转昆虫抗冻蛋白基因增强甘薯抗冻能力

为明确昆虫抗冻蛋白基因转入甘薯(Ipomoeabatatas)后是否能提升其抗冻能力,进而为培育甘薯抗冻育种材料奠定基础,将黄粉虫(Tenebrio molitor)抗冻蛋白基因TmAFP导入植物基因表达质粒,经农杆菌介导的遗传转化获得抗冻甘薯新材料。以甘薯品种Huachano为受体材料建立甘薯植株高效再生体系,并采用不同成分的体细胞胚成熟培养基培养胚性悬浮细胞。胚性愈伤组织对除草剂的敏感性测试结果表明,转基因阳性植株筛选的最适培养基为MS+0.2mg·L~(–1)2,4-D+0.8mg·L~(–1) GAP+100 mg·L~(–1)Carb。将表达质粒分别转化Huachano后共获得7个胚性愈伤团并最终获得42株再生抗性植株,其中转pSUIBEV3-AFP有23个株系,转pCAMBIA-AFP有19个株系,经PCR、Southern杂交和RT-PCR检测后证实TmAFP基因已整合至甘薯基因组中并获得表达。将转基因甘薯及对照植株在–1°C下处理15小时后转移至室温,结果表明,转基因甘薯植株的抗冻能力显著提升。     

干旱耐逆基因（HS1）转化甘薯获得转基因植株

以甘薯（1pomoeabatatas（L.）Lam．）品种栗子香的胚性悬浮细胞为受体材料,用根癌农杆菌介导法,获得了表达除草剂抗性基因bar基因的转HSl基因甘薯植株。共计380个遗传转化的胚性细胞团,在添加2mg／L2．4-D、100mg／L Carb和10mg／L Glu（glufosinate）的固体Ms培养基上选择培养9周后,得到了12个Glu抗性愈伤组织。将这些抗性愈伤组织转移到添加1mg／L ABA、100mg／L羧苄青霉素和10mg／L Glu的固体MS培养基上,其中的3个抗性愈伤组织再生出拟转基因植株。PCR鉴定它们为转基因植株。Southern blot分析表明,HS1基因已整合到基因组中。转基因植株具有稳定的除草剂抗性。结薯观察实验结果表明,转基因植株结薯正常。     

盾叶薯蓣胚乳再生体系的建立及其染色体倍性鉴定

以盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）的胚乳为外植体,研究了不同植物生长调节剂对胚乳愈伤组织诱导及植株再生的影响,并鉴定了再生植株。结果表明：愈伤组织诱导形成的适宜培养基为MS＋2.0mg·L^–12,4-D＋0.5mg·L^–16-BA,不定芽分化的适宜培养基为MS＋2.0mg·L^–16-BA＋0.1mg·L^–1NAA,生根的适宜培养基为1/2MS＋0.3mg·L^–1NAA;再生植株炼苗移栽后,成活率可达80%;对获得的再生植株腋芽生长点进行染色体制片观察,发现染色体数目为20的细胞占观察细胞总数的10%,染色体数目为21–29的细胞占16%,染色体数为30的细胞占74%;获得了三倍体植株。     

苏云金杆菌内毒素蛋白基因转入葡萄胚性愈伤组织细胞及转基因植株再生的研究

以葡萄的胚性愈伤组织作为农杆菌介导,Ti质粒转化材料,利用共培养法将苏云金杆菌内毒素蛋白基因转入葡萄胚性愈伤组织细胞,通过胚状体发生途径再生转基因植株。实验发现:80μmol/L的乙酰丁香酮诱导处理农杆菌和葡萄愈伤组织后可将转化效率提高50倍。OD值为0.8的农杆菌菌液稀释8—10信后与在G培养基预培养10天的胚性愈伤组织共培养2—3夭,Ti质粒对葡萄愈伤组织细胞的转化效率可达50%左右。筛选得到的转基因植株在含Km 30 mg/L的选择培养基上继代存活6个月,生长正常;提取叶片染色体DNA做Southern blot,杂交结果为阳性。将转基因植株各部分切段置于含Km 50 mg/L的选择培养基上,能够脱分化产生抗性愈伤组织并能增殖。     

普通小麦品种Alondra's遗传转化体系的建立

小麦(Triticum aestivum)幼胚愈伤组织的诱导和分化再生有高度依赖基因型特征。为了建立和优化Alondra’s的高效再生及遗传转化体系, 为小麦遗传转化提供更多的受体基因型, 以Alondra’s的幼胚为外植体, 研究了培养基种类、不同激素配比等对其幼胚愈伤组织诱导及再生的影响。结果表明, 在使用N₆培养基时, 添加3 mg·L^–1的2,4-D并附加1 000 mg·L^–1的CH对愈伤组织的诱导效果较好; 添加4 mg·L^–1的ZT、不附加IAA对愈伤组织的分化效果最好。通过构建植物表达载体pCAMBIA1301-220.6, 利用基因枪法将HYG基因导入Alondra’s幼胚愈伤组织中, 以建立Alondra’s的高效遗传转化体系。结果在含100 mg·L^–1潮霉素的选择培养基上进行筛选、分化, 获得了30棵抗性植株。经PCR检测, 其中5株为阳性转基因植株, 转化率为0.5%。Alondra's遗传转化体系的建立丰富了小麦遗传转化的基因型, 为小麦品种的转基因改良和在不同背景下研究基因的功能奠定了良好的基础。     

麻竹花药培养及再生植株的获得

以麻竹（Dendrocalamus latiflorus Munro）花药为材料, 于M8＋2 mg·L^–1 NAA ＋0.5 mg·L^–1 6-BA＋15 mg·L^–1 PAA＋7.5 mg·L^–1 STS＋500 mg·L^–1 CH＋100 mg·L^–1 proline＋100 mg·L^–1 glutamin＋5.4% maltose＋0.8% agar的诱导培养基上成功诱导出胚性愈伤组织, 在此培养基上继代可形成体胚并分化成苗, 初步建立了麻竹花药一步成苗的再生体系。     

多年生黑麦草成熟胚再生体系的建立及基因枪转化

目的:建立以多年生黑麦草成熟胚为起始材料的再生体系,用于基因枪转化。方法:多年生黑麦草成熟种子在附加 5mg L 2,4 D的MS培养基上诱导愈伤组织,转至新继代培养基上产生胚性愈伤组织。分化培养基为无激素MS培养基。再生植株在培养基成分减半的无激素MS培养基生根,之后移栽至土壤。基于这一再生体系,用含有水稻几丁质酶基因RC2 4的质粒pARN6和含有草丁膦乙酰转移酶基因Bar的质粒pDB1,通过基因枪轰击胚性愈伤组织。用附加PPT的继代培养基进行转化植株的抗性筛选。结果:共获得 2 4 3株再生植株。通过PCR进行检测,获得1 8株整合有RC2 4基因的植株,1 5株整合有Bar基因的植株,同时转入 2个基因的植株 2株。     

普通小麦品种Alondra＇s遗传转化体系的建立

小麦（Triticum aestivum）幼胚愈伤组织的诱导和分化再生有高度依赖基因型特征。为了建立和优化Alondra’s的高效再生及遗传转化体系,为小麦遗传转化提供更多的受体基因型,以Alondra’s的幼胚为外植体,研究了培养基种类、不同激素配比等对其幼胚愈伤组织诱导及再生的影响。结果表明,在使用N6培养基时,添加3mg·L^-1的2,4-D并附加1000mg·L^-1的CH对愈伤组织的诱导效果较好;添加4mg·L^-1的ZT、不附加IAA对愈伤组织的分化效果最好。通过构建植物表达载体pCAMBIA1301-220.6,利用基因枪法将HYG基因导入Alondra’s幼胚愈伤组织中,以建立Alondra’s的高效遗传转化体系。结果在含100mg·L^-1潮霉素的选择培养基上进行筛选、分化,获得了30棵抗性植株。经PCR检测,其中5株为阳性转基因植株,转化率为0.5%。Alondra＇s遗传转化体系的建立丰富了小麦遗传转化的基因型,为小麦品种的转基因改良和在不同背景下研究基因的功能奠定了良好的基础。     

棉花大田植株叶柄组织培养体系的建立

以早熟棉花品种'中棉所24'为材料,通过对大田棉花植株叶柄灭菌条件、叶柄愈伤组织诱导与分化、胚状体的萌发及植株再生所需的培养基等进行研究,以建立棉花大田植株叶柄组织培养体系.结果表明:棉花植株叶柄经0.1%HgCl2灭菌4～5 min后,横切成0.8 cm左右的小段,在MSB+0.05 mg·L-1IAA+0.05 mg·L-1KT+0.05 mg·L-12,4-D+25 g·L-1葡萄糖+2 g·L-1Gel(pH 5.8)培养基上培养,易获得分化的愈伤组织;愈伤组织在添加有KT/IAA(MSB+0.08 mg·L-1IAA+0.08 mg·L-1KT+25 g·L-1葡萄糖+2 g·L-1Gel,pH6.5)或ZT/IBA(MSB+0.1 mg·L-1ZT+0.1 mg·L-1IBA+25 g·L-1葡萄糖+2 g·L-1Gel,pH 6.5)的分化培养基中,均可以获得胚性愈伤组织.胚性愈伤组织在MSB+0.05 mg·L-16-BA+0.05 mg·L-1IAA+25 g·L-1蔗糖+2 g·L-1Gel(pH 6.5)培养基上,形成胚状体、生长发育成再生植株.     

超声波辅助农杆菌介导CP基因转化番木瓜(Carioca papaya L.)的有效方法

本研究探索了通过农杆菌介导,超声波辅助处理,转化番木瓜胚性愈伤组织,获得转基因植株的有效方法.分别将含有日本PLDMV外壳蛋白基因(PTi-Epj-TL-PLDMV)和含有台湾PRSV菌株、美国夏威夷PRSV菌株、泰国PRSV菌株及日本PLDMV菌株的多元外壳蛋白基因编码序列(PTi-NP-YKT)插入双元载体质粒pGA482G,借助于农杆菌系LBA4404将双元载体上的外壳蛋白基因和新霉素磷酸转移酶基因(nptⅡ)转移到番木瓜品种Sunset的胚性愈伤组织中,从而获得抗卡那霉素的转化再生植株.试验着重在转化方法上进行探索.结果表明,农杆菌过夜培养后,用高渗透压培养液(1/2 MS+6%蔗糖+1%葡萄糖,pH 5.7)调整至光密度OD600nm=0.15-0.20,然后用该菌液感染材料30min,其间辅以超声波处理,可以大大提高转化效率.用15m1无菌离心管装载胚性愈伤材料进行15s的超声波处理,在80块被转化的胚性愈伤中获得21个CP基因G转化系(26.3%),而在对照处理64块胚性愈伤中仅获得1个转化系(1.6%);在经过15s的超声波处理48块被转化的胚性愈伤中获得8个CP基因B转化系(16.7%),而在对照处理25块胚性愈伤中未出现转化系.上述操作方法用在两种CP基因转化上均表现出相似的效果.试验还表明120mg/L是卡那霉素抗性筛选的最佳浓度.抗性筛选9个月后,在421块胚性愈伤组织中产生了42个抗卡那霉素的转化系.所获得的转基因植株分别用PCR和Southern印迹杂交进行了鉴定.     

长白落叶松体胚发生再生体系优化

以长白落叶松(Larix olgensis)未成熟合子胚为外植体诱导胚性愈伤组织, 通过调节影响体胚发生的营养物质和植物生长调节剂配比, 进行愈伤组织的胚性恢复与保持以及体胚发生再生体系的优化。结果表明: 不同无性系之间胚性愈伤组织诱导率差异显著, 胚性愈伤组织在S+0.2 mg·L ^-1NAA+0.5 mg·L ^-1BA+0.5 mg·L ^-1KT+0.5 g·L ^-1谷氨酰胺+0.5 g·L ^-1水解酪蛋白+30 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶培养条件下, 可以恢复胚性并长久保持。在S+20 mg·L ^-1ABA+60 g·L ^-1PEG₄₀₀₀+60 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下分化培养6周, 体胚发生率可达100%。将正常发育的体胚先在WPM+ 6 mg·L ^-1间苯三酚+1.0 g·L ^-1活性炭+3.0 mg·L ^-1VB₁+20 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下培养2周, 再转接至B₅+ 0.4 mg·L ^-1NAA+1.0 mg·L ^-1IBA+0.5 mg·L ^-1GA₃+2.0 mg·L ^-1VB₁+1.0 g·L ^-1活性炭+20 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下培养2周, 可见子叶舒展、下胚轴伸长且根系正常的体胚苗。该研究建立了长白落叶松胚性愈伤组织胚性恢复与保持方法, 并进一步优化了体胚发生的植株再生体系, 为林木资源快速繁育和遗传改良奠定了基础。     

铁棍山药微型块茎遗传转化体系的建立

怀山药(Dioscorea opposita)遗传转化是对其进行基因功能分析和遗传改良的基础, 但目前国内外尚未见相关报道。以怀山药优良品种铁棍山药(D. opposita cv. ‘Tiegun’)的微型块茎为受体材料, 对影响遗传转化的因素进行优化, 建立了由根癌农杆菌介导的山药遗传转化体系。过表达质粒载体pCAMBIA1301-DoSERK2含GUS标记基因和潮霉素(Hyg)抗性筛选基因, 沉默质粒载体pART27-DoSERK2含卡那霉素(Kan)抗性筛选基因。根癌农杆菌抑制剂特美汀(Tim)的最佳浓度为500 mg·L ^-1; 再生芽和生根时, Hyg的最佳浓度分别为15和20 mg·L ^-1, Kan的最佳浓度分别为120和160 mg·L ^-1。对转化植株进行PCR和GUS组织化学检测, 结果显示外源基因已整合到铁棍山药转基因株系的基因组中并在细胞中表达。该研究建立了一套取材便利的铁棍山药遗传转化方法, 对其它品种山药的转化也具有参考价值。     

红薯水提物对外来入侵植物喜旱莲子草生长的化感影响

从植物化感作用的角度,探索利用具有较高经济价值的本地植物或伴生的本地物种对入侵植物进行抑制和清除,是一种控制外来入侵植物行之有效的方法。本研究以本地作物红薯和入侵植物喜旱莲子草为试验对象,探究红薯不同部位(根、茎、叶)3个浓度(0.025、0.05、0.1 g·mL^-1)的水提物对喜旱莲子草的化感作用。以形态学指标(无性系小株个数、节数、叶片数、叶面积、株高、总干重和根数)、化感响应指数、性状比值(肉质化程度、根冠比、比叶面积、叶生物量比、茎生物量比、根生物量比)、新生叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)等作为衡量红薯对喜旱莲子草根状茎生长影响程度的参数。结果表明: 1)不同浓度不同部位红薯水提物对喜旱莲子草生长有不同影响。0.1 g·mL^-1根水提物显著抑制所有形态学指标,除总干重和根数外,其他形态学指标均随不同部位水提物浓度的升高而显著降低。2)所有处理的综合化感响应指数均为负值,说明红薯水提物对喜旱莲子草各指标具有负效应,抑制其正常生长。在所有处理中,0.1 g·mL^-1根水提物的化感抑制作用最强,化感响应指数为-0.73,其次为0.1 g·mL^-1茎水提物和0.05 g·mL^-1根水提物,化感响应指数均为-0.44。3)从性状比值可以看出,红薯水提物对肉质化程度、根冠比、比叶面积和叶生物量比有显著抑制作用,而对茎生物量比和根生物量比无显著性影响。4)红薯水提物显著增加新生叶片中丙二醛含量,显著降低超氧化物歧化酶含量,但对过氧化氢酶和过氧化物酶无显著影响。表明红薯水提物对喜旱莲子草根状茎生长有显著抑制作用。     

走马胎的组织培养与快速繁殖

以走马胎(Ardisia gigantifolia)幼嫩茎段为外植体, 通过腋芽增殖的方式进行组织培养和快速繁殖研究。结果表明, 培养基MS+1.0 mg·L ^-1 6-BA+0.2 mg·L ^-1NAA和MS+0.5 mg·L ^-1 ZT均可用于腋芽的诱导和前期继代培养, 诱导率分别为89.3%和85.7%; 芽增殖最佳培养基为MS+0.5 mg·L ^-16-BA+0.1 mg·L ^-1ZT+0.1 mg·L ^-1NAA, 增殖系数为4.3倍; 根诱导最佳培养基为1/2MS+1.5 mg·L ^-1 IAA+1.0 mg·L ^-1 NAA, 生根率达92.3%, 且根系发达, 植株健壮; 生根苗在混合基质园土:泥炭:珍珠岩=3:1:1 (v/v/v )中移栽成活率为82%。该研究建立了走马胎种苗的组织培养快速繁殖技术体系, 且可应用于规模化生产。     

走马胎的组织培养与快速繁殖

以走马胎(Ardisia gigantifolia)幼嫩茎段为外植体, 通过腋芽增殖的方式进行组织培养和快速繁殖研究。结果表明, 培养基MS+1.0 mg·L ^-1 6-BA+0.2 mg·L ^-1NAA和MS+0.5 mg·L ^-1 ZT均可用于腋芽的诱导和前期继代培养, 诱导率分别为89.3%和85.7%; 芽增殖最佳培养基为MS+0.5 mg·L ^-16-BA+0.1 mg·L ^-1ZT+0.1 mg·L ^-1NAA, 增殖系数为4.3倍; 根诱导最佳培养基为1/2MS+1.5 mg·L ^-1 IAA+1.0 mg·L ^-1 NAA, 生根率达92.3%, 且根系发达, 植株健壮; 生根苗在混合基质园土:泥炭:珍珠岩=3:1:1 (v/v/v )中移栽成活率为82%。该研究建立了走马胎种苗的组织培养快速繁殖技术体系, 且可应用于规模化生产。     

外源物质对茶树耐寒及蔗糖代谢关键基因表达的影响

冬春季节低温伤害是影响茶树(Camellia sinensis)生产的重要因素。以茶树盆栽苗为试验材料,通过喷施不同浓度的γ-氨基丁酸(GABA)、绿藻粉和竹醋液溶液,研究低温胁迫下3种外源物质对茶树耐寒能力的影响,并对蔗糖代谢关键基因SPS、SUS4、INV4和INV5表达量及耐寒相关生理指标进行分析,解析外源物质影响茶树耐寒性的生理与分子机制。结果表明,低温胁迫下,用不同浓度GABA、绿藻粉和竹醋液喷施处理茶树盆栽苗叶片,其冻害指数和相对电导率显著低于对照;可溶性糖含量显著高于对照,以10 mmol·L^–1 GABA、0.22 mg·mL^–1绿藻粉及2.5 mg·mL^–1竹醋液处理效果最佳。低温胁迫下,与清水处理相比,分别用10 mmol·L^–1 GABA、0.22 mg·mL^–1绿藻粉或2.5 mg·mL^–1竹醋液处理茶树盆栽苗后,茶树苗丙二醛含量显著降低,抗氧化酶活性显著提高;叶片叶绿素、可溶性糖和脯氨酸含量显著增加,蔗糖含量在处理72小时后分别增加了15.24%、11.39%和5.97%;SPS、SUS4、INV4和INV5基因的表达量显著升高。实验结果表明,GABA、绿藻粉和竹醋液能显著增强茶树的耐寒性。研究结果可为茶树抗寒剂的筛选提供理论依据。     

外源谷胱甘肽对石竹幼苗镉毒害的缓解效应

为了探讨外源谷胱甘肽(GSH)对地被植物镉(Cd)毒害的缓解效应, 采用温室盆栽土培的方法, 研究了不同浓度(0、20、40、60、80、100 mg·L ^-1)的外源GSH处理对50 mg·kg ^-1 Cd胁迫下石竹(Dianthus chinensis)幼苗生长的影响。结果发现, 50 mg·kg ^-1 Cd显著抑制了石竹幼苗的生长。喷施外源GSH后, 一定浓度范围内(≤60 mg·L ^-1)的外源GSH可显著缓解石竹幼苗的Cd胁迫, 过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性, 抗坏血酸(AsA)和GSH含量以及生物量、株高、分蘖数都显著高于无外源GSH处理的石竹幼苗, 而丙二醛(MDA)含量、细胞膜透性、Cd含量、O₂· ^-的产生速率以及H₂O₂的积累量则显著低于无外源GSH处理的石竹幼苗, 但随着外源GSH喷施浓度的增加, 缓解效应有下降的趋势。试验表明55-65 mg·L ^-1的外源GSH缓解效果最佳。     

过表达钾转运蛋白基因trkH提高玉米的钾营养

钾是植物生长发育必须的营养元素,参与多种生理生化过程。土壤缺钾严重影响了玉米的产量和品质,通过遗传改良的方式提高玉米的钾营养是解决这个问题的有效途径。本实验室前期从海洋微生物宏基因组DNA中克隆得到细菌钾转运蛋白基因trkH,在酵母和烟草中验证了功能。为进一步分析trkH基因在玉米中的功能,以Hi-Ⅱ基因型玉米为转化受体,采用农杆菌介导法将trkH基因转入玉米,获得具有Baster抗性的独立转化苗21株。PCR检测结果表明trkH基因已成功转入到玉米基因组中。Bar试纸条检测结果表明Bar基因在蛋白水平上成功表达。将部分T₀代转基因植株与玉米骨干自交系PH6WC杂交,获得8个T₁代株系,半定量RT-PCR检测结果表明转基因植株在转录水平上均能表达。三叶一心期喷洒除草剂进行筛选,选择比例接近1：1的L3、L5和L7转基因株系进行PCR检测,统计检测结果并进行χ²测验,结果表明符合孟德尔分离定律。L3、L5和L7转基因株系玉米苗期的钾耗竭实验结果表明过表达trkH基因能够提高转基因玉米的K⁺吸收,为培育钾营养高效玉米新品种奠定基础。     

壳聚糖对红松幼苗多酚积累和抗氧化防御酶的诱导作用

为探究壳聚糖诱导促进红松(Pinus koraiensis)多酚合成的生理调控机制, 以红松幼苗为实验材料, 在DCR培养基中添加不同浓度的壳聚糖, 诱导8天后测定多酚和原花青素的含量, 筛选有利于多酚积累的最佳的壳聚糖浓度。随后测定最佳浓度壳聚糖诱导下红松幼苗中多酚物质积累量、防御酶活性和多酚合成途径关键酶活性随时间的变化。结果显示: 50-200 mg·L^-1壳聚糖可以有效地提高多酚和原花青素的积累量。壳聚糖浓度为100 mg·L^-1时诱导效果最佳, 多酚积累量可以达到(9.91 ± 0.68) mg·g ^-1鲜质量, 是对照组的1.64倍; 原花青素积累量可以达到(2.52 ± 0.11) mg·g ^-1鲜质量, 是对照组的1.53倍。100 mg·L^-1壳聚糖诱导下红松幼苗防御相关酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)和多酚合成关键酶(苯丙氨酸转氨酶、肉桂酸4-羟化酶)迅速做出响应, 活性显著高于对照组。壳聚糖能够显著地激活红松幼苗的防御反应和苯丙烷代谢途径, 从而促进抗氧化物质多酚的合成与积累, 有利于提高红松幼苗的抵抗力。