中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (17): 3251-3260.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.002
• 专题:转基因、基因编辑技术培育除草剂抗性棉花 • 上一篇 下一篇
梁成真(), 臧有义, 孟志刚, 王远, MUBASHIR Abbas, 何海焱, 周琪, 魏云晓, 张锐(
), 郭三堆(
)
收稿日期:
2023-01-17
接受日期:
2023-02-23
出版日期:
2023-09-01
发布日期:
2023-09-08
通信作者:
基金资助:
LIANG ChengZhen(), ZANG YouYi, MENG ZhiGang, WANG Yuan, MUBASHIR Abbas, HE HaiYan, ZHOU Qi, WEI YunXiao, ZHANG Rui(
), GUO SanDui(
)
Received:
2023-01-17
Accepted:
2023-02-23
Published:
2023-09-01
Online:
2023-09-08
摘要: 【目的】 明确转基因耐除草剂棉花GGK2的遗传稳定性和营养品质等性状,为其产业化应用提供数据基础和技术支撑。 【方法】 针对实验室培育的新型耐除草剂棉花GGK2,选取其T3、T4、T5代开展试验研究。利用特异性PCR和Southern blot开展基因组整合稳定性分析;利用实时荧光定量PCR、ELISA和胶体金试纸条开展表达稳定性分析;通过田间喷施草甘膦测试其除草剂耐受稳定性,以及依据相关国际或国内行业标准进行棉籽营养成分分析等。 【结果】 抗除草剂基因GR79 EPSPS和GAT,以及筛选标记基因NPTⅡ以单拷贝形式整合到棉花GGK2基因组D10染色体,且能够在T3、T4、T5代转基因棉花中稳定遗传,同时发现基因组中不含有遗传转化载体的骨架片段。表达分析发现GR79 EPSPS、GAT和NPTⅡ 3个基因在棉花GGK2的不同时期、不同组织部位均有表达,其中,叶片中的表达量相对较高。四叶期、盛花期、吐絮期3个蛋白在叶片中表达量分别介于128.7—192.4 µg·g-1、24.4—35.0 µg·g-1和17.0—23.9 µg·g-1鲜重,利用GR79 EPSPS单克隆抗体制备的胶体金试纸条可以对田间棉花GGK2叶片实现快速鉴定。除草剂耐受性分析结果显示,转基因棉花GGK2可耐受4倍生产使用剂量的草甘膦除草剂。T3—T5不同世代棉花喷施除草剂后均未发现受害症状,而且整个生育期的生长发育未受影响。棉籽营养成分分析表明,来源于新疆、河北和河南种植的GGK2棉籽中,水分、灰分、蛋白质、脂肪、粗纤维、维生素及脂肪酸含量与非转基因对照之间无显著差异,各指标的含量水平均位于ILSI数据库报道的范围内。 【结论】 转基因棉花新种质GGK2的耐除草剂性状遗传稳定性好、除草剂耐受能力强、籽粒营养成分与非转基因对照之间无显著差异,在耐除草剂棉花生物育种具有重要的应用价值且产业化前景好。
梁成真, 臧有义, 孟志刚, 王远, MUBASHIR Abbas, 何海焱, 周琪, 魏云晓, 张锐, 郭三堆. 耐除草剂棉花GGK2的遗传稳定性分析及性状鉴定[J]. 中国农业科学, 2023, 56(17): 3251-3260.
LIANG ChengZhen, ZANG YouYi, MENG ZhiGang, WANG Yuan, MUBASHIR Abbas, HE HaiYan, ZHOU Qi, WEI YunXiao, ZHANG Rui, GUO SanDui. Identification of Target Traits and Genetic Stability of Transgenic Cotton GGK2[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(17): 3251-3260.
表1
T3、T4、T5代转基因棉花GGK2的草甘膦耐受性"
处理时间 Time | 性状 Phenotype | 喷施物 Spray | 柯字棉312 Coker312 | GGK2 | ||
---|---|---|---|---|---|---|
T3 | T4 | T5 | ||||
喷施后2周 Two weeks after spraying | 株高 Plant height (cm) | 草甘膦Glyphosate | / | 26.74±1.40 | 27.44±1.74 | 28.12±1.41 |
清水Water | 27.34±2.29 | 27.11±1.08 | 26.42±1.84 | 26.72±1.22 | ||
叶片受害率 Leaf damage rate (%) | 草甘膦Glyphosate | 100.00±0.00 | 0.96±0.10 | 0.71±0.23 | 0.82±0.07 | |
清水Water | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | ||
喷施后4周 Four weeks after spraying | 株高 Plant height (cm) | 草甘膦Glyphosate | / | 46.88±2.54 | 47.03±1.22 | 47.23±3.18 |
清水Water | 47.60±1.92 | 47.27±0.53 | 46.93±1.52 | 48.03±1.39 | ||
叶片受害率 Leaf damage rate (%) | 草甘膦Glyphosate | 100.00±0.00 | 1.21±0.26 | 0.83±0.03 | 1.13±0.11 | |
清水Water | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | ||
/:全部死亡 /: All dead |
表2
T3、T4、T5代转基因棉花GGK2营养成分分析"
名称Name | 水分 Water content (g/100 g) | 灰分 Ash content (g/100 g) | 蛋白质 Protein content (g/100 g) | 脂肪 Fat content (g/100 g) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | |
GGK2 | 9.10 | 8.57 | 8.84 | 4.10 | 4.20 | 4.10 | 20.80 | 20.80 | 23.90 | 17.30 | 16.60 | 18.20 |
柯字棉312 Coker312 | 8.15 | 8.77 | 8.37 | 4.00 | 4.10 | 4.20 | 22.10 | 21.10 | 23.60 | 17.20 | 17.10 | 18.10 |
粗纤维 Coarse fiber content (g/100 g) | 维生素E <BOLD>V</BOLD>itamin E content (mg/100 g) | 维生素B2 <BOLD>V</BOLD>itamin B2 content (mg/100 g) | 肉豆蔻酸 Myristic chemicing (%) | |||||||||
T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | |
GGK2 | 14.40 | 14.60 | 17.80 | 8.48 | 7.84 | 7.09 | 5.96×10-2 | 5.85×10-2 | 5.68×10-2 | 0.59 | 0.60 | 0.82 |
柯字棉312 Coker312 | 15.50 | 17.00 | 15.70 | 9.71 | 10.30 | 13.20 | 5.75×10-2 | 5.57×10-2 | 5.65×10-2 | 0.69 | 0.69 | 0.70 |
棕榈酸 Palmitic acid (%) | 棕榈油酸 Palmitoleic acid (%) | 十七烷酸 Heptacosanoic acid (%) | 硬脂酸 Stearine acid (%) | |||||||||
T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | |
GGK2 | 21.30 | 21.40 | 25.40 | 0.64 | 0.64 | 0.75 | 7.39×10-2 | 7.56×10-2 | 8.17×10-2 | 2.20 | 2.22 | 2.56 |
柯字棉312 Coker312 | 22.10 | 22.00 | 22.10 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 7.91×10-2 | 7.80×10-2 | 7.85×10-2 | 2.35 | 2.41 | 2.37 |
油酸 Oleic acid (%) | 亚油酸 Linoleic acid (%) | 十九烷酸 Nonadecanoic acid (%) | 亚麻酸 Linolenic acid (%) | |||||||||
T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | |
GGK2 | 15.70 | 15.30 | 14.60 | 57.50 | 57.80 | 52.60 | 0.23 | 0.24 | 0.18 | 0.23 | 0.22 | 0.16 |
柯字棉312 Coker312 | 14.70 | 14.70 | 14.60 | 57.50 | 57.50 | 57.60 | 0.25 | 0.28 | 0.26 | 0.18 | 0.19 | 0.18 |
花生酸 Arachic acid (%) | 山嵛酸 Behenic acid (%) | 棉酚 Gossypol (mg·kg-1) | 植酸酶 Phytase (g·kg-1) | |||||||||
T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | T3 | T4 | T5 | |
GGK2 | 0.20 | 0.19 | 0.26 | 0.13 | 0.13 | 0.13 | 5.42×103 | 5.16×103 | 5.45×103 | 28.50 | 29.10 | 29.10 |
柯字棉312 Coker312 | 0.23 | 0.22 | 0.22 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 5.41×103 | 5.25×103 | 5.39×103 | 30.00 | 26.40 | 27.70 |
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