抗阿特拉津基因PCR检测方法的建立与应用

阿特拉津是一种均三氮苯类除草剂,其作用机理是取代质体醌与叶绿体类囊体膜上的32kDa蛋白的结合,从而阻断光系统Ⅱ的电子传递而使光合作用受阻。32kDa蛋白由叶绿体psbA基因编码,psbA基因的突变使32kDa蛋白的第264位丝氨酸变为苷氨酸或丙氨酸,从而丧失与阿特拉津结合的能力,导致对阿特拉津除草剂的抗性。由于阿特拉津除草剂在大豆产区的广泛使用,选择和培育阿特拉津抗性     

工业废水中阿特拉津降解细菌的遗传和生理多样性

【目的】通过遗传学和生理学实验,揭示分离自工业废水的阿特拉津降解细菌具有遗传和生理多样性,为阐明阿特拉津生物降解的分子机理和阿特拉津降解细菌在污染环境生物修复中的应用提供新见解。【方法】用普通PCR方法检测菌株的阿特拉津降解基因,分析其降解基因组成;用基因组重复序列PCR技术(rep-PCR)分析降解菌株的基因组类型;用Western blot方法检测菌株阿特拉津降解途径的第一个酶三嗪水解酶(TrzN);用不同氮源(阿特拉津、莠灭净、扑草净、西玛津、氰草净、阿特拉通和氰尿酸)和碳源(蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、乳糖、柠檬酸钠、乙酸钠和琥珀酸钠)培养降解菌株,通过检测培养液的OD600值,证明菌株能够利用的氮源和碳源种类。【结果】对分离自工业废水的27个阿特拉津降解菌株所进行的阿特拉津降解基因PCR检测表明,其降解基因组成分别为trzN-atzBC、trzN-atzABC和atzADEF;通过rep-PCR实验将27个阿特拉津降解菌株分为7个群;Western blot结果表明,27个菌株中有24个含有三嗪水解酶TrzN;氮源利用实验表明,2个菌株能够利用所有7种氮源生长,其余25个菌株只能利用其中的2-6种;碳源利用实验表明,10个菌株能够利用所有7种碳源生长,其余17个菌株只能利用其中的3-6种。【结论】分离自某工业废水的27株阿特拉津降解功能菌存在相当广泛的遗传和生理学上的多样性,trzN-atzABC降解基因组成为首次发现。     

一株阿特拉津降解菌的分离鉴定及降解特性

从农药厂废水处理池的活性污泥中分离到一株阿特拉津降解菌X-4, 根据其生理生化特性和16S rRNA基因序列相似性分析, 将其初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.)。该菌能以阿特拉津为唯一碳氮源生长, 42 h内对100 mg/L的阿特拉津降解效果为95.7%, 降解阿特拉津的最适温度为30 °C, pH为7.0。该菌对多种重金属离子都存在抗性, 显示了其在去除阿特拉津和重金属复合污染方面的应用潜力。对其降解基因的初步研究显示, 该菌含有trzN、atzB和atzC 3个阿特拉津降解相关基因。     

阿特拉津降解菌株的分离、鉴定和工业废水生物处理试验

用液体无机盐培养基富集培养法和无机盐平板直接分离法, 从生产阿特拉津的农药厂的废水和污泥混合物中分离到13个能以阿特拉津为唯一氮源生长的细菌菌株。通过16S rRNA基因序列分析, 11个菌株被鉴定为Arthrobacter spp., 2个菌株被鉴定为Pseudomonas spp.。对阿特拉津降解活力最高的Arthrobacter sp. AD30和Pseudomonas sp. AD39的降解基因组成和降解特性进行了详细研究。降解基因的PCR扩增表明, AD30和AD39都含有trzN-atzBC基因, 能将有毒的阿特拉津降解成无毒的氰尿酸。降解实验表明, 向阿特拉津浓度为200 mg/L的无机盐培养基中分别接种等量的AD30、AD39和这两个菌株的混合菌液, 30°C振荡培养48 h以后, 阿特拉津去除率分别为92.5%、97.9%和99.6%, 表明混合菌的降解效果好于单菌。用AD30和AD39的混合菌液接种阿特拉津浓度为176 mg/L的工业废水, 30°C振荡培养72 h以后, 99.1%的阿特拉津被去除, 表明混合菌株在阿特拉津工业废水的生物处理中有很好的应用潜力。     

阿特拉津生态风险及其检测和修复技术研究进展

随着农药等化学品在农业生产上的广泛应用,它们所带来的生态与环境问题日益严重。在世界许多国家和地区的地表水和地下水中以及大气沉降物中检测出了阿特拉津的残留物,它对生态环境的影响具有全球性。阿特拉津在土壤中的持留期较长并具有生物蓄积性,对粮食和食品安全构成潜在威胁。动物试验结果表明,阿特拉津具有生物活性,因此深入研究阿特拉津的生态风险问题是当务之急。文中提出了有关阿拉津生态风险研究的一些观点。随着各种检测分析手段的发展,阿特拉津的检测技术日臻成熟,为研究阿特拉津生态风险创造了有利条件。阿特拉津的生物修复技术已被高度重视。     

阿特拉津降解菌株AD111的分离鉴定及其降解特性

【背景】玉豆轮作过程中,玉米田中长残留除草剂阿特拉津易对下茬大豆作物产生不良影响。【目的】从黑龙江省安达市的农田土筛选一株能适应该土壤环境生长的阿特拉津降解菌并研究其降解特性。【方法】利用富集培养法,分离、筛选一株阿特拉津高效降解菌并结合外观形态、生理生化及16SrRNA基因序列测定对其进行鉴定,通过单一变量法设置不同的碳源、pH、温度和阿特拉津浓度,研究降解菌株最佳发酵及降解条件。【结果】得到一株在BSM-G中能够以阿特拉津为唯一氮源生长的高效阿特拉津降解菌AD111,鉴定为马德普拉塔无色小杆菌(Achromobacter marplatensis)。菌株AD111降解阿特拉津的最适温度为35℃,最适pH为8.0,最佳碳源为蔗糖,24 h内对浓度为50 mg/L的阿特拉津降解率达到99.7%,对300 mg/L的阿特拉津降解率达到81.9%。【结论】降解菌AD111具有较好的环境适应及阿特拉津降解能力,为解决黑龙江偏碱土壤中阿特拉津残留提供了良好的候选菌株。     

农田生态系统中除草剂阿特拉津的环境行为及其模型研究进展

阿特拉津是世界范围内广泛使用的除草剂,在曾经使用阿特拉津的国家的地下水、河流和湖泊中已经检测到阿特拉津的残留,长期暴露在该有机污染物的环境中,势必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响。介绍了阿特拉津国内外的研究情况,着重评述了阿特拉津的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解、生态毒理学评价以及模型对其环境行为的描述,目的旨在帮助理解田间阿特拉津迁移机制及其如何污染地下水。农田生态系统中阿特拉津的迁移规律决定其环境行为,它是进行环境和健康风险评价的基础,目前应用较多的迁移模型是经典的对流-扩散方程,该模型已广泛运用于水-土系统中化学物质的迁移,且室内模拟的实验结果能较好解释田间现象,因此,开展阿特拉津在稳定流场饱和/非饱和室内土柱中的混合置换实验及批量平衡吸附实验,可获得反映阿特拉津迁移的穿透曲线特性及阿特拉津吸附性能的分配系数,结合数学模型拟合阿特拉津在土壤中非平衡迁移曲线,用拟合参数预测不同深度土壤中阿特拉津浓度变化和累积淋溶量动态规律,应该是今后研究工作的重点。     

阿特拉津降解菌Arthrobacter sp.AG1降解基因研究

菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000mg/L的阿特拉津(AT)为唯一碳源、氮源和能源生长。通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列,该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%。AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒,Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上。将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后,发现34%的细菌细胞丢失了降解活性,但却未发现丢失质粒,PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因,但atzB和atzC基因未丢失,说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果,表明trzN基因在环境中存在水平转移现象,暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果。     

抗除草剂转基因大豆后代遗传分析

分析了来源于农杆菌介导的4个独立的大豆转化系的后代遗传特性。分别采用种子切片GUS染色方法和除草剂涂抹以及喷洒方法检测gus报告基因和抗除草剂bar基因在后代的表达。其中3个转化系T1代gus基因和bar基因能够以孟德尔方式3：1连锁遗传,说明这2个基因整合在大豆基因组的同一位点。这3个转化系在T2代获得了纯合的转化系,并能够稳定遗传至T5代。有一个转化系在T1代GUS和抗除草剂检测都为阴性,但通过Southern杂交证明转基因存在于后代基因组,显示发生了转基因沉默。为了证明转基因沉默是转录水平还是转录后水平,T1代植物叶片接种大豆花叶病毒（SMV）并不能抑制转基因沉默,说明该转化系基因沉默可能不是发生在转录后水平。     

龙葵叶绿体的阿特拉津抗性基因psbA的核苷酸序列及有关分析

对克隆在psb135质粒上的来自龙葵阿特拉津抗性生物型的psbA基因进行DNA序列分析,测得长为1384个核苷酸的全序列,包括该基因的全部编码区和5′上游顺序。该基因的核苷酸序列与另一个独立来源的龙葵阿特拉津抗性基因的核苷酸序列完全相同,在由核苷酸推导的氨基酸序列的基础上,比较了分别由龙葵抗阿特拉津和对阿特拉津敏感的psbA基因编码的32kD蛋白质的二级结构,并对其可能的含意进行了讨论。     

玉米自交系×大刍草远缘杂交后代性状变异研究初探

采用人工剥苞多次授粉方法,将近缘一年生二倍体类玉米（大刍草）与普通玉米自交系杂交,对F1、F2以及回交后代B1的抽雄期、吐丝期、散粉期、株高、穗位高、分蘖进行调查研究,分析远缘杂交后代农艺性孳的遗传变化。结果表明,远缘杂交后代株高、穗化高分离变异较大,而抽雄期、吐丝期、散粉期分离变异较小,不同世代植株分蘖变化较大,F1代有57．5％植株、F2代有23％植株、BC1F1代有0．8％植株有分蘖;雌穗光周期敏感性大于雄穗。     

玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻后代中的传递和表达特征

在合肥、海南两地以高光效转玉米pepc基因水稻为父本,与培矮64S、2302S、2304S、2306S、5129、02428、皖粳97和双九A等8个受体杂交,转育转pepc基因水稻新种质材料。至2002年已转育成一批转pepc基因水稻品系,对这些材料世代跟踪研究显示：(1)玉米pepc基因以一个显性基因稳定传递给后代,符合孟德尔分离规律,自交F2呈3：1分离,BC1为1：1分离;(2)玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻中高水平表达,与受体亲本相比,PEPC活性提高3.7～17．4倍,表达水平与受体亲本和转基因拷贝数有关,来源相同的世代间有相似的表达水平,但同一世代不同个体间表达水平有差异,这可能与其位置效应、拷贝数和环境条件有关;(3)杂交后代结实率不高,容易产生异交结实导致转基因材料混杂分离。采取抗生素催芽初筛、PCR分析抽检、PEPC活性测定和田间表型观测的转玉米pepc基因水稻选育筛选体系,辅之以受体为轮回亲本适当回交可有效地控制。利用该途径已育成3个稳定的高表达的转玉米pepc基因水稻品系H1596、H1597和Y1470,说明通过常规杂交转育的方法,可以培育实用的稳定高表达的转玉米pepc基因水稻品种。     

大豆品种早熟18抗疫霉根腐病基因的SSR分子标记

大豆品种早熟18是抗疫霉根腐病的有效抗源。本研究鉴定和分子标记早熟18的抗疫霉根腐病基因,以期为该品种的有效利用及分子辅助育种奠定基础。以感病大豆品种Williams与早熟18杂交建立分离群体。抗性遗传分析表明,早熟18对大豆疫霉菌抗性由1个显性单基因控制,该基因被定名为RpsZS18。SSR标记连锁分析表明,RpsZS18位于大豆分子遗传连锁群D1b上的SSR标记Sat_069和Sat_183之间,与这两个标记的遗传距离分别为10．0cM和8．3cM。RpsZS18是D1b连锁群上鉴定的第一个抗疫霉根腐病基因。     

利用杀配子染色体2C诱导中国春-黑麦二体附加系染色体畸变的研究

将中国春-黑麦(1R-7R)二体附加系与中国春-2C(Aegilops cylindrica)二体附加系杂交,获得F1,对F1体细胞染色体进行C分带鉴定和花粉母细胞减数分裂行为的观察与分析,发现减数分裂行为异常。对自交获得的430株F2进行单株染色体C分带和荧光原位分子杂交鉴定,检测到易位、缺失、等臂染色体、双着丝点染色体等染色体畸变类型。此外还检测到2C与小麦2A、2B、2D染色体的二体或单体自发代换系。杂交F。染色体畸变的规律与频率如下：研究共得到含黑麦染色体的变异22株,变异频率为5,1％。其中含黑麦染色体的易位系为10株,占2,3％;缺失12株,占2．79％;黑麦的等臂染色体3株,占O．7％。易位染色体既有含小麦着丝点的(大部分),也含有黑麦着丝点的(仅1例)。黑麦的染色体畸变中,发生于不同同祖群的频率不同,1R为5个,2R为3个;3R为1个;4R为3个;5R为6个;6R为4个。易位多为端部易位。共鉴定出小麦的缺失系54株,其中A基因组有27个,占6.27％;B基因组有20个,占4,65％;D基因组有7个,占1.66％。对杀配子染色体对小麦及黑麦不同同祖群染色体作用的差异性及作用特点进行了探讨。     

Bt水稻中crylAb基因的遗传分析

用PCR、GUS染色和Western点杂交技术检测了Bt水稻杂交后代群体,在394株GUS阳性株中,有392株表达Bt蛋白,协同表达株率达99.49%。由此表明,在杂交后代中报告基因gus和目的基因crylAb紧密连锁遗传与表达。GUS组织染色和Southern杂交检测表明Bt水稻中的crylAb基因呈单位点显性基因遗传,且在有性世代中能稳定传递,还发现,在BC1、BC1F2和粳粳交F2群体中crylAb基因呈单位点显性基因遗传,而在籼粳交F2群体中偏离3：1分离。     

耐盐突变体小麦后代耐盐稳定性分析研究

以卫星搭载小麦种子为原始材料,利用其幼穗、幼胚诱导的愈伤组织进行耐盐突变体的筛选,对耐盐愈伤组织再生植株后代进行耐盐稳定性生理生化特性分析。结果表明：(1)耐盐系后代在土壤高盐浓度条件下,游离脯氨酸含量稳定增加,且高于对照系;(2)耐盐系再生植株后代保持较高的K^ ／Na^ 比;(3)与对照相比,种子醇溶蛋白电泳带谱中的b2,b3,b5,b7带为耐盐系所特有,b8带消失;(4)耐盐系再生植株后代可溶蛋白电泳带为26条,而对照系为23条蛋白带。其中98kD、75kD、52kD、49kD和32kD为耐盐系的特有蛋白带。而38kD和35kD蛋白带为对照系所特有。     

双价抗虫基因叶绿体共转化植株抗虫性及其后代表型分析

利用基因枪法将含有水稻巯基蛋白酶抑制剂(Oryzacystatin,OC)基因烟草叶绿体表达载体和含有苏云金芽孢杆菌晶体毒蛋白基因(Bt cry IAc)烟草叶绿体表达载体,共转化烟草叶绿体,获得壮观霉素抗性植株。转基因植株抗棉铃虫试验表明,转双价抗虫基因植株比转单一抗虫基因植株具有更强的杀虫活性。转基因植株后代Southern检测及其遗传学分析试验证明,双价抗虫基因可以稳定地遗传给后代,且表现为叶绿体特有的母系遗传规律。 Abstract:The Bt gene and OC gene were cotransformed to tobacco chloroplast with particle bombardment method and spectinomycin resistance tobacco seedlings were obtained.Bioassays showed that the transgenic tobacco containing both genes had enhanced toxicity to the larvae of cotton bollworm (helicoverpa zea) by comparison with the plants containing only Bt or OC gene.Southern-blotting analysis and genetic analysis of progenies showed that the Bt and OC gene expressed and was inherited maternally to the progenies.     

Bt水稻杂交育种中转基因的遗传分析

利用PCR、GUS染色和Western印迹杂交技术检测了Bt水稻杂交后代群体,发现在394株GUS阳性株中,共有392株表达Bt蛋白,协同表达株率达99.49%。由此表明,在杂交后代中报告基因Gus和目的基因crylAb紧密连锁遗传与表达。本试验还发现,在BC1、BC1F2和粳粳交F2群体中转基因呈单基因显性遗传,而在籼粳交F2群体中偏离3:1分离。 Abstract:Improved histochemical staining for GUS activity,PCR and Western blotting were used to detect the population of Bt rice crossed to conventional rice varieties.A total of 392 plants expressing Bt toxin protein were found in 394 GUS positive plants.The result demonstrated that cry1Ab gene closely inherited and expressed with reporter gene gus.Therefore,it is possible to develop GUS-assisted-selection to preliminarily identify the Bt gene and study the inheritance of transgenes in (back)cross breeding.Mendelian segragation of reporter gene Gus was observed in F2,BC1 and BC1F2 progenies.Thus indicated that transgenes inherited as a single dominant gene in the progenies of Bt rice crossed to conventional rice varieties.