植物转基因座位形成的分子机制

转基因座位是指染色体上插入的转基因及相邻的特定DNA序列。大多数转基因座位是以转基因片段、基因组片段和填充DNA相间而存在,仅少数含有完整的单拷贝转基因,这是由于在转基因整合过程中,转基因及基因组DNA发生缺失、重复和染色体的重排。转基因整合主要通过双链DNA断裂修复中的异常重组所产生,而同源重组也发挥了一定的作用。异常重组主要由单链复性、合成依赖链复性和依赖Ku蛋白的非同源末端连接途径调节。     

土壤环境中转基因植物重组DNA持留与水平转移研究进展

基因水平转移(horizontal gene transfer,HGT)是转基因植物环境风险评估的重要内容之一。转基因植物重组DNA通过根系分泌、花粉、残体等方式向土壤环境释放。已有研究表明,外源重组DNA很可能被土壤微生物通过同源重组的方式整合到基因组中,直接或间接地造成微生物群落结构和功能的改变,这将造成土壤生态环境系统的改变。本文论述了转基因植物重组DNA在土壤环境中的持留、水平转移及其影响因素和相关检测方法,讨论了转基因植物重组DNA在土壤环境中持留和水平转移的研究重点,并对其研究方法进行比较分析,提出今后的重点研究方向和方法,以期为转基因植物风险评估和安全管理提供技术支撑。     

piggyBac转座子在牛基因组的整合位点及特征分析

piggyBac(PB)转座子作为一种遗传工具被广泛应用于多个物种的转基因及插入突变研究, 目前PB转座子在牛中的相关研究还较少。为了获得PB转座子在牛基因组中的整合位点, 总结其转座特征, 文章构建了PB[CMV-EGFP]和pcDNA-PBase二元转座系统, 利用细胞核电转技术共转染牛耳组织成纤维细胞, 经G-418筛选, 获得了稳定转染EGFP的转基因细胞系; 提取细胞基因组DNA, 利用基因组步移技术扩增PB转座子5′ Bac区插入位置的DNA序列; 通过与牛基因组序列进行BLAST比对, 得到PB转座子在牛基因组中的插入位点。文章共获得了8个有效的整合位点, 但仅有5个位点定位到染色体1、2、11和X染色体上。序列分析表明：在牛基因组中, PB转座子可特异性的插入到“TTAA”位置, 并整合到基因间的非调控区; 分析整合位点“TTAA”相邻一侧的5个碱基组成, 发现PB转座子5′端倾向于插入到GC(62.5%)碱基富集区。该研究表明, PB转座子可以在牛基因组中发生转座, 获得的整合位点信息为利用PB转座子在牛上开展遗传学研究提供了理论参考。     

转基因植物及其安全性

所谓转基因植物,是指运用DNA重组技术将外源基因整合到受体植物基因组中,从而改变其基因组成,这种基因组结构发生改变的植物及其后代就是转基因植物。1983年,世界上第一株转基因植物,是由美国科学家研发出来的转基因烟草。1986年首批转基因作物被批准进行小规模田间试     

无载体主干序列的bar和cecropin B 基因表达框共转化水稻

基因枪等直接转化法可将去除质粒载体主干序列的外源基因表达框导入植物基因组,消除质粒主干序列对植物基因组的影响,同时由于转基因分子较小,比较容易实现多个基因的共转化,在植物基因工程育种上有重要的应用价值,研究了基因枪介导外源基因表达框（包括启动子、基因开放阅读框和终止子）转化水稻的影响因素和转基因的整合模式,结果表明：（1）基因枪介导外源基因表达框转化水稻的频率约在0.1%～0.5%之间,非选择标准基因与选择标记基因的共转化频率约为50%～60%,增加基因表达框DNA浓度可提高转化率。相同基因构建物对不同品质水稻的转化率不同,基因构建物的侧边序列对基因枪转化的品种差异可能具有重要影响。（2）非选择标记基因cecropin B表达框在水稻基因组内整合模式简单,仅有1～3个拷贝;筛选标记基因bar表达框却比完整质粒转化后的整合模式复杂得多,插入拷贝数在4～14个之间,线形基因表达框的游离DNA末端和CaMV 35S启动中子重组热点介导的转基因重组可能是导致bar基因表达框复杂整合的重要原因。     

用PCR扩增和克隆鸡传染性贫血病毒全基因组DNA

根据已发表的序列,分别在鸡贫血病毒(CAV)环形基因组DNA(全长2.3kb)的EcoRI位点和BamHI位点的两侧选择适当序列合成两对引物,用PCR技术,从斑点杂交检测到病毒核酸的CAV感染的MDCC-RP1细胞基因组DNA中,分别扩增出包含EcoRI和BamHI分割开的病毒基因组两部分(1.5kb和0.8kb)约1.5kb和约1.25kb的两个片段.再将其中相应序列拼接克隆进pUC18载体,获得包含CAV全基因组序列DNA片段的克隆质粒pCAV2.4.酶切分析表明,该质粒具有预期的BamHI位点、PstI位点、HindⅢ位点,而预期的EcoRI位点消失.重组质粒插入DNA片段的两端序列分析表明,质粒pCAV2.4是包含CAV全基因组序列的重组质粒,插入DNA片段序列中的EcoRI位点序列发生了一个碱基突变.     

应用反向PCR克隆慢病毒介导的转基因小鼠整合位点序列

目的：为分析慢病毒介导的转基因小鼠中外源基因整合位点的信息,应用反向PCR克隆整合位点序列。方法：小鼠基因组总DNA酶解和自连接后,针对慢病毒载体的特点在LTR附近设计一组特异的PCR引物,优化半巢式PCR的各种参数,提高整合位点序列克隆的效率。结果：克隆了分别携带绿色荧光蛋白（GFP）和转铁蛋白（TF）基因的慢病毒介导的转基因小鼠家系7只小鼠中10个外源基因整合位点序列。结论：本方法可用于慢病毒介导的转基因小鼠整合位点序列的克隆,为分析整合位点与外源基因表达之间的关系等提供了科学依据。     

应用接头PCR克隆慢病毒介导的转基因小鼠整合位点旁侧序列

目的为鉴定慢病毒介导的转基因小鼠中外源基因的整合位点信息,应用接头PCR克隆整合位点旁侧序列。方法小鼠基因组总DNA酶解后与设计的接头片段连接,根据慢病毒的LTR序列设计巢式PCR引物,克隆转基因小鼠整合位点旁侧序列。结果成功克隆到转基因小鼠整合位点的旁侧序列,经过测序定位于小鼠染色体上。结论作为反向PCR的改进,本方法可用于转基因小鼠整合位点旁侧序列的克隆,为分析整合位点与外源基因表达之间的关系等提供了科学依据。     

利用重测序技术获取转基因植物T-DNA插入位点

T-DNA插入位点的获得对于植物功能基因组学研究及转基因植物的筛选鉴定非常重要,但是目前常用的方法如反向PCR、半随机引物PCR等,除了操作复杂、消耗时间长外,特异性较差,效率也很低。本研究利用全基因组重测序技术,将3份转基因材料基因组DNA打包后进行重测序,利用转基因载体序列作为参考序列进行比对分析,得到4个T-DNA插入位点。对3份转基因材料进行PCR和Southern blot验证分析,成功获得了3份转基因材料全部T-DNA插入位点,其中1份材料为2拷贝插入。本文利用重测序技术建立了一种简单、可靠、高效的获取转基因植物T-DNA插入位点的方法,以期为植物功能基因组学及转基因研究奠定基础。     

麦类作物遗传转化

麦类作物包括小麦(Triticum aestivum L.)、硬粒小麦(Triticum turgidum con v.durum Dest.e.m)、大麦(Hordeum vulgare L.)、黑麦(Secale cereal L.)、燕麦(Avena sativa L.)及小大麦(×Tritordeum Ascherson et Graebuer.).自从基因枪被发明以来,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、 盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体,通过基因枪、农杆菌介导、 PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、 籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中.转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加.被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中,并以孟德尔规律遗传.整合位点一般分布在染色体的近端粒区域,整合的拷贝数大多为5～10个拷贝,最高可达到50个拷贝.在转化过程中,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列,随机地连接并形成多个分子量大小不等,组成成分不同的分子簇,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中,这会导致在整合位点附近产生"热点",易于其他分子簇在此处整合,从而完成两期整合;或被转化的质粒上的选择标记基因、目标基因、质粒的抗生素基因和其他无关序列、植物基因组DNA等片段共同形成各种不同类型的分子簇,当植物细胞染色体复制时,在复制叉处整合到植物基因组中.转基因可以在各种水平上表达,也会时常发生基因沉默,这会导致转基因植物DNA水平上表达但在蛋白质水平上不表达,后代偏向分离,沉默的转基因重新表达.转基因的位置效应、甲基化和启动子都会诱发转基因沉默.在麦类作物中,35S启动子易于导致转基因沉默,应尽量减少使用.转基因还导致被转化麦类作物在农艺性状和细胞学上的变异.目前,麦类作物遗传转化已经成为一种常规的技术,转基因麦类作物正开始进入商业应用阶段.相信多种转化新技术的应用和发展将会培育出高产、稳产、优质、低投入的各类品种和种质.