突破复杂性状多基因转化技术壁垒,首创胚乳花青素高积累的水稻新种质

随着转基因技术的日趋成熟,利用生物工程手段加快改良作物农艺性状,已经越来越显示出其巨大的应用潜力。在改良多基因调控的复杂农艺性状方面,单基因转化收效甚微,而长期以来多基因转化不仅受限于技术因素,而且在协调表达调控、代谢及修饰等一系列相关基因方面更是难于突破。近期,我国科学家首次利用自创的多基因垛叠表达系统,成功在水稻(Oryza sativa)胚乳中合成了具有抗氧化活性的花青素,在复杂性状多基因转化领域取得了突破性进展。     

高等植物的质体基因转化

质体基因转化技术由于其独特的优越性,已开始成为植物基因工程中新的研究热点。本文对质体基因转化技术所面临的几个关键性问题,包括外源基因导入方法、外源基因的整合及表达、质体转化体的有效筛选标记等进行了讨论,同时对质体基因转化的优越性及其应用与发展前景进行了综合评述。     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

转基因水稻的研究和应用

植物基因工程的兴起,使特定的外源基因引入植物细胞成为可能。水稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。近十几年来,水稻转基因研究已取得显著进展。综述了水稻基因转化的方法、转基因技术在水稻上的应用及外源基因在转基因后代中的遗传表达的研究进展。     

转基因水稻的研究和应用

植物基因工程的兴起,使特定的外源基因引入植物细胞成为可能。水稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。近十几年来,水稻转基因研究已取得显著进展。综述了水稻基因转化的方法、转基因技术在水稻上的应用及外源基因在转基因后代中的遗传表达的研究进展。     

叶绿体转化及其用于疫苗表达研究的最新进展

随着植物转基因研究的不断深入,核基因组转化的转基因沉默现象严重影响了基因工程的应用效果。植物叶绿体遗传转化以叶绿体基因组为平台对植物进行遗传操作,外源基因定点整合及母性遗传特性能较好地解决"顺式失活"和"位置效应"等类的基因沉默问题和转基因逃逸等安全问题,成为植物基因工程发展的新方向,在工业、农业及医药生物领域发挥了重要作用,也为生产廉价、安全的植物疫苗提供了新思路。本文在简要介绍叶绿体转化的原理、转化方法与优势的基础上,重点综述了近年来通过该技术表达的一些重要的病毒抗原和细菌抗原。最后,对叶绿体转化技术在表达外源基因方面存在的问题进行分析。未来随着叶绿体基因表达、调控机制研究的逐渐深入及相关技术体系的日臻完善,叶绿体转化有望成为疫苗生产的生力军。     

植物遗传转化中存在的问题及对策

自 1 98 4年转基因植物问世以来 ,经过 1 0多年的发展 ,转基因技术已在近 2 0 0种植物中获得成功[1] 。转基因植物在提高植物的农业和园艺价值 ,作为某些重要蛋白质和次生代谢产物的廉价生物反应器 ,以及研究基因在发育和其它生理生化过程与代谢途径中的作用等方面 ,均充当了核心角色。目前 ,科学家们研究的兴趣已不再停留在简单地将基因导入植物中。遗传转化研究更多地转向转化的高效性、可预测性、稳定性和安全性等方面。本文就目前植物遗传转化中存在的一些主要问题及对策作一些介绍并提出我们的看法。1　组织培养中的体细胞变异　　目前…     

白藜芦醇合成酶基因在基因工程中的应用及功能研究进展

白藜芦醇合成酶(Resveratrol synthase,RS)是白藜芦醇(Resveratrol,Res)合成途径中的关键酶。以往研究报道,RS基因已在多种植物和微生物中进行了转化和表达,并在植物的代谢及调控等方面发挥生物学作用。文中主要围绕RS基因对植物的转化,及异源表达后植物体内代谢产物的变化,转RS基因对植物抗病原菌活性、抗自由基活性和生长发育的影响,以及利用RS基因在微生物中生产Res的相关进展进行了综述。并对RS基因在生物工程方面的应用前景进行展望。     

三个方便实用的植物表达载体构建与验证

为满足植物功能基因组学研究及转基因安全性需要,本研究根据一些国内外引进或商业化的植物表达载体及其相关元件,构建了3个适合于植物,尤其是单子叶植物转化的表达载体,即p AH006、p WMB022和p WMB025。p AH006载体包含由玉米泛素ubi启动子调控的GUS基因和bar基因的完整T-DNA区域,此区段能够被酶切回收,可用于单子叶植物农杆菌介导转化效率评价及基因枪介导线状DNA转化效果研究;p WMB022载体携带由双35S启动子调控的玉米色素基因Lc和C1,可用作基因枪介导的共转化筛选标记,直观筛选含目标基因转基因材料;p WMB025载体携带由ubi启动子调控的、商业化转基因植物中广泛利用的EPSPS基因,可用于禾谷类作物农杆菌或基因枪介导的遗传转化,载体多克隆位点可通过酶切方式更换目标基因。酶切鉴定结合农杆菌或基因枪介导的小麦幼胚愈伤组织或叶片转化验证此3个载体表明,载体构建正确,其标记基因、可视化基因和报告基因均能正常表达。这3个载体的构建对于小麦等植物转化效率提升、安全型转基因作物获得和植物功能基因组学研究等具有重要意义。     

植物基因转化技术在苹果遗传改良中的应用

近年来,苹果基因转化技术研究取得了较大进展,本文从转化体系,选择标记,报告基因及目的基因的遗传学行为等方面综述了苹果遗传转化研究发展现状,着重论述了其在苹果遗传改良中的应用,并对植物基因转化技术在莱果上的应用前景和应注意的几个问题进行了讨论。     

纳米载体介导的植物遗传转化研究现状和前景

高效遗传转化技术是植物重要性状功能基因鉴定的前提和转基因育种的基础。随着纳米生物技术的发展,以纳米载体介导的植物转基因技术已显示出巨大的应用潜力。综述了国内外应用于植物纳米载体的类型、与外源基因的结合方式以及传输细胞的原理,重点阐述了影响纳米基因载体性能与转化效率的重要因素,以及纳米载体介导外源基因转化植物细胞的方法,分析了纳米载体介导法与其他转基因方法的特点和优势,并提出纳米载体介导的转化技术应加强稳定遗传转化、基因编辑与植物原位转化等方面探索研究,旨为植物遗传转化技术和方法提供新的思路。     

Genetic transformation technology: Status and problems

Summary Transfer of genes from heterologous species provides the means of selectively introducing new traits into crop plants and expanding the gene pool beyond what has been available to traditional breeding systems. With the recent advances in genetic engineering of plants, it is now feasible to introduce into crop plants, genes that have previously been inaccessible to the conventional plant breeder, or which did not exist in the crop of interest. This holds a tremendous potential for the genetic enhancement of important food crops. However, the availability of efficient transformation methods to introduce foreign DNA can be a substantial barrier to the application of recombinant DNA methods in some crop plants. Despite significant advances over the past decades, development of efficient transformation methods can take many years of painstaking research. The major components for the development of transgenic plants include the development of reliable tissue culture regeneration systems, preparation of gene constructs and efficient transformation techniques for the introduction of genes into the crop plants, recovery and multiplication of transgenic plants, molecular and genetic characterization of transgenic plants for stable and efficient gene expression, transfer of genes to elite cultivars by conventional breeding methods if required, and the evaluation of transgenic plants for their effectiveness in alleviating the biotic and abiotic stresses without being an environmental biohazard. Amongst these, protocols for the introduction of genes, including the efficient regeneration of shoots in tissue cultures, and transformation methods can be major bottlenecks to the application of genetic transformation technology. Some of the key constraints in transformation procedures and possible solutions for safe development and deployment of transgenic plants for crop improvement are discussed.     

Transgenic strawberry: state of the art for improved traits

Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.), a member of the Rosaceae family, is one of the most important fruit crops cultivated worldwide. Strawberry is unique within the Rosaceae because it is a rapidly growing herbaceous perennial with a small genome, short reproductive cycle, and facile vegetative and generative propagation for genetic transformation. For these reasons, strawberry has been recognized as excellent germplasm for genetic and molecular studies for the Rosaceae family. Although traditional breeding methods have achieved steady improvement in agronomic traits, the lack of useful economic characters still remains a major challenge. Genetic transformation has opened a new era for greater creativity in strawberry breeding and germplasm by offering an effective method for creating new varieties that selectively targets a specific interested gene or a few heterologous traits. Enormous advances have been made in strawberry genetic transformation since the first transgenic strawberry plant was obtained in 1990. This paper reviews recent progress in genetic transformation of strawberry on increasing resistance to viruses, fungi, insects, herbicides, stress, and achieving better quality. Problems and prospects for future applications of genetic transformation in strawberry are also discussed.     

植物的遗传转化及其应用(英文)

近年来,植物遗传转化研究有了长足的发展。已经达到能够通过简单的遗传控制手段研究具有新表现型的植物,甚至达到进入商业化的程度。这些手段包括植物生物学的主要研究技术以及植物组织培养和树种改良的一些实用方法。尽管采用农瘤杆菌和鸟枪法等技术的植物遗传转化系统已经得到了广泛的应用,但是在如何开发具有能够得到控制表达的转基因高产植物方面,在如何使所得到的转基因植物远离遗传危害等方面,目前的转化系统遇到了极大的技术挑战。已经提出了各种各样的方法用于将新基因稳定地导入120多种不同植物的核基因组。本文将讨论这些遗传转化系统所需的生物学要求和实际应用方面的需求、基因转化和转基因表达的研究策略、遗传转化植物的鉴定以及转基因植物与大众的认可。本文将分为七个部分加以讨论:一、导言;二 、基因转化到细胞里的方法;三、植物遗传转化策略;四、植物遗传转化的鉴定;五、植物遗传转化的实际应用;六、转基因植物与环境;七、未来植物遗传转化的需求与发展方向。     

花生转基因研究进展

花生是世界上重要的油料和经济作物之一,是人们生活的植物脂肪和蛋白质来源。现代生物技术的不断发展为花生育种和种质创新提供了新的技术手段, 它可以直接将来自不同种属的异源目的基因插人到花生基因组, 使花生表达目标性状, 实现花生品种的遗传改良。近年来, 国内外花生转基因研究取得了重大进展。文章综述了花生转基因在抗虫、抗病、抗非生物逆境和品质改良等方面的最新进展,并总结了近年来人们对农杆菌介导法、基因枪法和不依赖组织培养的转化法等主要的花生遗传转化方法的改进和探索。     

农杆菌介导法与基因枪轰击法结合在植物遗传转化上的应用

根癌农杆菌介导法(Agrohacterium mediated transformation)和基因枪轰击法( particle bombardment transformation)是植物遗传转化的主要方法。两种方法各有优缺点．农杆菌介导法是一种天然的植物遗传转化系统,外源基因在转基因植物中的拷贝数低,遗传稳定性好;基因枪转化法不受材料基因型的限制。通过结合两种方法的优点,发展了3种农杆菌介导和基因枪轰击法相结合的遗传转化方法,分别为农杆枪法、基因枪轰击／农杆菌感染法、金粉或钨粉包裹菌体细胞作为微弹轰击法。对3种结合转化方法的技术途径、原理、转化受体及研究进展等方面进行了综述。     

病毒诱导的基因沉默技术用于植物色素代谢机制的研究进展

色彩是评价园艺植物观赏性状的重要指标,而植物色素是影响植物色彩表型的关键因子。植物色素及其代谢产物在植物观赏器官颜色形成、植株生长发育调节及对逆境胁迫的响应等方面发挥着重要的作用,是植物研究领域长期关注的热点问题。病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是利用植物同源依赖性防御机制,特异性降低宿主内源性基因表达的一种重要基因组学工具,能够通过快速诱导植物基因沉默表型的产生,表征基因的功能,为缺乏遗传转化体系的植物的基因功能鉴定提供高效可行的替代方案。本文综述了VIGS技术在植物色素的生物合成、降解和调控机制上的应用现状,并探讨了VIGS技术在探究色素调控机制上的潜力和未来前景,以期进一步完善对不同植物色素的代谢过程和调控机制的理解,为改良植物色彩性状提供参考依据。     

单子叶植物RNA干扰和过表达Gateway载体的构建

基因枪和农杆菌介导的遗传转化是目前常用的两种单子叶植物遗传转化方法。载体的发展和改良是提高植物遗传转化效率的重要基础,RNA干扰载体和过表达载体是目前通过遗传转化研究植物基因功能的主要工具。Gateway克隆技术是一种基于lambda噬菌体特异位点重组特性的通用克隆技术,该技术可以将大批目的基因方便、快捷地连接到受体载体上。本文利用Gateway技术结合传统酶切、连接方法,构建了适用于单子叶植物基因枪和农杆菌转化的RNA干扰Gateway载体pAHC-PSK-RNAi、pClean-G185-RNAi和过表达Gateway载体pAHC-PSK-OE和pClean-G185-OE,为利用基因枪和农杆菌介导的遗传转化,在小麦和水稻等单子叶植物中进行规模化基因功能研究奠定了基础。     

Advances in Transgenic Rice Biotechnology

Rice is the most amenable crop plant for genetic manipulation amongst monocots due to its small genome size, enriched genetic map, availability of entire genome sequence, and relative ease of transformation. Improvement in agronomic traits of rice is bound to affect a sizeable population since it is a primary source of sustenance. Recent advances like use of ‘clean gene’ technology or matrix attachment regions would help improve rice transformation. Function of several novel genes and their promoters has been analyzed in transgenic rice. Significant progress has been made in introducing traits like herbicide, biotic stress and abiotic stress tolerance. Attempts also have been made to enhance nutritional characteristics of the grain and yield. Identification of genes controlling growth and development can be used to modify plant architecture and heading period. Transgenic rice can serve as a biofactory for the production of molecules of pharmaceutical and industrial utility. The drive to apply transgenic rice for public good as well as commercial gains has fueled research to an all time high. Successful field trials and biosafety of transgenic rice have been reported. This would act as a catalyst for greater acceptance of genetically modified food crops. The lessons learnt from rice can be extended to other cereals thereby opening new opportunities and possibilities.