转多基因水稻植株的获得

将2-3个外源目的基因与筛选标记基因hpt连在同一个载体上,用基因枪法对1个梗稻品种和4个和稻品种进行了转化。梗稻中花8号转化频率最高为56.4%,和稻七丝软占、特青、奇妙香、九六零转化频率分别为6.4%,2.5%,2.8%和1.7%。分子杂交实验证明,通过两次潮霉素抗性筛选的To代再生植株100%含有hps基因,其中70%以上含有外源目的基因的完整表达结构。遗传分析表明,大部分TI代植株中 潮霉素抗敏比符合孟德尔31的分离规律。     

Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck+cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组.利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryzasativa L.)中介导转基因的剔除进行了研究.Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actinl启动子和gusA基因之间.当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actinl启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达.通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻.利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中.在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA T0植株×转cre T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除.研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因.在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAcT2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,56个植株表现潮霉素敏感.分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除.     

Cre／lox介导剔除转双价抗虫sck＋cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组。利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryza　sativa　L.)中介导转基因的剔除进行了研究。Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actin1启动子和gusA基因之间。当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actin1启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达。通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻。利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中。在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA　T0植株×转cre　T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除。研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck　 cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因。在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAc　T2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,　56个植株表现潮霉素敏感。分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除。     

籼稻基因枪转化的研究

对国内外１７个籼稻品种进行了基因枪转化,研究了有利于籼稻愈伤组织诱导和生长的培养条件和筛选程序,１５个品种获得了潮霉素抗性愈伤组织,５个品种再生了植株,包括当前国际上推广的ＩＲ系统及国内的优良品种和恢复系,分子生物学证据证明潮霉素基因已经整合入籼稻的基因组。最高植株转化频率接近一般粳稻水平,多数低于粳稻水平。这为建立籼稻的转化系统打下了基础。     

基因枪法转基因水稻中hpt基因稳定遗传

基因枪转化将潮霉素磷酸转移酶基因（ｈｐｔ）导入粳稻品种７７１７０,获得可育的转基因植株,研究外源基因遗传的稳定性。自交后代（Ｔ１和Ｔ２）经潮霉素筛选获得抗性植株和敏感植株,分子鉴定结果表明抗性植株带有ｈｐｔ基因,而敏感植株中没有ｈｐｔ基因存在。Ｔ１和Ｔ２代中潮霉素抗性表现为显性单基因位点的遗传方式,符合孟德尔分离规律,并得到分子鉴定结果的证实。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果显示,ｈｐｔ基因多拷贝整合在水     

hpt与bar基因作为水稻转基因筛选标记的比较研究

标记基因的选择是影响植物遗传转化和转基因后代筛选成败的关键因素。hpt与bar作为两种常用的水稻转化筛选标记被广泛应用于水稻的转化。为比较两者在实际应用中的效果, 文章首先对比了在潮霉素和除草剂(Bialaphos)两种筛选剂下水稻遗传转化的情况。研究表明, hpt基因的转化筛选体系相对于bar基因在转化效率上提高近两倍, 转化周期提前至少10 d, 且插入基因拷贝数更低。随后, 文章分析了利用潮霉素浸种法在田间筛选转基因水稻的可行性, 研究显示当潮霉素浓度大于167 mg/L时, 可以对以水稻品种kitaake为亲本的转基因材料进行有效筛选, 达到常规除草剂的筛选效果。但与除草剂相比较, 潮霉素的田间筛选成本却处于劣势。文章研究和讨论了hpt和bar基因在遗传转化和后代田间筛选中的优缺点, 并提供了一种利用潮霉素浸种法筛选转基因后代阳性植株的手段, 为将来在水稻转基因研究工作中根据实际需求选择合适的遗传转化、筛选体系提供参考。     

通过根癌农杆菌介导的共转化获得具有蜡质基因反义片段的转基因水稻

在构建剔除潮霉素抗性基因的反义蜡质基因重组质粒p13W8的基础上,用分别携带p13W8质粒和有潮霉素抗性基因的pCAMBIA1300质粒的根癌农杆菌,在不同处理条件下对粳稻3个品种进行共转化.试验结果显示,共感染混合液中pCAMBIA1300菌液比例高,抗性愈伤组织的转化频率也较高;抗性愈伤组织的PCR检测结果表明,潮霉素抗性基因的阳性检测率为98%,反义蜡质基因的阳性检测率为68%.在105株转基因植株中,反义蜡质基因阳性株为30株,占转基因植株的28.6%.乙酰丁香酮处理组的平均转化频率略高于未处理组;在乙酰丁香酮的各种处理中,直接浸泡愈伤组织的转化频率稍高于其它处理方式.     

半夏凝集素基因(pta)导入水稻及其表达的初步研究

半夏凝集素基因是一种有重要价值的抗虫基因。利用RACE—PCR技术克隆出半夏凝集素(pta)基因,并将它构建到载体pCAMBIA1305中形成双元载体(含pta基因和hpt基因)。利用农杆菌介导法将pta基因转入粳稻品种鄂宜105、中花12和籼稻品种E优532成熟胚诱导的愈伤组织中。通过PCR检测,从117株To代再生植株中筛选出36株(其中鄂宜105、中花12、E优532分别为19株、7株、10株)转基因植株。对这些转基因后代植株进行Southern blot分析和RT—PCR分析表明：pta基因已经整合到受体细胞基因组中,并在转录水平上得到了有效表达。通过对转基因后代的遗传分析,成功地从T1代表现为1：2：1盂德尔分离的分离群体中筛选出7个独立转基因水稻纯系(其中包括4个鄂宜105、1个中花12和2个E优532转基因纯系)。对这7个独立转基因水稻E代纯系进行褐飞虱生物抗性鉴定和田间隔离喂养实验,结果显示,这些转基因纯系对褐飞虱的存活率和发育进度均有显著的抑制作用。同时,实验结果还表明2～5mg/L的2,4—D是愈伤组织诱导和生长的必需条件,而且受体的基因型对愈伤组织诱导率和转化频率均有显著影响,在同等条件下,粳稻品种的愈伤组织诱导率和转化频率均高于籼稻种。     

根癌农杆菌介导的水稻转化及转基因R1代植株表型特征

用根癌农杆菌介导的方法对２ 个粳稻品种和４ 个籼稻品种进行了转化。粳稻成熟胚和籼稻幼胚来源的愈伤组织用携带质粒ｐＧＩＨ 的农杆菌ＥＨＡ１０１ 感染,对所有品种均获得较高的愈伤转化频率（２０．８３ ％ ～６２ ．３２ ％ ） 。粳稻“申香粳４ 号”植株转化频率为１７ ．３９ ％ ,“秋丰”为９ ．２１％ 。４ 个品种籼稻中仅“超丰早１ 号”获得１ 株转化植株。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ 杂交分析、ＧＵＳ 染色、ＴＤＮＡ 整合边界序列分析等结果表明外源基因整合入植物基因组中。对Ｒ１ 代分析结果表明外源基因能遗传给后代,大多数株系的分离比符合３∶１ ,也有少数株系分离比异常。对转基因Ｒ１ 代水稻植株表型特征分析结果显示转化植株株高下降,每株分蘖数减少,每株籽粒数明显减少,部分植株播种至开花所需时间延迟。     

水稻基因枪法多基因转化研究

为探索多基因转化系统,利用基因枪法进行水稻3个质粒的共转化研究,结果从25个转基因植株中获得3个三转化植株N12、K4-39和K1-1-66,成功地将分别位于不同质粒载体上的GUS,hpt和RTBV CP基因同时导入到水稻中。3个三转化植株中N12、K4-39正常可育。对N12的后代遗传分析表明,该转基因植株中3个载体所携外源基因均呈孟德尔式分离(3:1),3个外源基因分别整合到水稻的两条染色体上。GUS基因与hpt连锁,RTBV CP位于另一条染色体上。     

转移拟南芥CBF1基因引起水稻植株脯氨酸含量提高

利用农杆菌介导的转基因技术,成功地将拟南芥抗冻转录激活因子基因CBF1转入粳稻中花11中,并获得了T1代转基因植株。CBF1基因及筛选基因HPT（潮霉素抗性基因)均在T1代中检测到,呈现单位点的孟德尔式遗传。常温和低温处理之后,T1代植株体内的脯氨酸含量均比野生型明显提高,同时,耐低温表型也在T1-1株系中出现。     

转反义蜡质基因水稻亲本后代性状分析

以单质粒转化的粳稻广粳一号和双质粒共转化的籼稻01早5202所获得的转反义蜡质基因水稻后代为供试材料, 通过潮霉素抗性、PCR检测等手段分析了外源基因的遗传分离特性, 同时, 还分析了转基因材料的直链淀粉含量、waxy蛋白含量的变化特性。结果表明, 无论是采用标记基因(hpt)与目的基因(Anti-sense waxy)连锁的单质粒转化, 还是采用双质粒共转化, 其供试的后代植株材料都发生了外源基因分离现象, 且转基因植株材料的直链淀粉含量都有所下降, 有些单株的直链淀粉含量已降至10%(质量百分比)以下, 远低于对照(其直链淀粉含量为22.04%); SDS-PAGE检测结果显示, 供试的转基因材料的waxy蛋白的含量与对应的直链淀粉含量呈正相关性。     

利用竞争性PCR筛选无标记Xa21转基因水稻

PCR是一种简单、迅速、灵敏的检测方法,但假阳性与假阴性却影响了它在常规应用中的准确性。本研究利用竞争性PCR解决无标记Xa21转基因水稻PCR检测中的假阳性与假阴性问题。标记基因潮霉素基因(Hygromycin phosphotransferase,hpt)的竞争模板是外加的日本晴hpt转基因植株基因组DNA,抗白叶枯病基因Xa21的竞争模板是待测水稻内源的位于第11染色体上的Xa21同源基因序列。利用这一方法对双右边界T-DNA载体转化产生的转基因T1代植株进行分析,可以有效地减少或排除假阳性或假阴性样品,选出真正的转基因阳性植株。与常规PCR相比竞争性PCR提高了无标记Xa21转基因植株筛选的准确性。对获得的无标记Xa21转基因植株进行白叶枯抗病鉴定与潮霉素抗性鉴定证实了该方法的可靠性。     

转基因水稻外源基因的漂移研究

转基因水稻基因漂移可能带来环境安全性问题。利用农杆菌介导,把hpt基因转化水稻品种,通过后代筛选,以稳定遗传的含单拷贝转化株系为转基因花粉供体材料,研究转基因水稻向非转基因水稻不育系和常规稻(花粉受体)的外源基因漂移频率。结果表明,相邻种植时转基因水稻向雄性不育系品种的漂移频率为31.74%。随距离的增加漂移频率明显下降,在26m处仍能够检测到含外源基因个体的存在,并且在距离4m处出现一个漂移频率的升高;转基因水稻向常规品种的漂移频率则明显低于不育系,一般在2.0%以下,随距离的增加也呈现下降的趋势,在18m处开始无法检测到含外源基因的个体。     

转化双价防卫基因获得抗纹枯病水稻

将水稻几丁质酶基因(RCHIO)和苜蓿β-1,3-葡聚糖酶基因(AGLU)串联构建于一个表达质粒pZ100,经农杆茵介导法转化粳稻台北309,获得15个阳性独立转化子。T1代植株经Southern检测,表明外源基因已整合到了水稻基因组;经Northern检测,表明外源基因在RNA水平表达,在株系间有差异,2个酶基因的表达水平类似。T1代植株经纹枯病病茵接种鉴定,表明各株系对纹枯病具有不同的抗性,且抗病能力与2个外源基因的RNA表达水平有剂量关系,并获得了2个酶基因高表达且对纹枯病具有较高抗性的T1株系,可作为进一步进行分子育种的材料。     

简单高效的根癌农杆菌介导的水稻基因转化方法

本文在研究影响农杆菌介导的水稻转化的主要因素基础上,建立了一套简单、高效的水稻转基因系统。将水稻成熟胚来源的愈伤组织用农杆菌EHA101/pHQ9,EHA 101/pHQ 10,EHA 101/pHQ T3感染后,筛选抗性愈伤,经分化获得转化株。抗性愈伤的平均得率为约100个愈伤/g愈伤外植体,抗性愈伤的分化频率平均高达85%。转基因植株的GUS染色、Southern杂交结果表明,T-DNA上的外源基因已整合进转基因植物的基因组中。转基因植株T1代对潮霉素的抗性表明,多数转基因株系符合孟德尔分离比3∶1。该系统的建立将有助于应用T-DNA标签法和基因打靶法进行水稻功能基因组的研究。     

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。     

利用脉冲电泳技术转化玉米获得转基因植株的研究

本研究采用脉冲电泳技术将外源Bar基因和B-t基因转化玉米种胚并直接成苗,通过除草剂抗性初步筛选,再进行PCR检测、Southem杂交验证,探讨了脉冲电泳介导外源基因直接转化玉米种胚的有效性,结果表明：脉冲电泳技术介导玉米转基因是有效可行的,其T0代植株PCR阳性率与T1代植株转化率分别为11．36％和1．04％。在外源基因的转化中,处于不同启动子下的B-t基因和Bar基因共转化频率为90．9％。T1代PCR表现为阳性的植株Southem杂交结果显示脉冲电泳法介导的外源基因在受体中多为单拷贝,且已遗传给后代,并获得稳定表达。     

通过共转化和花药培养快速获得直链淀粉含量降低且无抗性标记的转基因水稻

用根癌农杆菌共转化的方法将p13W8质粒(含反义蜡质基因)和pCAMBIA1300质粒(含潮霉素抗性基因)导入水稻.经PCR检测,发现在29个T1群体中发生抗潮霉素抗性基因和反义蜡质基因的分离;从1 264个T1单株中筛选到183个只带反义蜡质基因片段的转基因植株.选择了4个直链淀粉含量降低的T1单株进行花药培养,获得正常结实的花培苗34株;经PCR检测,有23株为只含反义蜡质基因而无潮霉素抗性基因的植株.从转化到获得直链淀粉含量降低、遗传稳定的转基因植株仅用了一年半时间.     

基于TAC载体的水稻转化系统的建立

将含有大约50kb水稻基因组片段的TAC17克隆(NK15)通过电击转化到农杆菌LBA4404中,经多次继代培养,该克隆在农杆菌中是稳定的。用常规的农杆菌介导方法将该克隆转化粳稻品种农垦58S成熟胚的愈伤组织,对T0代进行PCR和Southern杂交分析表明,TAC17所携带的50kb外源DNA片段已完整地整合到水稻基因组上,整合方式多数为单位点插入,整合位点是随机的。经T1代分析表明,外源基因可以稳定地遗传,而且进一步确定外源大片段的整合方式为为单位点插入。