培育无选择标记的转基因植物

目前,几乎所有的植物遗传转化都要通过使用选择标记基因,如抗生素或除草剂抗性基因等来筛选转化子,虽然没有研究结果表明选择标记基因影响人类健康或环境安全,但近年来也引发了人们对转基因产品安全性的担心。为了消除公众对转基因食品的安全性顾虑,无选择标记的转基因植物应运而生。本文综述了共转化系统、位点特异性重组系统(包括FLP/FRT、Cre/lox、R/RS及Gin/gix系统)和转座子系统(Ac/Ds转座子系统)在培育无选择标记转基因植物中的应用。     

植物转化中的安全标记基因

转基因植物中的除草剂或抗生素抗性标记基因的生态环境和食用安全性一直颇有争议.糖类分解代谢酶基因作为安全标记基因,近年来在植物转化中显示了巨大应用潜力.这类标记基因编码产物是筛选剂糖类的分解代谢酶,使转化细胞能利用筛选剂糖类作为主要碳源从而获得优势生长,非转化细胞则因饥饿生长被抑制但不被杀死,故称为正筛选系统(positive selection system).目前木糖异构酶基因（xylose isomerase,xylA）和磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,pmi)等安全标记基因已成功应用于植物转化.     

去除选择标记基因的Cre/lox重组系统在植物中的应用

获得无选择标记基因的转基因植物越来越受到研究者的重视。目前,应用得较广泛的去除选择标记基因的方法有共转化法和位点特异性重组法,其中位点特异性重组系统中Cre/lox重组系统研究最多。以下介绍了Cre/lox位点特异性重组系统的原理、特点及其近几年在植物中的应用,针对本实验室在这一领域的研究情况,重点阐述了Cre/lox系统的应用前景。随着植物反应器研究领域的不断壮大,去除筛选标记基因是植物反应器研究的必然趋势。     

利用FLP/frt重组系统产生无选择标记的转基因烟草植株

在植物转基因植株产生过程中,对转化细胞进行抗性筛选是通用程序,转化细胞的抗性一般是抗生素抗性或除草剂抗性,将赋予转化细胞抗性的选择标记基因删除是提高转基因植物生物安全性的重要措施。来自于啤酒酵母的FLP/frt位点特异性重组系统可有效删除同向定点重组位点frt之间的基因。通过多步骤重组,建立了可在植物中广泛应用的FLP/frt位点特异性重组系统。该系统包括含有frt位点的植物表达载体pCAMBIA1300-betA-frt-als-frt和含有由热诱导启动子hsp启动的FLP重组酶基因的植物表达载体pCAMBIA1300-hsp-FLP-hpt。利用二次转化的方式将二者先后转入烟草植株,热激处理后,热诱导型启动子hsp调控的重组酶FLP基因的表达催化位于选择标记基因als两侧同向frt位点间的重组反应,有效地删除了选择标记基因als。41%的经热激处理的二次转化植株发生了选择标记基因的删除,表明该系统在获得无选择标记基因的转基因植株中有很好的应用价值。     

应用于乳酸菌的非抗生素抗性选择标记系统

 乳酸菌是一类重要的安全型微生物,在免疫载体疫苗开发及食品菌株改良等医疗、食品领域均有广泛的应用.非抗生素抗性选择标记是乳酸菌基因工程菌株构建中必不可少的关键组成部分,也是目前乳酸菌研究的前沿和热点.根据筛选时质粒和受体菌之间的表型关系及特征,主要分为显性选择标记、互补型选择标记、显性/互补型选择标记、双质粒选择标记4大类.其中显性选择标记中的细菌素抗性/免疫性选择标记及互补型选择标记中的糖类选择标记均有较大的发展潜力及应用空间;双质粒选择标记系统构建的筛选过程新颖独特,为整个选择标记系统的发展开辟了新的途径及思路.     

甘露糖筛选体系及在转基因玉米商业化中的应用

甘露糖在己糖激酶的作用下形成6-磷酸甘露糖,进一步在磷酸甘露糖异构酶(Phosphomannose isomerase,PMI)的催化下转化成植物可利用的6-磷酸果糖,从而使转化细胞在甘露糖作为主要碳源的培养基上正常生长,而非转化细胞生长受到抑制。这一筛选体系被认为是一种正向筛选(Positive selection),已被成功地应用于重要的粮食作物和经济作物中。甘露糖筛选的植株可以通过多种方法检测,其中氯酚红检测法和试纸条检测法简单方便,适用于初步筛选。甘露糖筛选体系安全高效,已被应用于玉米商业化产品中。综述了甘露糖(mannose)筛选体系的原理、筛选特点、植株的鉴定、筛选方法的优缺点以及在商业化中的应用,列举了利用甘露糖筛选的玉米单性状转化系用于抗鳞翅目和抗鞘翅目昆虫及抗高温淀粉酶的范例及其在育种叠加中的应用。这种育种叠加使得甘露糖筛选的性状与其他性状重叠而得到更广谱的具有抗除草剂抗虫性状的商业化产品。     

转基因植物中标记基因的安全性新策略

转基因植物中的除草剂和抗生素抗性标记基因潜在的生态环境和食用安全性令人担忧。解决转基因植物中抗性标记基因安全性问题有两种途径：一是转化时仍使用抗性标记基因,转基因植物再生成功后,在释放大田前将标记基因剔除;二是发展安全性标记基因用于植物遗传转化。本文综述了三种标记基因剔除系统和几种安全性标记基因在植物转化中的应用进展。     

性选择与性冲突理论在植物繁殖生态学中的应用与进展

性选择与性冲突是植物繁殖性状多样性及性系统演化的重要动力, 二者密切相关却又有所区别, 理解它们的作用机制及其影响对于植物繁殖生态学的研究具有重要意义。当前, 性选择与性冲突理论在植物繁殖生态学中的运用已取得长足进展, 但国内相关研究较少, 对该领域关注不够。因此, 该文对该领域的基本理论和研究进展进行了综述。首先, 阐述性选择与性冲突理论在植物研究中的发展及其运用基础; 其次, 分别从授粉前和授粉后两个阶段详细介绍性选择与性冲突在有花植物繁殖过程中的作用机制及其影响, 并指出环境因素对它们所产生的影响; 最后, 对当前研究存在的不足及该领域未来的研究方向进行总结和展望。希望以此增强人们对性选择和性冲突理论的认识, 促进其在植物繁殖生态学中的运用与发展。     

安全转基因植物培育技术研究进展

由于关系到转基因植物的产业化前景,安全型转基因植物培育越来越受到公众的关注。在植物遗传转化体系中,绝大多数选择标记基因来源于细菌,对人类健康和环境安全存在潜在风险,因此无选择标记转基因植物培育受到科研工作者的高度重视。本文综述了安全型转基因植物的培育途径,包括共转化系统、位点特异性重组系统、转座子系统、同源重组系统、不依赖于组织培养的简易转化技术及再生相关基因利用等技术,探讨了各种途径的优缺点,以期推动安全型转基因植物培育和转基因植物产业化进程。     

安全型转基因植物培育技术研究进展

由于关系到转基因植物的产业化前景,安全型转基因植物培育越来越受到公众的关注。在植物遗传转化体系中,绝大多数选择标记基因来源于细菌,对人类健康和环境安全存在潜在风险,因此无选择标记转基因植物培育受到科研工作者的高度重视。本文综述了安全型转基因植物的培育途径,包括共转化系统、位点特异性重组系统、转座子系统、同源重组系统、不依赖于组织培养的简易转化技术及再生相关基因利用等技术,探讨了各种途径的优缺点,以期推动安全型转基因植物培育和转基因植物产业化进程。