转不可翻译PVY^N CP基因烟草的抗病性分析

我们曾报道表达不可翻译PVY^N CP基因的转基因烟草抗病性是由RNA介导的,其抗病性类似于转录后的基因沉默(PTGS)。本研究以这类不同抗性的T0代转基因烟草植株为材料,对自交后的T1代转基因植株的遗传和抗病性进行了分析,并选取部分T1代抗病株系自交留种。对T2代RNA介导抗病性转基因植株进行了分子分析和一系列抗病性研究。结果表明,含1—2个转基因拷贝的T0代感病植株,在T1代中的Km抗性分离符合单位点插入的3：1的遗传规律;含3个或3个以上转基因拷贝的T0代中抗或高抗植株,在T1代中的Km抗性分离符合多位点插入的15：1或63：1的遗传规律。大多数T1、T2代转基因植株的抗病性与转基因拷贝数成正相关,转基因在T1、T2代植株中能够转录表达,且转基因植株之间转基因mRNA在细胞质中的积累水平与转基因植株的抗病性成负相关。转基因植株的抗病性能够在T1、T2代中遗传,且T2代转基因植株的抗病性具有以下特征：1)既抗病毒粒体又抗病毒RNA的侵染,且这种抗病性不受接种物剂量的影响;2)抗病谱较窄,只对PVY的某些株系具有高度抗病性;3)与传毒方式无关,既抗摩擦接种又抗带毒蚜虫接种;4)与植株的发育阶段没有关系。     

翻译和非翻译马铃薯Y病毒外壳蛋白基因介导的抗病性比较

利用RT－PCR方法克隆获得马铃薯Y病毒烟草叶脉坏死株系（PVY^N）的可翻译和不可翻译外壳蛋白（CP）基因,并分别插入pROKⅡ质粒中获得重组双元表达载体。通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导的基因转化方法,将可翻译和不可翻译的PVY^N-CP基因分别导入烟草栽培品种NC89叶片组织中,得到抗卡那霉素的再生植株,对所得到的抗卡那霉素的再生苗进行PCR检测表明,被导入可翻译和不可翻译CP基因的植株分别占卡那霉素抗性植株的95％和98％。攻毒实验表明,两种类型的转基因烟草对PVY^N的抗病性具有相似性,其表现型为：免疫、抗病和感病。免疫型转基因植株的抗病性不受接种物类型及其剂量的影响。Southern印迹杂交结果显示,目的基因已经整合到烟草基因组中。Northern印迹杂交证明,两种类型的CP基因都已在RNA水平上得到了表达,但细胞内RNA的积累量与转基因植株的抗病强度成负相关。Western印迹杂交表明,在表达不可翻译PVY^N－CP基因的转基因植株内 以CP蛋白,而在导入可翻译的PVY^N-CP基因的植株内检测到了CP蛋白,且CP蛋白含量与抗病性不存在正相关。本研究结果证明,表达可翻译与不可翻译PVY^N-CP基因的转基因烟草对PVY^N的抗病性均为RNA介导的抗病性。     

黄瓜花叶病毒和烟草花叶病毒在双抗转基因线辣椒内的增殖

本试验以转化CMV CP和TMV CP基因的转基因线辣椒纯合系植株作为研究试材 ,比较了单独或混合接种CMV和TMV后 ,转化线辣椒的抗病性表达特点 ,并测定了两种病毒在植株体内的病毒含量。结果表明 :转化线辣椒不仅能抵抗CMV和TMV的单独侵染 ,而且还能抵抗CMV和TMV的复合侵染。转化线辣椒表现为系统症状延迟出现 7 15d ,显症株率和病害严重度级别大幅度降低 ,CMV和TMV在接种叶、新生叶中的病毒含量明显减低。转基因线辣椒原生质体作为研究试材接种CMV ,测定病毒含量结果表明 :CMV病毒的增殖在转基因线辣椒原生质体内受到明显抑制。在CMV接种浓度为 4 0 μg/mL ,感染原生质体 4 8h后 ,CP(- )植株原生质体内CMV是CP( )的 4 .2倍。这一结果揭示了转基因线辣椒具有抑制病毒增殖的抗病性。     

黄瓜花叶病毒和烟草花叶病毒在双抗转基因线辣椒内的增殖

本试验以转化CMV-CP和TMV-CP基因的转基因线辣椒纯合系植株作为研究试材,比较了单独 或混合接种CMV和TMV后,转化线辣椒的抗病性表达特点,并测定了两种病毒在植株体内的病 毒含量.结果表明转化线辣椒不仅能抵抗CMV和TMV的单独侵染,而且还能抵抗CMV和TMV的 复合侵染.转化线辣椒表现为系统症状延迟出现7-15d,显症株率和病害严重度级别大幅度降低, CMV和TMV在接种叶、新生叶中的病毒含量明显减低.转基因线辣椒原生质体作为研究试材接 种CMV,测定病毒含量结果表明CMV病毒的增殖在转基因线辣椒原生质体内受到明显抑制. 在CMV接种浓度为40μg/mL,感染原生质体48h后,CP(-)植株原生质体内CMV是CP(+)的4.2倍 .这一结果揭示了转基因线辣椒具有抑制病毒增殖的抗病性.     

转不可翻译PVYN CP基因烟草的抗病性分析

我们曾报道表达不可翻译PVY~N CP基因的转基因烟草抗病性是由RNA介导的,其抗病性类似于转录后的基因沉默(PTGS)。本研究以这类不同抗性的Tn代转基因烟草植株为材料,对自交后的T1代转基因植株的遗传和抗病性进行了分析,并选取部分T_1代抗病株系自交留种。对T_2代RNA介导抗病性转基因植株进行了分子分析和一系列抗病性研究。结果表明,含1-2个转基因拷贝的T_0代感病植株,在T_1代中的Km抗性分离符合单位点插入的3∶1的遗传规律;含3个或3个以上转基因拷贝的T_0代中抗或高抗植株,在T_1代中的Km抗性分离符合多位点插入的15∶1或63∶1的遗传规律。大多数T_1、T_2代转基因植株的抗病性与转基因拷贝数成正相关,转基因在T_1、T_2代植株中能够转录表达,且转基因植株之间转基因mRNA在细胞质中的积累水平与转基因植株的抗病性成负相关。转基因植株的抗病性能够在T_1、T_2代中遗传,且T_2代转基因植株的抗病性具有以下特征:1)既抗病毒粒体又抗病毒RNA的侵染,且这种抗病性不受接种物剂量的影响;2)抗病谱较窄,只对PVY的某些株系具有高度抗病性;3)与传毒方式无关,既抗摩擦接种又抗带毒蚜虫接种;4)与植株的发育阶段没有关系。     

表达黄瓜花叶病毒外壳蛋白的转基因番茄抗黄瓜花叶病毒侵染

通过土壤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导将黄瓜花叶病毒外壳蛋白(CMV CP)的cDNA成功地引入番茄(Lycopersicon esculentum)植株中,并得到转基因植株。用强致病力CMV株系接种后,表达CMV外壳蛋白的转基因植株表现出对CMV侵染的抗性。转基因植株RI代的抗性基因以接近3:1比例分离。对R_1代接种CMV后,表达CMV CP的植株病症减轻,发病率、病情指数及病毒积累量明显低于对照。病症出现推迟1个多月。     

马铃薯Y病毒衣壳蛋白基因片段长度对RNA介导抗病性的影响

在已证明转化马铃薯Y病毒(PVY)全长衣壳蛋白基因可获得高度抗病的转基因烟草、且这种抗病性为RNA介导抗病性的基础上, 克隆了马铃薯Y病毒坏死株系衣壳蛋白基因(PVY^N-CP) 3′端202 (1/4 CP), 417 (1/2 CP)和603 bp (3/4 CP)的部分基因片段(CP202, CP417和CP603), 并分别构建植物表达载体pROKⅡ-CP202, pROKⅡ-CP417和pROKⅡ-CP603. 利用农杆菌介导方法转化烟草NC89. 抗病性鉴定表明, 转化1/2 CP和3/4 CP基因片段的转基因烟草均可获得抗病程度达到免疫的植株, 而转化1/4 CP的基因片段没有获得抗病植株. 分子分析结果表明这种抗病性为RNA介导的抗病性, 是转录后基因沉默的结果. 研究表明, 能够诱发RNA介导抗病性所需的PVY-CP基因的最短有效片段长度可能介于202和417 bp之间. 这一研究结果对改进利用转录后基因沉默策略来防治植物病毒病害以及研究转录后基因沉默机制具有意义.     

黄瓜花叶病毒卫星RNA致弱辅助病毒的机理

分析了卫星RNA致弱的黄瓜花叶病毒 (CMV)侵染的烟草叶绿体内的CP浓度与花叶症状的严重程度成正相关 .用番茄不孕病毒 (TAV)接种表达CMV卫星RNA的转基因烟草叶绿体中 ,TAV- CP含量明显比不含卫星RNA的TAV株系侵染的低 ,而在细胞质中TAV -CP含量无差别 .用完整游离叶绿体进行体外跨膜运输试验 ,CMV- CP能快速进入离体叶绿体 ,CP降低叶绿体动力学荧光光谱 .将CMV的CP基因与 1 ,5 二磷酸核酮糖羧化酶小亚基引导肽基因进行体外拼接 .借助农杆菌转化烟草 .转基因烟草表现出黄化、根系发育受抑制 ,产生类似病毒侵染的症状 .     

RNA介导的病毒抗性在转基因烟草中的遗传分析

以含非翻译马铃薯Y病毒外壳蛋白(PVY—MCP)基因的抗病和感病T0代转基因烟草为材料,对转基因及RNA介导的病毒抗性在T1～T4代转基因植株中的遗传进行了研究。结果表明,在含低拷贝(1～2个)转基因的感病植株后代中,转基因是作为一个单显性遗传位点,遵循孟德尔遗传分离规律,各世代转基因植株仍表现感病。含多拷贝(4～6个)转基因的抗病植株,转基因在T1代的分离虽符合多位点插入的15：1和63：1遗传规律,但转基因发生了重排,RNA介导的病毒抗性表现为不稳定遗传。从含多拷贝转基因的抗病植株的T1代株系中,分离获得了两株含2个拷贝转基因的抗病植株;其后代中,转基因及抗性遗传遵循孟德尔遗传分离规律,可稳定遗传和表达,获得纯合的抗病转基因株系。对转基因在不同抗病类型植株中整合方式分析显示,抗病植株中多存在转基因的反向串联重复序列。     

转基因抗矮花叶病玉米的遗传、表达及抗病性研究

目的：研究目的基因在转基因植株及其后代中遗传表达的稳定性,以及目的基因表达与抗病性的关系,最终得到转基因纯合株系。方法：以采用花粉介导法将RDV运动蛋白缺陷型（RDV MP^-）基因导入玉米自交系478的转基因种子（T0）作为试验材料,对其或其后代进行潮霉素抗性筛选、PCR检测、目的基因表达产物含量测定、农艺性状筛选,以及田间接种病毒的抗病鉴定。结果：通过潮霉素抗性筛选从T0种子获得了11株疑似转化植株;对T1、T2、T3代转基因植株的PCR分析证实目的基因已导入玉米植株,并显示随着转化植株世代交替,目的基因可稳定遗传给下一代,且目的基因在待测材料中的检出比例也随着代数的增加而提高;目的基因表达量的测定结果为1．83-11．57ng／mg叶片鲜重之间;田间接种玉米矮花叶病病毒试验结果证明转化植株比对照植株的抗矮花叶病能力有了显著提高,个别株系在T1代的发病率就为0,T1、T2、B代转化植株的抗病性逐代提高,比临近对照的抗病性提高2～5级;目的基因表达量与植株（系）的抗病性显著相关,r=0．923,P〈0．01;入选纯合系的农艺性状也有较大变化,穗粒数比对照系增加约5％。结论：通过以上方法,可以筛选到转基因抗病玉米纯合株系。     

A multi-generation analysis of the stability of transgenic virus resistance in doubled-haploid tobacco lines

Plants can be genetically engineered for virus resistance by transformation with a viral gene. We transformed tobacco with the tomato spotted wilt virus (TSWV) nucleocapsid gene from the Hawaiian L isolate in order to obtain TSWV resistant breeding lines. Doubled-haploid lines were produced from primary transgenic plants that were selected for resistance to the virus. Several of these lines showed very high levels of resistance and were symptomless after inoculation with the Hawaiian L isolate of TSWV. The accumulation of only low levels of full-length transgene RNA and protein observed in these lines is consistent with an RNA-mediated mechanism of resistance. The lines that were highly resistant to the Hawaiian L isolate of TSWV were also found to be highly resistant to several other isolates of TSWV, while lines that were only moderately resistant to the Hawaiian L isolate were often susceptible to the other isolates. The highly resistant lines were advanced over several generations by self-pollination. Although these lines were fully homozygous, several lines lost resistance in later generations, indicating that the resistance was unstable. Selection for resistance in these unstable lines did not prevent the occurrence of susceptible progeny in subsequent generations. Therefore, testing over several generations is required to determine the stability of resistance when breeding crops with transgenic virus resistance.