【理学论文】植物再生相关基因的QTL定位及克隆应用研究进展

    摘要:植物转基因育种研究已在世界范围内广泛开展并取得辉煌成就,高效转基因的前提是高效的组织培养再生系统。植物组织培养的再生能力受基因型决定,不同基因型间再生能力差异很大,且多为数量性状。对高效转基因育种的追求使得研究再生相关基因显得很重要,国内外在水稻、小麦、玉米、大麦等多种作物上开展了再生相关基因的定位研究,发现了一些QTL位点。在高效再生QTL克隆方面,仅在水稻上克隆了PSR1基因, 并确定PSR1为铁氧还蛋白亚硝酸盐还原酶,将PSR1转化到低再生能力的品种中,提高了该品种的再生能力。对植物再生相关基因的QTL定位及克隆应用的研究进展进行综述,并对再生相关基因作为一种新型选择标记的应用前景进行了讨论。

   关键词:植株再生;再生相关基因; QTL定位植株再生是实现作物遗传转化的前提,而植株再生能力具有明显的基因型依赖性[1]。对再生能力高的基因型的高效再生相关基因进行定位和克隆,用以改造农艺价值高但再生能力低的基因型,是实现作物转基因产业化的有效手段;同时,利用高效再生的基因作为选择标记构建表达载体,用以替代抗生素、抗除草剂等选择标记,对创制安全性更高的转基因新种质具有重要意义。为此,对植物再生相关基因的QTL定位及相关基因克隆和应用进行了综述,以帮助读者了解有关进展。

  　再生相关基因的遗传分析研究　　对组织培养反应能力的遗传分析表明,组织培养再生能力受几个主效基因控制,为数量遗传性状[2]。宋芸等[3]对4种玉米幼胚培养性状的基因效应分析表明,胚性愈伤组织诱导率受2对主效基因和微效多基因控制, 这些基因均表现为显性、加性效应;非胚性愈伤组织出愈率受2对主效基因控制,表现为显性、加性效应;再分化数受1对主效基因控制,表现为显性、加性效应。宋晓慧等[4]利用优化后的再生系统诱导了大豆品种"北京小黑豆"(再生性强)和"Keburi"(再生性极低) 杂交所衍生的150个F5∶6重组自交系,体细胞胚发生频率明显呈现间断分布,由此初步推断大豆体细胞发生频率由少数几个基因控制。

   杨慧莹等[5]以结球白菜4个纯合亲本及其杂交后代的带柄子叶为外植体,对白菜不定芽再生能力进行遗传分析,结果表明,母本因素对杂交后代的外植体再生能力有显著影响,父本因素对杂交后代的外植体再生能力影响不显著。综合母本和父本对杂交后代外植体再生能力的影响,计算出亲本基因型对杂交后代外植体再生能力的影响,结果为基因加性效应对河北农业科学2010年外植体再生能力有非常显著的影响。Sparrow等[6]以甘蓝为试材,确定了外植体不定芽的诱导频率及丛生芽数受基因控制,且具有加性及显性效应,其中加性效应占优势,分别解释了71%和77%的变异。