转基因胚乳及其在遗传学演示实验上的应用制造技术

本发明专利技术涉及生物学教学器具领域。具体地，本发明专利技术提供了一种可用于遗传学教学和转基因教学的转基因胚乳或子叶及含所述胚乳或子叶的相应教学器具。所述胚乳或子叶含有β－葡萄糖苷酸酶，所述β－葡萄糖苷酸酶是在胚乳形成过程中由植物自身产生的。本发明专利技术的生物教学材料具有可操作性、直观性、价廉等优点，可满足生物教学的需要。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物学教学器具领域，具体地，本专利技术涉及一种可用于遗传学教学和转基因教学的转基因胚乳或子叶及含所述胚乳或子叶的相应教学器具。植物转基因技术已经成为当今生物工程领域中的一门重要技术，广泛应用于植物遗传学研究和育种实践。越来越多的转基因植物也从实验室的实验材料，逐步成为有直接经济价值的品种和商品。随着分子遗传学理论和技术的发展，基因已经不再是一个模糊的、可望而不可及的概念，而作为具体的、具有实际功能的、可以进行操作的一段DNA序列，正在被分离、克隆和重组。一个物种的基因，通过转基因技术可以导入到另一个物种中去，并可以使它在生物体的某一特定组织或细胞中表达。利用相关的检测技术不仅能证明它的存在，而且能观察到或获得它相应的表达产物。这种突飞猛进的发展，无疑向遗传学教学和实验提出了新的教学任务，如何使转基因方面的知识更普及，更提高。生命科学是一门实验科学，学生对知识的摄取不仅要靠老师的传授和自己的阅读，而且，还需要相应的实验来证明，这样才有助于理解和提高。进行基因的有关实验，既要有专业知识和技术，还要有仪器设备和经费的支撑，这就给安排实验带来了一定困难。对转基因教学(例如植物转基因教学)而言，由于缺乏必要的实验条件和受时间的限制，不可能让学生亲自动手进行转基因植物的培育，而且，也没有合适的实验材料可供学生实验，让他们直接观察转基因的结果，或证明被转基因在植物中的真实存在。为了传播转基因植物方面的知识，丰富遗传学教学的实验内容，本领域迫切需要建立转基因植物演示实验以及相关的器具，以便通过实验让学生观察到被转的外源基因的真实存在和转基因后代的遗传分离。本专利技术的目的就是提供一种新的用于遗传学教学和转基因教学的转基因胚乳或子叶及相应的器具，从而满足实验教学内容要有代表性，材料选择要有可操作性，课时安排要有时间性，仪器设备和费用要简单便宜等多方面的要求。在本专利技术的第一方面，提供了一种胚乳或子叶，所述胚乳或子叶含有β-葡萄糖苷酸酶，该β-葡萄糖苷酸酶是在胚乳或子叶形成过程中由植物自身产生的。较佳地，所述的植物选自下组水稻、大麦、玉米、小麦、拟南芥、油菜、白菜。更佳地，所述的植物是水稻。在本专利技术的第二方面，提供了上述胚乳或子叶的用途，其特征在于，它被用于制造用于生物学教学的器具。在本专利技术的第三方面，提供了一种教学器具，它包括一基板，在基板上设有至少一个放置孔；其中，所述的放置孔内放置植物胚乳或子叶，其中至少部分所述胚乳或子叶含有β-葡萄糖苷酸酶，该β-葡萄糖苷酸酶是在胚乳或子叶形成过程中由植物自身产生的。在本专利技术的一优选例中，放置孔的数目为1-10000个，更佳地为10-5000个，最佳地为20-2500个。在本专利技术的另一优选例中，所述基板上还设为对照区，所述对照区有至少一个放置孔，用于放置非转基因的植物胚乳或子叶。在本专利技术的另一优选例中，所述教学器具还包括一封闭件，用于封闭基板的放置孔。较佳地，所述的封闭件是塑料膜，例如采用的保鲜膜。在附图中，附图说明图1是GUS转基因水稻植株试管苗照片。图2是GUS转基因水稻植株PCR检测电泳图。图3是GUS转基因水稻植株Southern检测电泳图。图4是GUS转基因水稻胚乳的GUS检测照片。图5是p13W4质粒的T-DNA区的结构图。其中，TSS转录起始位点；ATG翻译起始密码子；232Wx-pro232品种的蜡质基因动启子；GUS-β-葡萄糖苷酸酶；Wx frag蜡质基因756bp反义序列；E-EcoR I，B-BamH I，X-Xba I，S-Sal I，P-Pst I，H-Hind III。本专利技术人经过多年广泛而深入的研究，发现植物的胚乳或子叶其实是一种较合适的教学材料，并在此基础上培育了一批可供实验用的GUS转基因水稻，并制造了相应的教学材料，建立了一套正确、快速检测目的基因存在的实验方法，从而实现了本专利技术。胚乳(endosperm)是大多数有花植物种子中的营养组织。胚乳包住胚并通过一个独特的过程产生，该过程与雄性配子对卵细胞的受精过程相似。来自花粉粒的第二雄性配子与胚囊中的两个雌核发生融合，因此胚乳细胞是三倍体，含有三套染色体。胚乳中含有种子发芽时利用的养料储备，如淀粉、脂肪和蛋白质。子叶(cotyledon)是被子植物或裸子植物的胚中的一个结构，它在发芽后可变成第一个绿叶。子叶在胚中数目是被子植物分类学上的一个重要特征。单子叶植物(例如禾本科植物、棕榈和百合)有单片子叶，而双子叶植物(被子植物的大多数种类)有两片。在裸子植物的每粒种子中可能有不多于12片子叶。在含有胚乳的种子中，子叶较薄。然而，当子叶是主要的养料贮存组织时，子叶可以非常大，例如在豌豆和蚕豆种子中的子叶。特别适用于本专利技术的子叶是含有淀粉等营养成分，在种子中主要作为营养贮存组织的子叶。适用于本专利技术的胚乳或子叶，可来自双子叶或单子叶植物，尤其是禾本科、十字花科和豆科植物。合适的植物例子包括(但并不限于)水稻、大麦、玉米、小麦、拟南芥、油菜、白菜。较佳地，本专利技术的胚乳或子叶已经与种壳分离。以下以胚乳为例，进一步阐述本专利技术。为了使转基因胚乳区别与未转基因的胚乳，一种优选的方法是用GUS基因。Gus基因编码β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase)，该酶催化β-葡萄糖苷酯类水解。β-葡萄糖苷酸酶存在于某些细菌体内，不存在于包括水稻在内的绝大多数植物细胞中。β-葡萄糖苷酸酶也可对一些人工合成的底物进行催化反应，在使用X-Gluc(5-溴-4-氯-3吲哚-β-葡萄糖苷酸酯)试剂作为底物时，通过显色反应就可直接观察到组织器官中Gus基因的活性。当该基因存在并表达时，它产生的酶可将X-Gluc水解成蓝色物质，用肉眼或显微镜就可观察到它的存在。如果Gus基因不存在或不表达，X-Gluc就不能水解，也就无法形成蓝色物质。通常这种颜色反应在保温条件下，30-45分钟就能完成。Gus基因已经被分离克隆，而且，常作为植物转基因研究中的报道基因，用于检测外源基因的导入、表达以及组织特异性表达的研究。为了使外源GUS基因在胚乳中表达，可使用指导基因在胚乳表达的启动子。对于不同的植物，可选用不同的启动子。对于水稻而言，一种合适的启动子是水稻蜡质基因的启动子。水稻蜡质基因是一种编码结合在淀粉粒上的淀粉合成酶(starch granule bound starch synthase)基因，它具有只在胚乳和花粉粒组织中表达的特点，这种特定的时空表达是由蜡质基因的启动子决定的(中国专利申请99124204.1，1999年12月2日提交申请)。利用本领域常规的基因重组技术，用蜡质基因的启动子替换掉Gus基因本身的启动子，就可构建成一个蜡质基因启动子和Gus基因组成的融合结构，这个融合结构中的Gus基因表达就具有蜡质基因的时空表达特点。利用转基因技术，将这个融合结构导入水稻。如果融合结构确已整合在染色体上，并且能正常表达的话，那么，这种转基因植株上收获的种子，用X-Gluc溶液处理，就能在胚乳组织中直接观察到蓝色物质存在。由于融合结构的插入是随机的，当它以不同拷贝数插入染色体上，插入的外源Gus基因在染色体的减数分裂过程中，会随同同源染色体的分离，形成不同的雌雄配子，受精结实的种子中，就能观察到蓝颜色和非蓝颜色的胚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胚乳或子叶，其特征在于，所述胚乳或子叶含有β－葡萄糖苷酸酶，该β－葡萄糖苷酸酶是在胚乳或子叶形成过程中由植物自身产生的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈革志，
申请(专利权)人：上海市农业科学院作物育种栽培研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]