基因枪在水稻遗传转化中的应用及其转化技术的优化

1983年Zambryski等人用根瘤农杆菌介导法进行烟草基因转移,获得了世界上首例转基因植株.随后,应用DNA直接导入技术如电击法(electroporation)和PEG介导法(PEG—mediated)成功地获得了转基因水稻植株.近年来,随着基因枪技术的建立和发展,水稻遗传转化成功的报道逐年增多.目前基因枪技术在植物遗传转化中的应用超过了根瘤农杆菌介导和其它转化方法的应用.这是因为基因枪转化技术不受植物种类的限制,不需要以原生质体作为转化的受体,可以将外源基因直接导入细胞、组织或器官,因而克服了根瘤农杆菌     

农杆菌T—DNA介导的植物转基因的分子机制

前言 根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)与发根农根菌(A.rhizogenes)同属根瘤菌科,是革兰氏阴性植物病原菌。前者感染植物引起冠瘿病(Crop gall tumour),冠瘿病用含有抗生素的培养基培养与除菌。可无限增殖;后者感染植物诱发出许多不定根,把不定根培养在上述培养基上也可迅速生长,多次分枝成毛状称毛状根(hairy root)。农杆菌感染机理很复杂。其感染作用起始于受伤的植物细胞分泌的大量化学物质时期。受伤植物细胞分泌的酚分子诱导农杆菌怀有的Ti质粒或Ri质粒上的基因活化,尔后农杆菌紧附植物细胞并把Ti质粒或Ri质粒上一部分DNA(称作T—DNA,tranfer DNA)转移到植物染色体上。T.DNA共价整合后编译合成的新的低分量的代谢物,称为冠瘿碱。     

Ti质粒基因在单子叶植物中的表达

<正> 根癌农杆菌感染双子叶植物时,能侵入双子叶植物的细胞壁,并通过一种未知机制将其Ti质粒DNA导入植物细胞内。导入的Ti质粒DNA(T-DNA)能整合到植物细胞的核基因组中,并被转录。通过遗传操作插入Ti质粒T区的任何DNA片段似乎都能随根癌农杆菌一起转移到植物细胞内。因此,根癌农杆菌作为载体,已广泛用于高等植物外源遗传物质的导入研究。它最终有可能给作物的基因组加入一些有益的遗传成分。遗憾的是,把Ti质粒用作转     

新型植物基因工程穿梭型运载体

日本科学家利用高等植物叶绿体和细菌之间的类似性(据信,高等植物的叶绿体在几个世纪以前还是无生命的细菌),发展了一种更理想的把外源 DNA 转移到植物里去的运载体。京都大学农学系 Oyama,K 把一种杂合的穿梭型运载体做了些改变。在基因转入到花椰菜花叶病毒和根瘤农杆菌(Agribact tumefaciens)Ti-质粒这样的侵染性因子上时,这些运载体就绕过所遇到的疾病因子。     

农杆菌LBA4404不含内源GUS基因

用长度为21bp的一对β－葡糖苷酸酶（GUS）基因的PCR引物,从根癌农杆菌LBA4404细胞总DNA中扩增不出任何片段,但从合pBI121的LBA4404细胞总DNA中可扩增出一条预期大小（1．2kb）的GUS基因片段,这表明根瘤农杆菌LBA4404不含内源GUS基因．     

影响T-DNA转移的寄主植物细胞因子

在农杆菌介导的植物遗传转化过程中,寄主细胞因子参与农杆菌细胞与寄主细胞的识别与附着、毒性基因的表达以及T-DNA的跨膜运输和整合等过程.文章就这几方面的研究进展进行了综述.     

农杆菌与植物细胞的相互作用

近年来,植物遗传工程的研究进入了一个飞速发展的时期。T_i质粒和R_i质粒是应用最普遍的两个基因工程的载体。它们是分别存在于根癌农杆菌(Agrobaeterium tumofaciens)和发根农杆菌(A.rhizogenes)细胞核外的一种双链环状DNA。人们将控制优良性状(如高产、抗病虫害、抗旱等)的基因通过一定方法整合到T_i或R_i质粒上的T-DNA区,然后借助于农杆菌对植物的感染,将外源基因引入植物细胞并整合     

植物基因载体—Ti质粒的应用方法<上>

七十年代中期,在生物化学、分子生物学、DNA重组技术及细胞培养技术的发展基础上,出现了一个新的研究领域——植物基因工程。由于传统的农业育种工作对新技术的迫切需要,高等植物之基因工程一开始就发展迅猛。植物基因工程的关键是如何将外源DNA引入具有细胞壁的植物细胞,Chilton等(1977)证明,根癌农杆菌使许多双子叶植物产生冠瘿瘤是其     

外源基因表达

体外重组DNA技术,在很多方面已经被用来导入外源遗传物质到一个新的细胞里,其目的常常是分离以及在结构上研究一个特定的DNA片段。可是,主要目的是在新的寄主细胞中获得外源基因的表达。 到达新寄主的某些外源基因,其表型至少在定性上与在原寄主中是一样的(表一)。     

人干扰素α-2b基因植物表达载体的构建及转化

目的:通过构建人干扰素α-2b(hIFNα-2b)基因的植物表达载体,为后期将其导入胡萝卜愈伤组织中作准备。方法:采用PCR技术从人基因组DNA扩增hIFNα-2b编码基因及全长基因,将其克隆于pMD19-T载体中,双酶切hIFNα-2b基因及植物表达载体pBI121,回收目的片段,T4DNA连接酶连接得到植物表达载体pBI121-hIFN。采用三亲交配法将后者导入根瘤农杆菌。结果:经PCR检测,双酶切及DNA序列测定表明hIFNα-2b编码基因及全长基因已分别插入植物表达载体pBI121中,重组表达载体pBI121-IFN已成功转化根瘤农杆菌LBA 4404。结论:成功构建了植物表达载体pBI121-hIFN并转入根瘤农杆菌。     

冠瘿瘤基因在植物体中的表达

1　实验目的利用质粒转移技术将有用 (目的 )基因整合到植物基因组 DNA中 ,创造出植物遗传新类型。本实验用根癌农杆菌介导 ,将菌体中的冠瘿瘤基因 (T- DNA)导入桑、紫景天中 ,使其形成植物瘤。通过本实验操作 ,可使学生了解植物转基因技术的基本原理 ,提高对生物课程学习的兴趣具有重要意义。2　实验原理植物经人工刺伤并感染农杆菌后 ,因伤流中含有一定量的酚类、氨基酸、糖等有机物 ,这类物质能诱导农杆菌合成参与 T- DNA剪切、加工、转移的酶系 ,并将 T-DNA整合到宿主细胞的基因组 DNA中。由于 T- DNA中有编码生长素 (tmsl、tm…     

AcvB基因的发现及表达

被根癌农杆菌感染的植物 ,其部分细胞发生了变异 ,最终形成植物癌。究其原因是由于农杆菌中的 T-DNA转移至植物细胞所致。T- DNA剪切、加工、转移受Ti- DNA中的多个操纵子的共同调控。最近 ,小岛研究室用转座子标记法对根癌农杆菌 (A- 2 0 8株 ) T- DNA转移机能进行了研究 ,发现了 3个位于根癌农杆菌染色体上的 Acv B、chv A、ch VB基因 ,它们在 T- DNA转移过程中担负重要角色。1　 Acv B基因的发现用大肠肝菌 (PJB4 J1)与农杆菌 (A- 2 0 8)在 2 8℃条件下共培养 ,在含卡那霉素 (Kmr)固体培养基上选取单菌落 ,取其菌体分别接…     

根癌农杆菌转化条件优化的研究

目的:确立一个快速高效转化根癌农杆菌的实验方案。方法:以pCAMBIA1305.1质粒作为外源DNA转化农杆菌GV3101。通过对GV3101生长状态的测定,并对重悬液的种类和浓度、速冻时间、热处理温度等条件逐一进行筛选,以确定最适合GV3101转化的实验条件。结果:以TSS缓冲液重悬细胞,液氮速冻3min后于28℃热处理5min,农杆菌转化效率可达到105。结论:改进的转化方法转化率高,重复性好,简单易行,为用农杆菌介导法进行植物遗传转化的第一个限速步骤提供了很好的解决方案。     

外源基因表达

体外重组DNA技术,在很多方面已经被用来导入外源遗传物质到一个新的细胞里,其目的常常是分离以及在结构上研究一个特定的DNA片段。可是,主要目的是在新的寄主细胞中获得外源基因的表达。 到达新寄主的某些外源基因,其表型至少在定性上与在原寄主中是一样的(表一)。获得这些结果的时间相对地早一些,并且一般地被介释为,原核和低等真核基因在新的     

DNA直接导入植物细胞

现在已经有一系列体细胞技术和分子技术来补充常规的植物育种技术。外源基因的引入和表达现在被用于:调整植物生理和发育的一些基本过程;向植物引入商业上重要的性状如抗虫、抗除草剂等,插入一些在体细胞杂交时有用的可选择的显性标记基因。一些DNA直接转移的技术已经建立,包括将DNA用化学法或电激法导入分离的原生质体中,及用注射和高速离子将DNA导入整个组织中。DNA直接转移法适用于稳定和瞬间基因表达研究,并且运用了各种各样的载体,包括那些用作基因克隆的载体。虽然用DNA直接转化法时稳定转化的频率相当低,但是它适用于那些对农杆菌转化无效的植物,尤其是单子叶植物。     

小麦恢复可育基因非配子融合的转移

由于利用了根癌农杆菌作为载体的DNA 转移系统,高等植物中的双子叶植物基因转移 获得了成功。但根癌农杆菌的天然寄生范围仅 限于双子叶植物,因此,单子叶植物的转化尚待 探索其他途经。有人采用单细胞或原生质体摄 取外源DNA,再生成愈伤组织,进而培育成完 整植株‘”。有人为了避开从细胞培养成植株的 某些困难,设想采用配子作为接受外源DNA的 受体,在体外培养花粉,把精子作为显微注射 DNA的靶子,再由花粉管进人子房,通过受精 将外源遗传物质引人到合子,从而形成转化的 胚,再发育为转化的植株［[91。还有人设想,以雌 配子作为显微注射DNA的靶子,将外源DNA 直接注射入卵细胞,然后通过受精,使外源DNA 进人受精卵,发育为转化的胚及转化的植 株^[2,3,5,4,10]。此外,最近有人报道,已经重组了 Ti质粒,可在单子叶植物玉米中作为外源DNA 转移的载体L川。但在单子叶植物的禾本科农作 物中,如小麦、水稻、玉米等,至今仍缺少可行的 外源基因转移技术。     

T-DNA转移研究进展

植物遗传转化技术近年在农作物性状改良、植物生物反应器利用以及基因功能鉴定等方面得到了广泛的应用.T-DNA转移是植物细胞农杆菌介导遗传转化整合和表达外源基因的基础.农杆菌Ti质粒vir基因编码蛋白、农杆菌一些染色体基因编码蛋白及植物细胞一些基因编码蛋白或因子均参与T-DNA转移.转移过程包括农杆菌对植物细胞的识别、附着,细菌对植物信号物质的感受,细菌vir基因的诱导表达,T复合体的形成,跨膜运输,进核运输和整合等一序列过程.植物细胞因子与农杆菌T-DNA转移相关蛋白的相互作用最近被认为在T-DNA转移过程中起重要作用.     

植物的光调节基因在受体细胞中的表达-植物遗传工程的一个新进展

在植物分子遗传学和遗传工程研究中,根癌农杆菌的Ti质粒是个重要的载体。实验已经证明,它可将外源的功能基因插入到植物细胞并整合到植物细胞核的基因组中。在某些情况下,这些细胞再生成植株,而插入的基因可以通过减数分裂转给种子遗传下来。     

发根农杆菌Ri质粒的分子生物学及其应用前景

发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)与根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaci-end)均是革兰氏阴性菌,同属根瘤菌科(Rhizobaceae)。根癌农杆菌侵染可以诱使大多数双子叶植物产生冠癌瘤(crown gall),发根农杆菌则可以使植物宿主细胞组织产生毛状根瘤(hairy roots tumors)。土壤杆菌的这一类致病特性早在本世纪初就已被观察     

农杆菌介导的单子叶植物遗传转化研究进展

根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒转化系统的建立使植物遗传工程进入了一个飞速发展的时期。近年来,发根农杆菌(A.rhizogenes)Ri质粒毛根转化系统的研究十分迅速,展示了美好的前景,农杆菌介导的植物遗传转化已成为目前研究和应用最广泛的系统。但是,农杆菌的宿主范围一般仅限于双子叶植物和一些裸子植物,这就直接防碍着这种比较完善的基因转移技术在单子叶植物,尤其是禾谷类作物转化的应用。本文介绍了农杆菌介导的单子叶植物遗传转化的进展;对扩大农杆菌宿主范围、实现对单子叶植物转化的途径进行了探讨。 (一)农杆菌介导的单子叶植物转化的方法 目前建立的单子叶植物基因转移系统有:(1)农杆菌载体系统;(2)外源DNA