豌豆生产时空变化及发展趋势. 作物杂志,(3):47-54.
|
|
[26] |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.24197 |
万夷曼, 肖圣慧, 白依超, 范佳音, 王琰, 吴长艾. 2023. 谷子毛状根诱导方法的建立与优化. 作物学报, 49 (7) :1758-1768.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.24197 |
|
[27] |
|
吴磊, 杨涛, 陈红霖, 武晶. 2022. 食用豆生物育种研究进展. 中国基础科学,(4):54-68.
|
|
[28] |
|
向太和, 王琳, 蒋欢, 田璟鸾. 2011. 发根农杆菌K599对菊花活体转化及其高效再生. 园艺学报, 38 (7):1365-1370.
|
|
[29] |
|
徐盛春, 郑华章, 冯志娟, 刘娜, 张古文, 胡齐赞, 龚亚明. 2019. 菜用豌豆核心种质构建的关键策略. 浙江大学学报, 45 (4):401-406.
|
|
[30] |
doi: 10.21769/BioProtoc.4691 pmid: 37323638 |
[31] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0339 |
杨孟霞, 刘晓林, 曹雪, 魏凯, 宁宇, 杨沛, 李珊珊, 陈紫月, 王孝宣, 国艳梅, 杜永臣, 李君明, 刘磊, 李鑫, 黄泽军. 2023. 番茄CRISPR/Cas9介导的多基因编辑技术体系构建与应用. 园艺学报, 50 (6):1215-1229.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0339 |
|
[32] |
|
[33] |
doi: 10.1038/s41588-022-01172-2 pmid: 36138232 |
[34] |
|
[1] | 易倩, 张曼曼, 汪小利, 冯继鹏, 朱世平, 王福生, 赵晓春. CclSAUR49对柑橘生长及类柠檬苦素代谢的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 479-494. |
[2] | 李亚梅, 马福利, 张山奇, 黄锦秋, 陈梦婷, 周军永, 孙其宝, 孙俊. 酸枣愈伤组织转化体系构建及在ZjBRC1调控ZjYUCCA表达中的应用[J]. 园艺学报, 2022, 49(4): 749-757. |
[3] | 苏立遥, 王培育, 蒋梦琦, 黄倏祺, 薛晓东, 刘梦雨, 肖学宸, 赖春旺, 张梓浩, 陈裕坤, 赖钟雄, 林玉玲. 龙眼pri-miR319a编码短肽活性的研究[J]. 园艺学报, 2021, 48(5): 908-920. |
[4] | 罗红玉, 杨江伟, 冯亚, 张欢欢, 刘升燕, 张宁, 司怀军. STTM技术沉默马铃薯Stu-miR156对其侧根发育的影响[J]. 园艺学报, 2021, 48(3): 531-538. |
[5] | 刘雅洁, 梁晨, 王莉, 杜国强, 师校欣. 保存8 ~ 33年的苹果试管苗增殖能力与端粒长度分析[J]. 园艺学报, 2021, 48(2): 243-253. |
[6] | 符勇耀1,刘建玲1,朱艺勇1,徐文姬1,雷美艳2,杨利平1,*. 卷丹转基因体系构建及岷江百合LrCCoAOMT的导入[J]. 园艺学报, 2020, 47(7): 1345-1358. |
[7] | 秦雅琪,胡桂兵,赵杰堂*. 发根农杆菌介导的荔枝LcMYB1转化烟草叶片的研究[J]. 园艺学报, 2020, 47(4): 635-642. |
[8] | 谢幸男*,杨 莉*,刘 范,田 娜,车婧如,靳三鹏,张永艳**,程春振**. ‘伏令夏橙’原位转化体系的建立及优化[J]. 园艺学报, 2020, 47(1): 111-119. |
[9] | 崔慧琳1,2,李志远2,方智远2,杨丽梅2,庄 木2,吕红豪2,刘玉梅2,宋江华1,*,张扬勇2,*. 结球甘蓝自交系YL-1的高效遗传转化体系的建立及应用[J]. 园艺学报, 2019, 46(2): 345-355. |
[10] | 刘宏久1,温艳斌1,刘晓雪1,赵勇强1,黄彩萍2,程智慧1,*. 大蒜分子生物学研究进展[J]. 园艺学报, 2018, 45(9): 1778-1790. |
[11] | 金新开,李小寒,沈 辉,李金华,潘 宇,张兴国*. 拟南芥耐寒基因AtCOR15a在番茄中异源表达增强其耐寒性[J]. 园艺学报, 2018, 45(7): 1283-1295. |
[12] | 张瑞腾1,2,吕建春1,周梦迪1,刘静霖3,李 仁3,郭仰东3,王怀松1,*,付秋实1,*. 甜瓜肌醇半乳糖苷合成酶基因CmGAS1的表达与功能分析[J]. 园艺学报, 2018, 45(10): 1929-1940. |
[13] | 董 静,王桂霞,钟传飞,常琳琳,孙 健,张宏力,孙 瑞,石 琨,隗永青,张运涛*. 森林草莓醇酰基转移酶基因FvAATW2功能研究[J]. 园艺学报, 2018, 45(1): 41-50. |
[14] | 刘晓芬,向理理,殷学仁,李 方,陈昆松*. 乙烯响应因子ERF参与转基因菊花水培低氧胁迫耐受性的调控[J]. 园艺学报, 2018, 45(1): 109-116. |
[15] | 李坤坤,徐昌杰*. 蔷薇科果树离体再生与遗传转化研究进展[J]. 园艺学报, 2017, 44(9): 1633-1644. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司