杂交转育植酸酶phyA大豆阳性材料筛选研究

植酸及其盐类占土壤非有效态磷30%～40%,利用转基因技术结合常规育种手段培育能够分解利用植酸磷的作物新品种是解决这一问题的最新途径。本研究以农杆菌转化子叶节所获得的JL35-phyA为试材,采用PCR与RT-PCR进行目的基因检测,获得转基因阳性材料;随后将这些阳性材料与38个常规大豆杂交,实现phyA向不同大豆品种的转育。结果表明,利用农杆菌转化技术已将phyA转入吉林35,且基因在大豆根系能够正常转录表达,转基因株系的单株荚数、粒数、粒重及百粒重显著高于野生型,蛋白质和脂肪含量与野生型差异不显著;利用这些转基因株系,通过杂交转育获得F1阳性单株427个,涉及上述38个不同组合,说明目标基因phyA已转移到杂交后代;将F1阳性单株自交后筛选得到部分组合的阳性F2植株及F3子粒,经农艺性状考察,这些后代材料中存在丰富的遗传变异,并在杂交后代中选育出一些转有目标基因的优良株系,为今后培育转phyA大豆新品种(系)提供了一批重要的遗传资源。     

转枯草芽孢杆菌植酸酶基因烟草对不同介质中植酸磷的吸收利用

利用转入枯草芽孢杆菌植酸酶基因的不同烟草株系,分别在无菌培养基、砂培和土培试验中研究了转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收和利用.结果表明,在无菌培养基试验中,所有转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收利用能力均显著高于野生型,其生物量比野生型提高了3.6～10.7倍,总磷吸收量提高了2.2～4.6倍;在沙培和土培中,转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收利用与野生型相比,生物量和总磷吸收量差异不显著.这说明转植酸酶基因在无菌条件下可以提高植物吸收利用植酸磷的能力,但是在自然条件下,由于微生物分解或矿物固定等原因,其作用不稳定,需要进一步研究克服土壤中的限制因素,才能使转基因植物充分发挥作用.     

染色体重组对转基因大麦中gfp基因表达的作用

利用5种转绿色荧光蛋白基因(gfp)大麦不同株系及野生型大麦为材料,对不同转基因株系间以及转基因株系与野生型植株间进行杂交,分别对不同世代植株的根尖、花粉中gfp基因的表达量进行测定.结果表明,不同转基因株系间的根尖、花粉的gfp基因在表达量上存在差异,同一转基因材料的gfp基因表达存在组织差异;gfp基因在杂交后代中作为一个显性基因以孟德尔方式稳定遗传,不同染色体上的gfp基因重组有利于提高持基因表达.     

大豆Lea5基因过表达提高烟草抗旱和耐盐性的研究

大豆Lea5基因是LEA基因家族成员之一。为分析大豆Lea5基因的功能,构建了大豆Lea5基因植物过表达载体p BI121-Lea5。通过农杆菌介导法转化烟草,获得TL-06、TL-09、TL-17和TL-32等4个转大豆Lea5基因烟草株系。RT-PCR分析表明大豆Lea5基因在4个转基因烟草株系的T2代植株均有不同程度的表达。以转基因TL-09和TL-32株系T2代植株为材料,进行了干旱和盐渍处理,结果表明,2个转大豆Lea5基因烟草株系T2代植株对干旱和盐渍的抗性显著强于野生型烟草,说明大豆Lea5基因可以提高植物抗干旱和盐碱的能力。     

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T0代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T1代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。     

转新型双抗虫基因棉花的遗传分析

首次用含合成的BtCrylAc活性杀虫蛋白嵌合基因及慈菇蛋白酶抑制剂B(API-B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体,通过土壤根癌杆菌介导转化棉花品种冀合321,获得一批抗虫的转化再生棉花植株。利用叶片涂抹卡那霉素、叶片离体养虫和PCR扩增等检测方法对6个不同转双抗虫基因株系的抗虫性进行遗传分析。结果显示,转化株系自交的T1抗虫性状遗传较为复杂;农杆菌介导获得的转基因抗虫棉在早期世代不易选到纯合系,但是随着对抗虫性状进行单向选择,到T4和T5就能获得抗虫纯合系。利用抗虫性稳定的转化后代材料和转化受体进行田间杂交,发现F2抗虫性分离完全符合一对或两对显性基因的分离规律,并证明了DR248和DR193两个材料为外源基因双拷贝插入。转化株系的Southern杂交也证明了上述结果。     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用, 使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用, 利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导入烟草基因组, 采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明, 整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因, 也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明, 外源基因已整合到烟草基因组中, 并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明, 转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系, 而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性等生理性状也发生了明显变化, 表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加, POD活性明显增强, MDA含量明显降低; 而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力, 而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用。使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用,利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导人烟草基因组,采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明,整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因,也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明,外源基因已整合到烟草基因组中,并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明,转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系,而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性等生理性状也发生了明显变化,表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加,POD活性明显增强,MDA含量明显降低：而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力,而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。     

转反义蜡质基因‘湘晴’及其杂交稻米的直链淀粉含量研究

利用根癌农杆菌介导将反义蜡质基因(anti-Waxy)导入三系恢复系湘晴水稻获得转基因植株.从T1代外源基因呈单拷贝整合的转基因湘晴水稻中选取3个稻米直链淀粉含量降低较明显的单株继续种植得到纯合后代.以纯合转基因植株及湘晴水稻(对照)为恢复系分别与寒丰不育系杂交,获得4组杂交稻后代(F2).3个T3代纯合转基因湘晴水稻糙米(T4)直链淀粉含量分别为14.42%、13.96%和14.72%,对照为16.04%;3组由转基因湘晴水稻为父本杂交制种后代(F2)糙米直链淀粉含量分别为14.53%、13.77%和14.64%,对照杂交稻(F2)为16.22%.研究表明,导入湘晴水稻中的反义蜡质基因不仅能够降低湘晴稻米直链淀粉含量,还能够进一步抑制杂交后代的稻米直链淀粉合成.     

转基因小麦外源优质亚基基因的杂交转育研究

在获得外源品质基因1Dx5和1Ax1超量表达的转基因小麦的基础上,利用小麦转基因品系‘B72-8-11b’和‘B102-1-2’为父本,主要以湖北省栽培品种‘鄂麦12’为母本,配置杂交组合。杂交后代中采用系谱选择法,结合HMW-GS鉴定,研究了转基因小麦外源品质基因在F1、F2、F3、F4代的传递,并筛选出外源1Dx5或1Ax1基因保持超表达的2个新型转基因株系;同时证明了将外源品质基因向栽培品种转育,是提高小麦优质亚基含量和提高HMW-GS总量的有效方法之一。     

PTLF-PTAG-IR对转基因烟草开花的抑制效应

PTLF(LEAFY同源基因)和PTAG(AGAMOUS同源基因)是杨树中控制花发育的重要基因,为了解RNA干涉同时抑制PTLF和PTAG对花发育的影响,本研究采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将35S::PTLF-PTAG-IR导入烟草(Nicotiana tabacum)。经PCR检测获得了15株阳性转化株系,进一步的Southern分析证实PTLF-PTAG-IR基因已整合到烟草基因组中。荧光定量分析结果显示,转基因烟草内源NFL(LEAFY同源基因)和NAG1(AGAMOUS同源基因)的表达量均低于野生型。对开花时间调查的结果表明:与野生型烟草相比,53.3%的转基因株系开花受到完全的抑制,26.7%的转基因株系开花时间平均推迟34.3d,仅20%的转基因株系与野生型在同一时期开花。另外,对转基因烟草花器官的观察发现花瓣形态,雄蕊着生方式、数目等方面发生变异,这些研究结果表明过量表达35S::PTLF-PTAG-IR对烟草花发育起到抑制作用,本研究将为利用转基因手段获得不育材料提供参考。     

表达γ-亚麻酸的无筛选标记转基因大豆的鉴定

对所获得的9株无筛选标记基因的T1代莆豆8008转基因大豆的T2代进行了分析。PCR和Southern杂交检测表明标记基因已不存在于转基因株系中,同时目的基因以纯合或者杂合状态存在于部分株系中,除草剂抗性分析也表明这些转基因株系已不再具有抗除草剂的能力。Northern杂交检测表明Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因株系中可以转录。GC分析表明其中6个转基因植株富含GLA。     

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。     

转AtNHX1基因玉米的产生及其耐盐性分析

以玉米(ZeamaysL.)骨干自交系DH4866、齐319和鲁原16106的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导法将AtNHX1和hpt基因转入玉米培养细胞,经筛选获得了抗潮霉素的愈伤组织并再生植株。经PCR检测和Southernblot验证,确定了22.8%的再生植株为转基因植株。农杆菌液浓度、愈伤组织基因型及共培养时间对转化率均有明显影响。外源基因在转基因植株后代中的分离呈多样性,在部分株系中表现出孟德尔遗传规律。耐盐筛选表明,一些转基因植株及其后代具有很好的耐盐性,部分株系可在0.8%-1.0%NaCl溶液浇灌下萌发和生长。Northern杂交表明,植株耐盐性提高与AtNHX1基因的转录水平相一致。     

转TaLEA1基因丹参植株的耐盐与耐旱性

TaLEA1基因是一个从小麦中克隆得到的编码胚胎晚期丰富蛋白的基因,用农杆菌EHA105（含卡那霉素抗性基因表达载体PBI121-TaLEA1）介导的叶盘转化法将其转入丹参（Salviamiltiorrhiza Bunge）组织培养苗中,在50mg/L卡那霉素选择压下连续筛选,并扩繁和生根培养,获得了7个丹参转基因株系。经PCR扩增,初步验证得到6个阳性株系,再继代4次后,Southern杂交结果表明已获得了一个能稳定遗传的转基因株系。该株系在含1%NaCl和8%PEG6000培养基中的生长状态优于野生型,表明转入TaLEA1基因可改善丹参组培苗的耐盐和耐旱性。     

TA29-barnase基因转化菜心

利用根癌农杆菌导入法, 以菜心带柄子叶为外植体, 对TA29-barnase基因转化菜心进行研究。获得转化植株,进行PCR、Southern blotting杂交和半定量RT-PCR检测, 表明目的基因已经整合到转化植株中, 并且目的基因在转基因植株花蕾中得到表达, 但是表达水平在不同转基因植株间存在差别; 转基因植株开花后, 均表现雄性不育, 不能产生花粉或产生没有活力的少量花粉, 自交不能结实; 用未转化植株正常花粉对雄性不育植株进行授粉, 能够正常结实; 保持系(未转化植株)与不育株杂交后代中雄性不育株与可育株的比例为1:1, 在杂交后代植株子叶期, 喷洒10 mg/L的PPT可以完全杀死可育株; 利用其他菜心品种为父本与不育株进行杂交, 获得的F1植株在生长势和产量方面表现优势, 表明开展菜心优势育种具有一定的潜力。     

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T₀代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T₁代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。     

TA29-barnase基因转化菜心

利用根癌农杆菌导入法, 以菜心带柄子叶为外植体, 对TA29-barnase基因转化菜心进行研究。获得转化植株,进行PCR、Southern blotting杂交和半定量RT-PCR检测, 表明目的基因已经整合到转化植株中, 并且目的基因在转基因植株花蕾中得到表达, 但是表达水平在不同转基因植株间存在差别; 转基因植株开花后, 均表现雄性不育, 不能产生花粉或产生没有活力的少量花粉, 自交不能结实; 用未转化植株正常花粉对雄性不育植株进行授粉, 能够正常结实; 保持系(未转化植株)与不育株杂交后代中雄性不育株与可育株的比例为1:1, 在杂交后代植株子叶期, 喷洒10 mg/L的PPT可以完全杀死可育株; 利用其他菜心品种为父本与不育株进行杂交, 获得的F1植株在生长势和产量方面表现优势, 表明开展菜心优势育种具有一定的潜力。     

转AtNHX1基因玉米的产生及其耐盐性分析

以玉米(Zea mays L.)骨干自交系DH4866、齐319和鲁原16106的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导法将AtNHX1和hpt因转入玉米培养细胞,经筛选获得了抗潮霉素的愈伤组织并再生植株.经PCR检测和Southernblot验证,确定了22.8%的再生植株为转基因植株.农杆菌液浓度、愈伤组织基因型及共培养时间对转化率均有明显影响.外源基因在转基因植株后代中的分离呈多样性,在部分株系中表现出孟德尔遗传规律.耐盐筛选表明,一些转基因植株及其后代具有很好的耐盐性,部分株系可在0.8%-1.0%NaCl溶液浇灌下萌发和生长.Northern杂交表明,植株耐盐性提高与AtNHX1基因的转录水平相一致.     

过量表达拟南芥HD-START转录因子AtHDG11提高黑麦草（Lolium perenne）抗旱性的初步研究

本研究通过农杆菌介导法,获得了5个PCR和Southern杂交检测阳性的AtHDG11转基因黑麦草株系。相比野生型再生植株,转基因植株具有更发达的根系,同时在干旱胁迫下具有较低的MDA含量,并且具有较高水平的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性。这些结果均显示过量表达AtHDG11能够提高黑麦草的耐旱性。