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     

用土壤杆菌确立了玉米性状转化技术

日本烟草产业(JT)遗传育种研究所研究员石田祐二等利用植物病原菌根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefacience)确立了玉米性状转化技术,于7月15日在东京召开的组织培养学会发表。 以前利用土壤杆菌的基因导入技术(Agrobacterium法)是适用于向双子叶植物中导入基因的简便的导入法。但是不适用于向单子叶植物中(Agrobacterium不能作为宿主)导入基因。JT公司1994年开发了世界第一个使用土壤杆菌向单子叶植物水稻中稳定地导入基因的技术。这次确认用同样的方法也能向玉米中     

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。     

根癌农杆菌转化单子叶植物研究概况

单子叶植物过去被人们公认公以为难以用根癌农杆菌转化,但最近有了新的进展。本文对用根癌农杆菌在转比单子叶植物方面的研究历史、现状、所取得的成功以及酚类化合物对根癌农杆菌介导的转化的促进作用做了较为详细的综述。     

首次确立使用土壤杆菌的水稻性状转化技术

日本烟草产业遗传育种研究所研究员樋江井祐弘、主任研究员小鞠敏彦等使用根癌土壤杆菌进行水稻性状转化获得成功,并确立了稳定的基因导入技术。使用根癌土壤杆菌确立单子叶植物的性状转化技术在世界还是首创。 目前水稻的性状转化使用电击法等进行。但该法只适用于从原生质体可再生植株的品种,另外还有在     

对根癌农杆菌vir区基因具诱导作用的水稻信号分子的分离和确定

以农杆菌vir::lacZ融合基因系统作为检测手段,确定在水稻(Oryza sati-va L.cv.IR72)幼穗分化期至抽穗扬花期的叶片抽提液中含有2种高效诱导农杆菌vir区基因表达的信号分子.这2种信号分子与乙酸丁香酮(AS)的诱导作用极为相似.经过红外光谱、紫外光谱、质谱、核磁共振、异核多量子相干相关谱,异核多键相关谱等波谱分析,确定这2种信号分子的化学结构分别为:5,7,4′-三羟基-3′,5′-二甲氧基黄酮(俗称小麦黄素),和5,4′-二羟基-3′,5′-二甲氧基-7-(β-D葡萄糖基)黄酮.研究结果证明:单子叶植物中确实含有高效诱导农杆菌vir区基因表达的信号分子,单子叶植物难以被农杆菌转化不是由于单子叶植物中缺乏诱导vir区基因表达的信号分子,而由于这类信号分子仅在单子叶植物中特定时期和特定部位中产生.     

将外源基因引入禾谷类植物的研究进展

第一个植物基因工程载体——根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒载体的构建,开创了植物基因工程的新篇章。迄今为止,利用Ti质粒载体已获得数十种植物的转基因植物,如:番茄、烟草、大豆、马铃薯、黄瓜、苜蓿及向日葵等。现在利用植物基因工程的手段来改造植物已成为现实可行的了,给农作物育种带来了广阔的应用前景。但是,根癌农杆菌只侵染单子叶植物和裸子植物,引起肿瘤,一般不侵染单子叶植物,而世界上最重要的粮食作物如水稻、小麦、大麦、玉米及高梁等禾谷类作物属单子     

农杆菌介导单子叶植物基因转化研究进展

农杆菌介导基因转化系统是双子叶植物基因转化的普通而有效的手段, 其优点倍受重视,近年来又广泛用于曾被认为不在农杆菌宿主范围之内的单子叶植物的基因转化研究,并在很多重要粮食作物上获得成功,例如水稻、玉米、大麦、小麦等。本文就农杆菌转化的优点,转化机理以及对单子叶植物转化的研究进展作一概述     

农杆菌介导单子叶植物基因转化研究进展

农杆菌介导基因转化系统是双子叶植物基因转化的普通而有效的手段,其优点倍受重视,近年来又广泛用于曾被认为不在农杆菌宿主范围之内的单子叶植物的基因转化研究,并在很多重要粮食作物上获得成功,例如水稻、玉米、大麦、小麦等。本文就农杆菌转化的优点,转化机理以及对单子叶植物转化的研究进展作一概述。     

Ti质粒及其在植物遗传操作中的应用

根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)感 染双子叶植物的受伤组织能引起冠瘦瘤(crown gall).这是一种严重危害植物生长的病害（癌 症）。已知有90多科600余种的双子叶植物能 感染这种疾病r0单子叶植物和裸子植物对此 病很不敏感,只少数感染的实例。根癌农杆菌 含有一类诱瘤质粒,即Ti质粒(Tumor inducing plasmid),Ti质粒上带有致瘤基因。在诱瘤期间, Ti质粒的一段DNA能整合到植物细胞核中, 而使植物细胞发生转化,成为肿瘤细胞。因此 冠廖瘤是一种天然的“遗传工程系统”,又是研 究原核细胞DNA在真核生物中表述的一个模 式系统,极受分子遗传学家的注意,成了植物遗 传操作中深人研究的重要对象。有关冠寥瘤发 生的分子生物学概况最近已有详细综述E2,3,410 人们期望MIV分子遗传学技术对Ti质粒加以 改造,去除对植物有害的致瘤基因,但仍保留转 化功能,使它成为遗传工程的载体,将外源基因 引人植物细胞,以达到改造植物并创造新植物 类型的目的。近几年来在这一方面取得了巨大 的进展。     

Structure activity Research of Signal Factors Inducing Agrobacterium vir Genes

Four rice ( Oryza sativa L. cv. IR72) signal factors with the functions of inducing Agrobaterium tumefaciens (Smith et Townsend) Corm vir genes were constructed. They were 5,7,4'-trihydmxy-3', 5'- dimethoxy-flavone (Fl) and its structure analogues F2, F3 and F4. These four signal factors were detected by Agrobacterium vir:: lacZ fusion gene system as to compare their functions of inducing virA, virB, virC, virD, virE and virG genes. The structure characters and stmcture-activity relationship of these signal factors with the best inducing effects to Agrobacterium exogenous gene transformation system were defined which may provide some basic information for foreign gene transformation in rice.     

Identification of rice (Oryza sativa L.) signal factors capable of inducing Agrobacterium vir gene expression

Two kinds of signal factors capable of inducing Agrobaorerium vir gene expression were purified and identified from leaf extracts of panicle-differentiating to flowering stage of rice (Oryza saliva L. cv. IR 72) detected by Agrobacterium vir(?) lacZ. fusion genes. The induction was similar to that observed with 5 μm actosyringone (AS). Based on the comprehensive analysis of the data by UV, IR, NMR, MS, HMQC and HMBC, the structures of these two signal factors are identified as 5, 7, 4'-trihydroxy-3', 5'-dimethoxy-flavone (named tricin) and 5, 4' -dihydroxy-3', 5' -dimethoxy-7- (β-D-glucosyloxy) -flavone, respectively. These results demonstrate that monocotyledonous plants do contain highly efficient vir gene inducing factors of Agrobacterium, and the reason why monocotyledonous plants are difficult to transform by Ayrobacterium is not due to absence of vir gene inducing factors, but due to the signal factors only produced in specific stage and tissue of monocotyledonous plants     

农杆菌介导法在橡胶树遗传转化中的应用与展望

综述农杆菌介导法在巴西橡胶树遗传转化中的应用进展,分析影响农杆菌转化的关键因素,如植物基因型与外植体、菌株与载体类型、菌液浓度与侵染时间、vir诱导物、筛选剂与抑菌剂、培养基的组成和附加成分等,并对提高巴西橡胶树转化效率的策略进行探讨。     

农杆菌vir基因诱导因子研究进展

在众多遗传转化法中,农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法以易操作、低费用、插入片段明确、拷贝数低等独特优点成为植物遗传转化的首选。然而,至今仍有许多物种不能被农杆菌转化。研究表明,农杆菌的转化能力是由位于染色体基因组之外Ti质粒上的vir基因决定的。在所有vir基因中,除virA和virG组成型表达外,其它vir基因的表达均需酚类化合物的诱导;糖类物质可增强酚类化合物对vir基因的诱导;低磷酸和酸性pH环境也可促进vir基因的诱导表达。文章论述了酚类化合物、糖类物质、低磷酸、酸性pH和培养温度等因素对农杆菌vir基因诱导表达的影响,以期为更好地利用这一天然载体及为提高转化效率提供依据。     

Sugar-mediated induction of Agrobacterium tumefaciens virulence genes: structural specificity and activities of monosaccharides.

The virulence genes of Agrobacterium tumefaciens are induced by specific plant phenolic metabolites and sugars (G. A. Cangelosi, R. G. Ankenbauer, and E. W. Nester, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, in press). In this report, monosaccharides, derivatives, and analogs which induce the vir regulon have been identified and the structural requirements for monosaccharide-mediated induction have been determined. Pyranose sugars with equatorial hydroxyls at C-1, C-2, and C-3 displayed strong vir gene-inducing activity; the C-4 hydroxyl could be epimeric and a wide variety of substitutions at C-5 were permissible. The acidic monosaccharide derivatives D-galacturonic acid and D-glucuronic acid were the strongest inducers among the monosaccharides tested. Eight of the 11 inducing compounds are known plant metabolites, and 7 are monomers of major plant cell wall polysaccharides. A role for monosaccharides and plant phenolic compounds as wound-specific plant metabolites which signal the ChvE/VirA/VirG regulatory system is proposed.     

根癌农杆菌介导转化水稻成熟胚及转Metr基因植株的获得

以粳稻品种广陵香糯为材料,用携带有双元载体pBB的根癌农杆菌EHA105为载体,研究了根癌农杆菌介导转化粳稻成熟胚愈伤组织的几个影响因素,建立了合适的粳稻成熟胚愈伤组织转化系统。一种基于MS为基本培养基的商品培养基(HRM)较适合于作为粳稻成熟胚愈伤组织诱导培养基,合适的愈伤组织诱导培养天数为7~8 d,合适的筛选培养基为CC培养基。在此基础上,将Metr基因导入粳稻品种广陵香糯中,获得了一批转基因水稻植株,PCR分析表明外源基因已经整合进了水稻的基因组中。部分转基因植株后代遗传分析表明外源基因的分离符合3∶1的理论比例。     

根癌农杆菌介导的水稻转化研究进展

农杆菌介导的水稻基因转化是水稻基因转化的热门。本文对由农杆菌介导转化获得的水稻品系（品种）,影响农杆菌介导转化的因素,农村菌浸染的方法,外源基因的检测和遗传等方面作综合论述,并提出了农杆菌介导转化水稻的前景。     

Agrobacterium-mediated transformation of sea urchin embryos

Agrobacterium-mediated transformation of higher plants is a well-known and powerful tool for transgene delivery to plant cells. In the present work, we studied whether Agrobacterium can transfer genetic information to animal (sea urchin) embryos. Sea urchin embryos were co-cultivated with A. tumefaciens strains carrying binary vectors containing the nptII marker gene and agrobacterial rolC and rolB oncogenes. Bacterial plasmid T-DNA-sea urchin DNA junction sites were identified in the genome of these embryos, thus indicating successful transformation. The nptII and both rol genes were expressed in the transformed embryos. The processes of transgene integration and transgene expression were suppressed when Agrobacteria contained mutated virA, virB or virG genes, suggesting that Agrobacterium transforms sea urchin cells by a mechanism similar to that which mediates T-DNA transfer to plants. Some of the embryos co-cultivated with Agrobacterium developed teratoma-like structures. The ability of Agrobacterium strains to trigger formation of teratoma-like structures was diminished when they contained the mutated vir genes. In summary, our results demonstrate that Agrobacterium is able to transform animal (sea urchin) embryonic cells, thus indicating a potential of this natural system for gene delivery to animal hosts. We also discuss the possibility of horizontal gene transfer from Agrobacterium to marine invertebrates.