CN110042120A - 利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用5‑氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,属于转基因技术领域。主要技术方案如下:灭菌、萌发、配制农杆菌菌液、农杆菌侵染大豆子叶节、抗性丛生芽诱导。本发明首次在农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化体系中,使用甲基化抑制剂5‑氮杂胞嘧啶核苷对诱导抗性丛生芽的大豆子叶外植体进行去甲基化处理,提高了大豆子叶外植体的抗性丛生芽的诱导效率,这可能会导致T0代转化效率的提高。
Description
技术领域
本发明涉及转基因技术领域,具体涉及利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法。
背景技术
大豆是我国主要的食用油、食用蛋白质和饲料作物,其产量和品质的改良对经济和农业产业具有重要意义。运用常规育种方法进行的大豆品质改良具有培育周期长,操作繁琐,种间配合力差等缺点,而转基因技术提供了一种打破物种壁垒的有效方法,极大的促进了作物的遗传改良进程,从而加速了高质量/高产作物品种的选择过程。近些年来转基因技术得到了长足的发展,但是与其他物种相比,大豆转化效率低下是制约大豆基因功能研究的一个技术屏障,限制了其商业化发展。因此,建立高效的大豆转基因体系将对大豆功能基因组学的研究和转基因技术的发展具有重要意义。
农杆菌介导的遗传转化是最有效和最广泛应用的大豆遗传转化方法。然而,以往的研究表明农杆菌介导的大豆转化效率与大豆基因型密切相关,这一特点显著限制了转基因技术在一些具有良好农艺性状的品种中的应用。目前主要通过筛选高转化效率的大豆品种来解决大豆转基因效率低下问题,但是缺少有效的方法来提高低转化效率品种的转化效率。
发明内容
为弥补现有技术的不足,本发明提供一种利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法。通过在农杆菌介导的大豆遗传转化体系中的抗性丛生芽诱导培养基中添加DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞嘧啶核苷(5-Azacytidine)来提高低转化效率大豆品种的抗性丛生芽的诱导效率,以期提高低转化效率大豆品种的转基因效率。
本发明的技术方案如下:利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,包括以下步骤:
(1)大豆种子灭菌
(2)大豆种子萌发
(3)配制农杆菌菌液
(4)农杆菌侵染大豆子叶节
(5)抗性丛生芽诱导
将大豆的子叶近轴面向上,斜插入到抗性丛生芽诱导培养基中,26℃下光周期培养,每7天更换新的培养基,培养2周,即可得到抗性丛生芽;在诱导培养过程中,添加8-50μM5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
进一步的,步骤(5)所述斜插的角度为45°。
进一步的,在诱导培养第二周添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
进一步的,在诱导培养第一周、第二周均添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
进一步的,在诱导培养第一周添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
进一步的,在诱导培养第二周添加10μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
进一步的,所述抗性丛生芽诱导培养基的配方如下:3.21g/L B5基础培养基、30g/L蔗糖、18mM 2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物、7.5uM 6-苄基氨基嘌呤、5mg/L草丁膦、3g/L凝胶,调节pH为5.8。
在农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化过程中,低转化效率品种中较低的抗性丛生芽诱导效率可能是因为外源基因的甲基化程度较高,导致筛选抗性bar基因的表达量较低,使得再生芽抵抗除草剂筛选的能力较低,从而抑制了抗性丛生芽的诱导。当5-氮杂胞嘧啶核苷(5-Azac)处理后,降低了外源基因的甲基化程度,提高了这些低转化效率基因型(Kottman,General)的芽再生效率,达到转基因常用品种Williams 82、东农50和Bert的抗性丛生芽的再生效率,这可能会导致T0代转化效率的提高。因此,5-Azac可促进上述检测的大豆基因型的芽的再生,最终克服转化难的问题,这对转基因大豆品系的商业化开发具有重要意义。
本发明的有益效果如下:首次在农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化体系中,使用甲基化抑制剂5-氮杂胞嘧啶核苷对诱导抗性丛生芽的大豆子叶外植体进行去甲基化处理,提高了大豆子叶外植体的抗性丛生芽的诱导效率,这可能会导致T0代转化效率的提高。
附图说明
图1为5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽的诱导率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明,若无特殊说明,本发明所用原料及设备均为本领域常规技术。
实施例1
利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,包括以下步骤:
(1)大豆种子灭菌
采用氯气熏蒸法进行大豆种子的灭菌。挑选饱满无病斑的大豆籽粒,将大豆种子置于半开盖的培养皿(直径90mm)中,将培养皿置于种子干燥器中,在干燥器中放入一个150ml的小烧杯,向烧杯内加入100ml次氯酸钠溶液和4ml的浓盐酸,迅速盖上干燥器的上盖,使用封口膜封住干燥器的接口处,消毒8h后,取出培养皿置于灭菌后的超净工作台中,打开培养皿的盖,吹去氯气10min。
(2)大豆种子萌发
大豆种子种脐向下,接种于培养皿中,每个培养皿内接种大豆16-25粒,26℃,黑暗培养24h;
使用萌发培养基,所述萌发培养基(GM)的配方为:3.21g/L B5基础培养基粉末(Phytotech,Gamborg basal salt mixture,NO.G768)+20g/L蔗糖+3g/L凝胶,调节培养基的pH5.8。
(3)配制农杆菌菌液
从保存在超低温冰箱里的甘油菌中挑取10uL菌液,用牙签“z”字型画板,接种菌到YEP固体培养基(加入利福平25mg/L+卡那霉素50mg/L)上,28℃倒置培养2天。挑取单菌落,接种于4ml YEP液体培养基(含有卡那霉素50mg/L+利福平25mg/L)中,28℃×180r/min振荡培养16h。取培养液250ul到100mlYEP液体培养基(含卡那霉素50mg/L)中,180r/min×28℃振荡培养16h,至菌液OD600=0.8-1.2,25℃×3500r/min×10min离心,取沉淀,收集菌体,再将菌体重悬于液体共培养培养基中,OD600=0.6-0.8;
所述的液体共培养培养基(CCM)配方为:3.21g/L B5基础培养基粉末(Phytotech,Gamborg basal salt mixture,NO.G768)+30g/L蔗糖+0.7uM赤霉素+18mM 2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物+1.5mM L-半胱氨酸盐+0.2mM乙酰丁香酮+7.5uM 6-苄基氨基嘌呤+1mM二硫苏糖醇,调节pH=5.6;
菌液培养基(YEP)配方为:胰蛋白胨10g/L+酵母提取物10g/L+氯化钠5g/L,调节pH=7.0;
固体菌液培养基配方为:胰蛋白胨10g/L+酵母提取物10g/L+氯化钠5g/L+15g/L琼脂,调节pH=7.0。
(4)农杆菌侵染大豆子叶节
取萌发后的大豆种子,用手术刀沿种子种脐的中线纵向切开,除去顶芽和腋芽。用刀片蘸取一下步骤(3)重悬好的菌液,在子叶结处轻轻用刀划割几下,30min×126r/min×28℃侵染。将农杆菌侵染后的大豆子叶节外植体用灭菌后的滤纸吸干菌液,将外植体子叶节面向上,置于铺有一层滤纸的固体共培养培养基上,每个培养皿内放10粒,24℃黑暗培养2天;
所述的固体共培养培养基(CCM)配方为:3.21g/L B5基础培养基粉末(Phytotech,Gamborg basal salt mixture,NO.G768)+30g/L蔗糖+0.7uM赤霉素+18mM 2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物+1.5mM L-半胱氨酸盐+0.2mM乙酰丁香酮+7.5uM 6-苄基氨基嘌呤+1mM二硫苏糖醇+8g/L琼脂,调节pH=5.6。
(5)抗性丛生芽诱导
将大豆的子叶近轴面向上,以45°角斜插入到抗性丛生芽诱导培养基中,26℃下光周期(光照16h/黑暗8h)培养,每7天更换新的培养基,培养2周,在第二周向抗性丛生芽诱导培养基添加8μM5-氮杂胞嘧啶核苷,即可得到抗性丛生芽;
抗性丛生芽诱导培养基(SIM):3.21g/L B5基础培养基粉末(Phytotech,Gamborgbasal salt mixture,NO.G768)+30g/L蔗糖+18mM 2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物+7.5uM 6-苄基氨基嘌呤+5mg/L草丁膦+3g/L凝胶,调节pH=5.8。
实施例2
本实施例仅步骤(5)在第二周向抗性丛生芽诱导培养基添加10μM 5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例3
本实施例仅步骤(5)在第二周向抗性丛生芽诱导培养基添加50μM5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例4
本实施例仅步骤(5)在第一周和第二周均向抗性丛生芽诱导培养基添加10μM5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例5
本实施例仅步骤(5)在第一周和第二周均向抗性丛生芽诱导培养基添加50μM5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例6
本实施例仅步骤(5)在第一周和第二周均向抗性丛生芽诱导培养基添加8μM5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例7
本实施例仅步骤(5)在第一周向抗性丛生芽诱导培养基添加10μM 5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例8
本实施例仅步骤(5)在第一周向抗性丛生芽诱导培养基添加50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例9
本实施例仅步骤(5)在第一周向抗性丛生芽诱导培养基添加8μM 5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
实施例10
本实施例仅步骤(5)在第二周向抗性丛生芽诱导培养基添加30μM 5-氮杂胞嘧啶核苷,其他步骤均同实施例1。
本发明方法对大豆品种Kotmman组织培养的影响见下表1。
表1不同浓度5-氮杂胞嘧啶核苷处理对大豆品种Kotmman组织培养的影响
表1表明,8-50uM的5-氮杂胞嘧啶核苷对大豆抗性丛生芽诱导效率具有显著的提高,但是对于伸长率和生根率的影响不显著。
对22个大豆品种进行农杆菌介导的大豆遗传转化,在抗性丛生芽的诱导过程中,用仅第二周的处理方式对外植体进行5-Azac处理,结果图1表明,10uM的5-Azac处理显著的提高了中等和低转化效率大豆品种的抗性丛生芽的诱导效率,但是对于高转化效率的大豆品种的影响差异不显著。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。
Claims (7)
1.利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)大豆种子灭菌
(2)大豆种子萌发
(3)配制农杆菌菌液
(4)农杆菌侵染大豆子叶节
(5)抗性丛生芽诱导
将大豆的子叶近轴面向上,斜插入到抗性丛生芽诱导培养基中,26℃下光周期培养,每7天更换新的培养基,培养2周,即可得到抗性丛生芽;在诱导培养过程中,添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
2.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,步骤(5)所述斜插的角度为45°。
3.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,在诱导培养第二周添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
4.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,在诱导培养第一周、第二周均添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
5.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,在诱导培养第一周添加8-50μM 5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
6.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,在诱导培养第二周添加10μM5-氮杂胞嘧啶核苷到抗性丛生芽诱导培养基。
7.如权利要求1所述的利用5-氮杂胞嘧啶核苷提高大豆抗性丛生芽诱导效率的方法,其特征在于,
所述抗性丛生芽诱导培养基的配方如下:3.21g/L B5基础培养基、30g/L蔗糖、18mM 2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物、7.5uM 6-苄基氨基嘌呤、5mg/L草丁膦、3g/L凝胶,调节pH为5.8。
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