百合转基因的研究进展

综述了近年来国内外关于百合遗传转化系统的建立及其基因转化研究技术。着重讨论了百合基因转化受体系统建立的诱导培养基和抗生素浓度的筛选、遗传转化方法及基因调控表达等的研究动态。     

百合转基因研究进展

从百合遗传转化受体的建立和百合转基因体系的建立两方面综述了建立百合的遗传转化体系的研究情况,后者包括抗生素的选用、转化再生植株的筛选、共培养时间、农杆菌菌株的选择。同时对近10年来在百合遗传转化方面所作的研究工作进行了综述,包括转报告基因,转抗病、抗虫和抗病毒基因,以及转化技术的研究。提出了转基因百合存在的问题,并就其前景进行了展望。     

农杆菌介导亚洲百合转化体系的建立及转GsZFP1基因研究

以亚洲百合‘耀眼’(Cedeazzle)无菌苗小鳞片为遗传转化受体,并利用农杆菌介导法将锌指转录因子基因GsZFP1转化‘耀眼’无菌苗小鳞片,初步建立亚洲百合‘耀眼’的遗传转化体系,通过筛选获得了50株疑似转化植株,通过用PCR方法对获得的50株疑似抗性植株进行检测,结果显示20株呈阳性,PCR阳性转化率为40%;将得到的阳性植株进行RT-PCR检测,获得12株RT-PCR阳性植株。结果表明,锌指转录因子基因GsZFP1在亚洲百合‘耀眼’中得到表达。     

百合基因工程研究进展(综述)

本文从百合基因克隆、外源基因转化方法及转基因应用等方面,介绍近年来百合基因工程的研究进展,并讨论了百合基因工程研究中存在的问题和应用前景。     

LfMADS1基因对新铁炮百合‘Raizen No.1’的遗传转化

为了获得无花粉、重瓣百合新种质,以新铁炮百合‘Raizen No.1’的离体小鳞片为受体,探讨了不同水平的抗生素和抑菌素对小鳞片再生能力的影响;利用正交试验对预培养时间、菌液浓度、侵染时间和共培养时间等4个因素的不同水平进行了筛选,优化了遗传转化体系;进行了百合花器官特性基因LfMADS1的转化,并对转基因植株进行了分子生物学检测。结果表明,新铁炮百合小鳞片选择培养时抗生素卡那霉素(Kan)浓度为100 mg/L,抑菌素为羧苄青霉素(Carb)浓度为500 mg/L。正交试验结果表明共培养时间是遗传体系中的主要影响因子;小鳞片转化的最佳条件是预培养1 d、侵染10 min、共培养5 d、菌液OD600值0.8。PCR检测的结果,得到4株转LfMADS1反义基因的新铁炮百合株系,其中1株已通过PCR-Southern检测。     

基于3种基因序列对百合属Leucolirion组的系统发育与种间关系研究

中国拥有丰富的野生百合种质资源,但有关百合属的系统发育与进化关系研究相对较少。该研究基于ITS、cpDNA(trnV-ndhC、petL-psbE)及单拷贝核基因AKT等3个基因片段,选取特有分布于西南地区的百合属6个近缘类群共48份样本及GenBank获得的数据,对百合属Leucolirion组进行了系统发育与种间关系研究。结果表明:(1)ITS结果支持前人的处理,即将Leucolirion组细分为2个亚组,subsect.Leucolirion6a和subsect.Leucolirion6b。建议将湖北百合(L.henryi)和南川百合(L.rosthornii)归入到subsect.Leucolirion 6a,与泸定百合(L.sargentiae)、淡黄花百合(L.sulphureum)、宜昌百合(L.leucanthum)和岷江百合(L.regale)等4个种一起组成Leucolirion组;原本属于Archelirion组的野百合(L.brownii)与subsect.Leucolirion6b聚为一支,故将它与台湾百合(L.longiflorm)、麝香百合(L.formosanum)等组成一个新组,命名为百合组(sect.Lilium)。(2)组间关系上,Leucolirion组与百合组的系统发育关系较远,前者与分布于日本的Archelirion组形成姐妹类群,而后者与Sinomartagon组的亲缘关系更近。(3)基于叶绿体联合基因和单拷贝核基因AKT的6个近缘种的遗传距离显示,湖北百合与南川百合明显区别于Leucolirion组内拥有白色管状花的4个类群。叶绿体联合基因树和单拷贝核基因树结果表明,泸定百合、淡黄花百合、岷江百合和宜昌百合在遗传水平上表现出了极高的相似性,遗传关系十分相近,这可能与百合属植物特殊的繁育系统有关,影响了物种间遗传变异与分化。     

宝兴百合与匍茎百合遗传多样性的ISSR分析

利用5条ISSR引物对宝兴百合(Lilium duchartrei)9个居群和匍茎百合(Lilium lankongense)13个居群的遗传多样性进行了初步检测。结果表明:(1)宝兴百合在物种水平上多态位百分率(PPB)为97.26%,Nei’s基因多样度(H)为0.309 8,Shannon’s多样性信息指数(Hsp)为0.469 4;匍茎百合在物种水平上多态位百分率(PPB)为100%,Nei’s基因多样度(H)为0.3390,Shannon’s多样性信息指数(Hsp)为0.503 0,均略高于宝兴百合。(2)宝兴百合与匍茎百合的遗传多样性在居群水平上相对较低;宝兴百合和匍茎百合居群间遗传分化系数(Gst)分别为0.642 5和0.563 7,表明2个物种居群间的遗传分化大于居群内的遗传分化。(3)经Mantel检测,两种居群间的遗传距离与地理距离均不存在显著的相关性(宝兴百合r=0.263 7,P=0.844 0;匍茎百合r=0.104 2,P=0.695 0);宝兴百合与匍茎百合的遗传多样性及遗传分化现状可能是两者的生活史特性、地理隔离等作用的结果。(4)UPGMA聚类结果显示,宝兴百合与匍茎百合在分子水平上出现了明显分化,支持二者是独立的物种。     

根癌农杆菌介导麝香百合遗传转化体系的建立

以麝香百合"white elegance"叶片为外植体,通过根癌农杆菌介导法,研究了影响其转化的因素,建立了稳定而高效的麝香百合遗传转化体系。结果表明,以叶片为受体材料,外植体预培养有利于农杆菌的侵染;3 d的共培养,根癌农杆菌OD600值为0.6左右、侵染10 min,能获得较高的转化率;50 mg.L-1的卡那霉素对叶片有很好的筛选效果。抗性植株经PCR检测,初步证明Mn-SOD基因已转入到麝香百合植株中。     

百合鳞片的诱导分化及遗传转化效率分析

基因工程是改良百合性状的重要手段,建立高效稳定的遗传转化体系是百合转基因研究的基础。以百合地下茎鳞片为外植体,筛选并优化百合的直接和间接再生体系;把含枸杞GR(Glutathione reductase)基因和筛选基因NPTII的载体,利用农杆菌转化法对鳞片和愈伤组织进行转基因操作,采用正交试验,优化转化条件以建立适合不同受体的遗传转化体系。结果表明,各阶段最优培养条件分别为:鳞片诱导和膨大MS+2mg/L 2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)+0.1mg/L NAA(萘乙酸)+ 90g/L蔗糖;鳞片直接分化MS+1.0mg/L 6-BA(6-苄氨基嘌呤)+0.2mg/L NAA+ 30g/L蔗糖,间接分化MS+2.5mg/L 2,4-D +0.4mg/L TDZ(噻重氮苯基脲)+60g/L蔗糖;百合鳞片的Kana(卡那霉素)选择压为100mg/L,愈伤组织75mg/L。遗传转化体系条件为:鳞片,农杆菌OD₆₀₀=0.6,预培养3d,侵染40min,As(乙酰丁香酮)200μmol/L,阳性植株转化率为17.50%;鳞片分化愈伤组织,农杆菌OD₆₀₀,预培养5d,侵染40min,As 200μmol/L,阳性植株转化率为12.60%。     

亚麻外源基因遗传转化研究进展

亚麻作为重要的经济作物,其遗传转化研究对亚麻新品种的选育工作具有重要意义.分析亚麻遗传转化方法、提高转化效率及转化组织筛选等方面,重点从抗除草剂基因、抗病基因、抗重金属逆性基因、改善亚麻纤维质量基因,以及改善亚麻油质量基因方面综述亚麻遗传转化外源基因的研究和应用进展,并讨论亚麻遗传转化过程中存在的问题和解决策略.     

Overexpression of l-galactono-1, 4-lactone dehydrogenase (GLDH) in Lanzhou lily (Lilium davidii var. unicolor) via particle bombardment-mediated transformation

In China, the native Lanzhou lily (Lilium davidii var. unicolor) is used as an edible lily and is an important source of ascorbic acid. However, an efficient transformation system has not been developed for this important crop. Here, we describe the first successful genetic transformation mediated by particle bombardment in this lily variety. We used pCAMBIA-GLDH, which contains the l -galactono-1, 4-lactone dehydrogenase gene from apple, a hygromycin phosphotransferase gene as a selectable marker, and an intron-containing β-glucuronidase gene as a reporter. In all, 35 transgenic lines were selected via GUS assays and PCR; from these, eight were confirmed by Southern analyses. Transgenic plants were transferred to soil and grown under greenhouse conditions. The levels of reduced ascorbate and total ascorbate (reduced ascorbate + oxidized ascorbate) in transgenic plants were found to be two to seven times those in non-transgenic controls.     

Lily breeding by using molecular tools and transformation systems

In our review, we highlighted the progresses made in molecular breeding of lily’s flowering, including the ABCDE models, the gene cloning, the establishment of regeneration system, the gene transformation methods, the transgene technology application in lily. Meanwhile, questions that were met at present in molecular breeding in flowering of lily were underlined, and we provide viable solutions. Although many researches on lily literature had been published in the world, in our review, we provided a valuable and unique resource and spring-board from which to understand or further study the molecular breeding in flowering of lily.     

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。     

纳米材料在农作物领域的应用及展望

近年来,纳米材料成为农业领域的一个研究热点,受到了国内外学者的广泛关注。纳米材料基于其尺寸小的特点,可以在穿透植物细胞壁后,通过内吞作用被细胞吸收,进而对植物生长产生影响。纳米材料被广泛应用于植物遗传转化、作物生长发育和植物健康等农作物领域,尤其在遗传转化领域,其可作为转化载体与基因编辑技术综合运用,对作物进行遗传改良。基于此,对纳米材料在植物体内的吸收、转运机制及其在农作物领域的应用进展进行了综述,重点探讨了纳米材料在植物遗传转化方面的研究进展,并对其在农作物领域亟待解决的问题和后续发展方向进行了展望,以期为拓宽纳米材料的应用领域提供参考。     

紫花苜蓿转基因技术及其应用的研究进展

对农杆菌介导法、电击法、显微注射法及基因枪法等几种常用的紫花苜蓿转基因技术研究进展进行概述。综述利用转基因技术对苜蓿进行品质改良,提高抗逆性、抗病虫害、抗除草剂,以及利用转基因苜蓿作为生物反应器生产植物疫苗、酶制剂和抗体等方面的研究进展及最新研究成果。对目前制约紫花苜蓿转基因技术发展的瓶颈及其生物安全性问题进行分析和讨论,并对其应用前景和商业价值进行展望。     

Regeneration and Agrobacterium-mediated transformation of multiple lily cultivars

To pursue genetic improvement of lily, efficiency of both regeneration and transformation from callus cultures induced from different explants were evaluated in multiple cultivars. Thirty-five callus lines induced from filaments or styles and one control callus line derived from bulb scales of in total twenty lily cultivars representing Lilium longiflorum, Oriental × Trumpet and Longiflorum × Asiatic hybrids were maintained on a medium with 8.3 μM picloram (PIC). In this study, they were tested for their regeneration potential by transferring them onto a regeneration medium supplemented with 0.4 μM PIC and 0.044 μM 6-benzyladenine. Regeneration was obtained in all cultivars examined and the percentage varied from zero to 89 % in the 36 callus lines. Regeneration frequency was significantly influenced by the genotype (cultivar). Subculturing the calli every 4 weeks by refreshing the regeneration medium contributed positively to bulblet formation, when compared to an eight week subculture frequency. It was found that the regeneration ability generally decreased with an increasing age of the callus cultures for all cultivars. The origin of the callus (style or filament) did not lead to significant differences in regeneration frequency, but there was an interaction between callus origin and genotype. Calli of eight randomly chosen cultivars were co-cultivated with Agrobacterium tumefaciens strain AGL0 carrying binary vectors with the gus gene as reporter and putative transgenic plants were produced. GUS histochemical assays demonstrated transient and stable expression of the gus gene in both calli and regenerated lily plants. Transient expression frequencies ranged from 0.3 to 20.6 % while stable transformation was much lower, only 1.4 % as the maximum.     

Chlamydomonas phototaxis

Chlamydomonas has long been a favourite organism for genetic and biochemical studies of flagellar motility and assembly, photosynthesis, and organelle genomes. With the recent development of procedures for the efficient transformation of its nuclear genome, Chlamydomonas has become accessible to a wide range of molecular genetic approaches, including gene tagging by insertional mutagenesis and cloning by complementation. The availability of these powerful techniques is stimulating interest in Chlamydomonas as a model system for research in areas where it previously has not been widely exploited. One such area that holds particular promise is phototransduction and the behavioural response to light.     

利用植物悬浮培养细胞进行蛋白质快速定位分析的方法

稳定遗传表达分析是一种植物中常用的整体解析基因的方式。有多种转化方式可供选择,也可根据所需要的获得的转基因植物材料选择受体材料。但是由于稳定遗传转化周期较长且大部分材料不适合于进行荧光观察,所以在一些基因的研究中逐渐被瞬时表达分析系统。虽然瞬时表达分析用时短,但是转化效率受到多方面的限制,转化材料无法保存。目前由于植物悬浮培养细胞材料均一,增殖迅速并且可以满足大批量研究需求逐渐成为植物研究中的热点材料。以此同时,在亚细胞定位方面,悬浮培养细胞还是良好的应用材料。采用农杆菌介导法进行植物悬浮培养细胞的转化中方法较为成熟,但是获得纯净的转基因细胞系的转化周期较长。在本研究中针对上述问题我们建立了一种转化时间短,转化效率高的植物悬浮培养细胞稳定遗传转化体系。同时将这个体系应用到基因的亚细胞定位当中进行蛋白质快速定位分析。