CN106480087B - 一种真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,包括以下步骤:1)获得大豆未成熟胚;2)利用农杆菌侵染,真空辅助转化步骤1)中所获得的未成熟胚后将其转移至共培养基培养;3)利用除菌培养基清洗步骤2)中产生的未成熟胚,清洗后未成熟胚转移至含筛选剂的诱导培养基进行诱导,产生抗性愈伤组织;4)利用含筛选剂的分化培养基对步骤3)中产生的抗性愈伤组织进行分化形成诱导芽,通过继代和生根培养获得再生苗;5)对步骤4)获得的所述再生苗进行炼苗和移栽,收获转基因植株的种子。本发明缩短了以往大豆未成熟胚遗传转化周期,当代就能获得大量的转基因植株,后代遗传稳定,在大豆育种或其基因功能研究中有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及植物组织培养和遗传转化方法,特别是涉及一种通过大豆未成熟胚作为外植体,进行真空辅助农杆菌侵染,诱导产生抗性的大豆愈伤组织,进而通过分化培养,产生转基因大豆植株的方法。
背景技术
大豆属一年生豆科草本植物,是世界上食用油和植物蛋白的重要来源,中国拥有悠久的大豆种植历史。通过分子育种及转基因手段来改良大豆种质资源目前已成了大豆育种的趋势。目前转基因技术已广泛应用到大豆生物技术育种和基因功能鉴定领域,基因转化的主要手段有农杆菌介导转化、基因枪转化方法和花粉管通道法,其中常用的是农杆菌介导法。遗传转化过程中,通常的做法是利用大豆子叶节外植体进行遗传转化操作,这种方法嵌合体多,转化效率低,工作量大。利用大豆未成熟胚进行遗传转化操作虽然也有报道(钱雪艳,郭东全,杨向东,等.安徽农业科学,2012,40(2):658-661),但是这种方法转化周期长,工作量大,转化效率低,转化体少。因此,本领域的技术人员致力于开发一种新的大豆遗传转化方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供了一种真空辅助农肝菌侵染的大豆遗传转化方法。本发明将大豆未成熟胚作为外植体,用农杆菌真空辅助侵染,共培养基培养,除菌培养基清洗后转移至含有筛选剂的诱导培养基中,形成抗性的愈伤组织。再诱导分化成抗性苗,生根后进行炼苗和移栽,较快地获得大量的转基因植株。本发明操作简单,遗传转化率高,周期短,能够快速地获得大量的转基因植株。
本发明提供一种真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,在一个具体实施方式中,包括以下步骤:
1)获得大豆未成熟胚;
2)利用农杆菌侵染,真空辅助转化步骤1)中所获得的未成熟胚后将其转移至共培养基培养;
3)利用除菌培养基清洗步骤2)中产生的未成熟胚,清洗后未成熟胚转移至含筛选剂的诱导培养基进行诱导,产生抗性愈伤组织;
4)利用含筛选剂的分化培养基对步骤3)中产生的抗性愈伤组织进行分化形成诱导芽,通过继代和生根培养获得再生苗;
5)对步骤4)获得的再生苗进行炼苗和移栽,收获转基因植株的种子。
进一步地,未成熟胚是大豆开花25-30天的未成熟种子,去掉种皮和胚芽后获得的未成熟胚,长度3-6mm。优选地,挑选无病虫害大豆嫰荚,用自来水冲洗10-30分钟后,75%乙醇消毒1分钟,然后用无菌水冲洗3-5次。在无菌台内剥开荚皮,用镊子取出未成熟种子。优选地,未成熟种子长度为4mm。
进一步地,在上述未成熟胚背面划6-9刀,深度0.3-0.6mm,长度1-3mm。优选地,深度约为0.5mm,长度约为2mm。
进一步地,步骤2)中农杆菌的侵染浓度为OD600=0.1-0.3。
进一步地,真空辅助转化的程序为:抽真空,以0.1Mpa压强维持5-10分钟,然后缓慢释放,在温度25℃的摇床上侵染20-40分钟。优选地,取对数生长期的新鲜菌液5000rpm室温离心10分钟后,加入侵染培养基重悬至OD600=0.1-0.3。优选地,农杆菌加入侵染培养基重悬至OD600=0.1。优选地,摇床上侵染30分钟。将转化后的未成熟胚转移到共培养基中,暗培养1-2天。
进一步地,在步骤3)中,未成熟胚在无菌的条件下用除菌培养基中洗3-5次,放到滤纸上沥干。在含筛选剂的诱导培养基中诱导未成熟胚2周。
进一步地,诱导培养基中的筛选剂浓度为8mg/L。
进一步地,分化培养基中的筛选剂浓度为4mg/L。
进一步地,步骤4)中,当诱导芽长到2-3cm时转入生根培养基中培养,每两周继代一次,直至根长2-3cm,获得再生苗。
进一步地,再生苗炼苗3-5天,然后移栽到灭菌过的含珍珠岩的土壤中,保持湿润状态,其中珍珠岩:土壤=1:3,初期光照18h/天,温度25-30℃培养,待植株高度为35-45cm时,光照变为11h/天,以促进其开花。
优选地,本发明中的大豆选自:天隆1号,william 82或Jack。
进一步地,所述共培养培养基为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/LMES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\L L-半胱氨酸、154mg/L二硫苏糖醇、琼脂7g/L,pH值为5.4;
所述除菌培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素,pH值为7.0;
所述诱导培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、5mg/L 2,4-D、8mg/L筛选剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素、植物凝胶3g/L,pH值为5.7;
所述分化培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、6%的麦芽糖、4mg/L筛选剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀、50mg/L万古霉素和0.3%植物凝胶,pH值为5.7。
本发明中直接使用大豆未成熟胚进行遗传转化,较常规遗传转化方法,减少了大豆种子培养的过程,缩短了以往大豆未成熟胚遗传转化的周期;通过真空辅助可以在大豆未成熟胚上制造许多微小的创口,提高农杆菌侵染效率;扩繁未成熟胚转化后产生的愈伤组织,不需要加代,当代就能获得大量的转基因植株;同时该方法产生的嵌合体少,基因转化快速,转化后代遗传稳定,基因组中只有一个整合位点,单拷贝比例高。
以下将结合具体实施例对本发明的构思、具体步骤及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
实施例1
(1)挑选天隆1号开花后25-30天无病虫害大豆嫰荚,用自来水冲洗15分钟后,75%乙醇消毒1分钟,然后用无菌水冲洗3次。在无菌台内剥开荚皮,用镊子取出未成熟种子,剥取2片未成熟胚,在未成熟胚背面划7刀,深度0.5mm左右,长度2mm左右。
(2)侵染转化试验前3天,从-80冰箱取农杆菌(含待转化的外源基因bar)划平板。28℃培养两天,挑平板上单克隆到2ml YEP液体培养基(含相应抗生素),28℃摇菌过夜。按照1:50比例取菌液加入到新的YEP液体培养基中(含相应抗生素),摇菌到OD600=0.6-0.8。5000rpm室温离心10分钟后,加入侵染培养基重悬至OD600=0.1-0.3,倒入无菌的三角瓶中。然后抽真空,0.1Mpa维持5分钟,然后缓慢释放,25℃摇床上继续侵染30分钟。将转化后的未成熟胚转移到共培养基中,共培养基上放置一张滤纸以防止农杆菌过度生长,暗培养2天,温度为28℃。
其中侵染培养基配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\L L-半胱氨酸和154mg/L二硫苏糖醇,pH值为5.4;共培养基的配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\LL-半胱氨酸、154mg/L二硫苏糖醇,琼脂7g/L,pH值为5.4。
(3)将共培养基中的未成熟胚转移到无菌的条件下的除菌培养基中清洗3次,放到滤纸上沥干。经过除菌培养基清洗的未成熟胚转移到诱导培养基中诱导培养2周形成愈伤组织。
其中除菌培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素,pH值为7.0;诱导培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、5mg/L 2,4-D、8mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素、植物凝胶3g/L,pH值为5.7。
(4)将愈伤组织转移到分化培养基中诱导成芽,待诱导芽伸长到2-3cm高时,移入到生根培养基,每两周继代一次,直至根长2-3cm,获得再生苗。
其中分化培养基配方为:1×MS盐、1×B5维生素、6%的麦芽糖、4mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀、50mg/L万古霉素和0.3%植物凝胶,pH值为5.7;所述的生根培养基配方为:1/2×MS盐、1/2×B5维生素、2%蔗糖、1mg/L IBA、0.3%植物凝胶,pH值为5.6。
(5)将获得的再生苗炼苗3天,然后转移到灭菌过的含珍珠岩的土壤中,保持湿润状态,其中珍珠岩:土壤=1:3,初期光照18h/天,温度25-30℃,待植株高度约为40cm左右时,光照变为11h/天,以促进其开花,收获转基因苗株的种子。
结果表明,与上述文献所述的方法相比,通过真空辅助农杆菌侵染未成熟胚,诱导、分化培养,转化周期缩短42天,转基因植株量大,且转化效率高,形成高比例单拷贝。
实施例2
(1)挑选Williams 82开花后25-30天无病虫害大豆嫰荚,用自来水冲洗15分钟后,75%乙醇消毒1分钟,然后用无菌水冲洗3次。在无菌台内剥开荚皮,用镊子取出未成熟种子,剥取2片未成熟胚,在未成熟胚背面划8刀,深度0.5mm左右,长度2mm左右。
(2)侵染转化试验前3天,从-80冰箱取农杆菌(含待转化的外源基因bar)划平板。28℃培养两天,挑平板上单克隆到2ml YEP液体培养基(含相应抗生素),28℃摇菌过夜。按照1:50比例取菌液加入到新的YEP液体培养基中(含相应抗生素),摇菌到OD600=0.6-0.8。5000rpm室温离心10分钟后,加入侵染培养基重悬至OD600=0.1-0.3,倒入无菌的三角瓶中。然后抽真空,0.1Mpa维持8分钟,然后缓慢释放,25℃摇床上继续侵染30分钟。将转化后的未成熟胚转移到共培养基中,共培养基上放置一张滤纸以防止农杆菌过度生长,暗培养2天,温度为28℃。
其中侵染培养基配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\L L-半胱氨酸和154mg/L二硫苏糖醇,pH值为5.4;共培养基的配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\LL-半胱氨酸、154mg/L二硫苏糖醇,琼脂7g/L,pH值为5.4。
(3)将共培养基中的未成熟胚转移到无菌的条件下的除菌培养基中清洗5次,放到滤纸上沥干。经过除菌培养基清洗的未成熟胚转移到诱导培养基中诱导培养2周形成愈伤组织。
其中除菌培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素,pH值为7.0;诱导培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、5mg/L 2,4-D、8mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素、植物凝胶3g/L,pH值为5.7。
(4)将愈伤组织转移到分化培养基中诱导成芽,待诱导芽伸长到2-3cm高时,移入到生根培养基,每两周继代一次,直至根长2-3cm,获得再生苗。
其中分化培养基配方为:1×MS盐、1×B5维生素、6%的麦芽糖、4mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀、50mg/L万古霉素和0.3%植物凝胶,pH值为5.7;所述的生根培养基配方为:1/2×MS盐、1/2×B5维生素、2%蔗糖、1mg/L IBA、0.3%植物凝胶,pH值为5.6。
(5)将获得的再生苗炼苗5天,然后转移到灭菌过的含珍珠岩的土壤中,保持湿润状态,其中珍珠岩:土壤=1:3,初期光照18h/天,温度25-30℃,待植株高度约为40cm左右时,光照变为11h/天,以促进其开花,收获转基因苗株的种子。
结果表明,与上述文献所述的方法相比,通过真空辅助农肝菌侵染未成熟胚,诱导、分化培养,转化周期缩短50天,转基因植株量大,且转化效率高,形成高比例单拷贝。
实施例3
(1)挑选Jack开花后25-30天无病虫害大豆嫰荚,用自来水冲洗15分钟后,75%乙醇消毒1分钟,然后用无菌水冲洗3次。在无菌台内剥开荚皮,用镊子取出未成熟种子,剥取2片未成熟胚,在未成熟胚背面划7刀,深度0.5mm左右,长度2mm左右。
(2)侵染转化试验前3天,从-80冰箱取农杆菌(含待转化的外源基因bar)划平板。28℃培养两天,挑平板上单克隆到2ml YEP液体培养基(含相应抗生素),28℃摇菌过夜。按照1:50比例取菌液加入到新的YEP液体培养基中(含相应抗生素),摇菌到OD600=0.6-0.8。5000rpm室温离心10分钟后,加入侵染培养基重悬至OD600=0.1-0.3,倒入无菌的三角瓶中。然后抽真空,0.1Mpa维持5分钟,然后缓慢释放,25℃摇床上继续侵染30分钟。将转化后的未成熟胚转移到共培养基中,共培养基上放置一张滤纸以防止农杆菌过度生长,暗培养2天,温度为28℃。
其中侵染培养基配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\L L-半胱氨酸和154mg/L二硫苏糖醇,pH值为5.4;共培养基的配方为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\LL-半胱氨酸、154mg/L二硫苏糖醇,琼脂7g/L,pH值为5.4。
(3)将共培养基中的未成熟胚转移到无菌的条件下的除菌培养基中清洗4次,放到滤纸上沥干。经过除菌培养基清洗的未成熟胚转移到诱导培养基中诱导培养2周形成愈伤组织。
其中除菌培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素,pH值为7.0;诱导培养基的配方为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、5mg/L 2,4-D、8mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素、植物凝胶3g/L,pH值为5.7。
(4)将愈伤组织转移到分化培养基中诱导成芽,待诱导芽伸长到2-3cm高时,移入到生根培养基,每两周继代一次,直至根长3cm,获得再生苗。
其中分化培养基配方为:1×MS盐、1×B5维生素、6%的麦芽糖、4mg/L除草剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀、50mg/L万古霉素和0.3%植物凝胶,pH值为5.7;所述的生根培养基配方为:1/2×MS盐、1/2×B5维生素、2%蔗糖、1mg/L IBA、0.3%植物凝胶,pH值为5.6。
(5)将获得的再生苗炼苗4天,然后转移到灭菌过的含珍珠岩的土壤中,保持湿润状态,其中珍珠岩:土壤=1:3,初期光照18h/天,温度25-30℃,待植株高度约为45cm左右时,光照变为11h/天,以促进其开花,收获转基因苗株的种子。
结果表明,与上述文献所述的方法相比,通过真空辅助农肝菌侵染未成熟胚,诱导、分化培养,转化周期缩短39天,转基因植株量大,且转化效率高,形成高比例单拷贝。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)获得大豆未成熟胚;
2)利用农杆菌侵染,真空辅助转化步骤1)中所获得的未成熟胚后将其转移至共培养基培养;
3)利用除菌培养基清洗步骤2)中产生的未成熟胚,清洗后未成熟胚转移至含筛选剂的诱导培养基进行诱导,产生抗性愈伤组织;
4)利用含筛选剂的分化培养基对步骤3)中产生的抗性愈伤组织进行分化形成诱导芽,通过继代和生根培养获得再生苗;
5)对步骤4)获得的所述再生苗进行炼苗和移栽,收获转基因植株的种子,
其中,所述未成熟胚是大豆开花25-30天的未成熟种子,去掉种皮和胚芽后获得的未成熟胚,长度3-6mm;
所述未成熟胚的背面划6-9刀,深度0.3-0.6mm,长度1-3mm;
所述步骤4)中,当所述诱导芽长到2-3cm时转入生根培养基中培养,每两周继代一次,直至根长2-3cm,获得所述再生苗。
2.如权利要求1所述的大豆遗传转化方法,其特征在于,所述农杆菌的侵染浓度为OD600=0.1-0.3。
3.如权利要求1所述的真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于,所述真空辅助转化的程序为:抽真空,以0.1Mpa压强维持5-10分钟,然后缓慢释放,在温度25℃的摇床上侵染20-40分钟。
4.如权利要求1所述的真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于,所述诱导培养基中的筛选剂浓度为8mg/L。
5.如权利要求1所述的真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于,所述分化培养基中的筛选剂浓度为4mg/L。
6.如权利要求1所述的真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于:所述共培养培养基为:1/10×MS盐、1/10×B5维生素、3%蔗糖、3.9g/L MES、0.04g/L乙酰丁香酮、400mg\L L-半胱氨酸、154mg/L二硫苏糖醇、琼脂7g/L,pH值为5.4;
所述除菌培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素,pH值为7.0;
所述诱导培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、3%蔗糖、5mg/L 2,4-D、8mg/L筛选剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀和50mg/L万古霉素、植物凝胶3g/L,pH值为5.7;
所述分化培养基为:1×MS盐、1×B5维生素、6%的麦芽糖、4mg/L筛选剂、100mg/L头孢霉素、50mg/L特美汀、50mg/L万古霉素和0.3%植物凝胶,pH值为5.7。
7.如权利要求1所述的真空辅助农杆菌侵染的大豆遗传转化方法,其特征在于,所述再生苗炼苗3-5天,然后移栽到灭菌过的含珍珠岩的土壤中,保持湿润状态,其中珍珠岩:土壤=1:3,初期光照18h/天,温度25-30℃培养,待植株高度为35-45cm时,光照变为11h/天,以促进其开花。
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CN106480087A (zh) | 2017-03-08 |
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