春化处理控制冬小麦的小穗发育

春化作用是决定冬性及二年草本植物成花和穗化的一个关键生理过程,通过用不同时间的前期低温处理,观察对冬小麦（Triticum aestivum L.)后期形态建成中穗分化启动,小花发育及结实率的影响,发现前期低温处理对穗启动分化的早晚具有决定作用,春化时间越长,穗分化启动越早,较长时间低温有利于促进穗分化,在实验室低温处理条件下,促进小花分化和提高结实率的最佳春化处理时间是45d左右,实验观察表明,春化处理促进小麦生长锥分化启动时间和分化速率,减少小穗退化,这一结果表明了春化处理不仅是冬小麦开花启动过程所必需的,而且是花序正常发育过程和顶部与基部小穗完全结实所不可缺少的。     

转反义trxs基因小麦株系01TY18遗传分析及抗穗发芽特性

以豫麦18为受体导入反义trxs基因获得的株系01TY18(T0)为材料,运用PCR、实时荧光RT-PCR以及离体整穗发芽的方法,对反义trxs基因在转基因小麦中的遗传稳定性、基因表达和抗穗发芽特性进行了研究.结果表明,8个T1代转基因株系中有6个株系目的基因检测呈阳性,且在以后的世代中能够稳定遗传并呈典型的孟德尔单基因3∶1分离规律;反义trxs基因在6个转基因株系中能够正常表达且表现出显著的抗穗发芽特性.与非转基因对照相比,转基因株系穗粒发芽率和穗发芽度平均分别降低62%(P<0.01)和50.8%(P<0.01).     

反义磷脂酶Dγ基因转化小麦的研究

目的:获得抗寒、耐盐等能力增强的小麦新种质或新品种。方法:利用穗茎注射法将含有反义磷脂酶Dγ基因(PLDγ)的根癌农杆菌菌液注入到春小麦富硒乌麦旗叶鞘内,T1代经田间表型选择筛选到10株变异株,通过特异PCR扩增和Southern杂交技术对获得的变异株进行分子检测,并对转基因植株进行耐盐性鉴定。结果:变异株均扩增出大小为430bp的目的片段,Southern印迹结果与其一致,证实反义PLDγ基因已经整合到小麦的核基因组中;6株转基因植株的抗寒力比对照显著增强,4株的熟期提早3～4d;在室内耐盐性筛选中,2株变异植株耐NaCl的能力比对照有不同程度的提高。结论:反义PLDγ基因在提高小麦的抗寒、耐盐性上具有很大的应用价值。     

4个春性基因型小麦品种与‘京841’杂交F_1代的表型分析

选用4个具有不同显性春化基因型的小麦品种与冬性小麦品种‘京841’进行杂交实验,通过显性春化基因特异性PCR分析技术鉴定杂交F1代植株,并分析4个杂交组合的正反交F1代植株表型特性。结果显示,各显性春化基因已经导入到各杂交F1代植株中,且其苗穗期受显性春化基因的控制而有效缩短;3个杂交组合的F1代穗粒数在正反交之间存在显著差异,推测穗粒数受细胞质遗传因素的影响较大,其中以‘新春2号’和‘豫麦18’分别为母本和父本与‘京841’杂交后F1代的穗粒数表现出较强的杂种优势,4个杂交组合的F1代千粒重均表现出较强的杂种优势。     

小麦春化发育的分子调控机理研究进展

春化发育特性是小麦品种的重要性状,直接影响着小麦品种的种植范围和利用效率.本文就小麦春化相关基因的发现,以及对春化相关基因VRN1、VRN2和VRN3的克隆、表达特性以及春化发育分子调控机理方面的研究进展进行了综述.     

35S驱动Pib基因启动区和编码区的转基因初步分析

将包含Pib基因启动区及下游完整编码区的9.9 kb DNA片段克隆到双元载体pPZP2Ha3(+)中, 构建了35S驱动的正义表达载体pNAR701(20.3 kb); 同时将Pib基因编码区6 986~9 392 bp之间的DNA片段, 克隆到双元载体pPZP2Ha3(-)中, 构建了35S驱动的反义表达载体pNAR703(12.8 kb); 用农杆菌介导法转入中感稻瘟病水稻品种R109中。PCR、Southern blot鉴定以及转基因T0代种子的潮霉素抗性鉴定证明, 目的基因已经整合到R109基因组中, 并能在后代稳定遗传。Northern blot分析表明含有启动区及下游完整编码的Pib基因片段在35S驱动下能够在转基因后代中表达。对T1代苗期转基因植株和分蘖期离体叶片进行抗稻瘟病初步分析, 结果显示pNAR701转基因植株对稻瘟病生理小种ZD1和ZG1的抗性较对照增强, 而转反义片段的pNAR703转基因植株对稻瘟病的抗性较对照减弱。     

转反义trxs基因小麦株系00T89分子鉴定及抗穗发芽特性研究

以皖麦48为受体导入反义trxs基因已获得00T89第4代(T4)转基因株系,对其进行反义基因的PCR鉴定、相对定量RT-PCR基因表达检测以及抗穗发芽特性研究。结果表明,18个T4代转基因株系中,13个株系目的基因检测呈阳性;成熟期籽粒萌发过程中,8个株系转录水平上mRNA丰度极显著降低(P<0·01),mRNA丰度与穗发芽指标呈显著和极显著的相关性(r=0·7181)。其中6个株系在开花后30d至成熟后10d表现出明显的抗穗发芽特性。与非转基因对照相比,平均穗开始发芽时间推迟2·7d(P<0·01),穗粒发芽率和穗发芽度分别降低35·5%(P<0·01)和47·5%(P<0·01),成熟后25d这些株系又逐渐恢复发芽特性,无显著差异(P>0·05)。     

一种检测转1Dx5基因小麦植株的新方法

目的:建立一种有效区分Glu-1D等位基因的Multiplex-PCR体系,快速检测转1Dx5小麦植株。方法:根据1Dx5和1Dx2亚基基因的区别设计特异的PCR引物,通过多重PCR技术检测花粉管通道法转化1Dx5核心片段的转基因T1代植株。结果:Multiplex-PCR能够在转基因T1代材料中扩增Glu-1D等位基因的特征条带,分别为343bp、320bp的1Dx5基因特异片段以及361bp的1Dx2基因特异片段,与预期结果一致。结论:该技术能够检测多个靶基因,有效地区分转基因Glu-1D上的等位基因,证实外源1Dx5基因已整合到受体基因组中,对检测基因组庞大、外源基因序列GC含量高且与内源基因同源性高的转基因小麦十分有效。     

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.     

农杆菌介导的大麦Mlo反义基因转化小麦获得抗白粉病后代

从大麦‘斯特林’幼叶总RNA中分离Mlo基因cDNA完整编码区,反向连接到植物双元载体（pBI-121.2）35S启动子下游,通过农杆菌介导的苗端转化法获得两种小麦基因型（‘烟优2801’和‘烟优361’）的转基因小麦。T0代405株中有55株PCR检测阳性,平均转化率达到13.58%,T0和T1基因组DNA Southern杂交可以证明大麦Mlo基因片段已整合到小麦基因组中并可传递到后代。两种基因型的转基因小麦T0和T1植株在温室及大田中均表现出对白粉病抗性的提高。农杆菌介导的苗端转化法可以简单、快速、高效地获得转基因株系;排除体细胞变异对转基因植株的影响;克服基因型对农杆菌转化的限制,是小麦遗传转化的一种实用方法。     

Vernalization-induced flowering in wheat is mediated by a lectin-like gene VER2

A vernalization-related gene VER2 was isolated from winter wheat ( Triticum aestivum L.) using a differential screening approach. The deduced VER2 is a lectin-like protein of 300 amino acids, which contains the presence of a jacalin-like GWG domain. RNA in situ hybridization results demonstrated that VER2 gene expression is restricted to the marginal meristems of immature leaves in vernalized wheat seedlings. No hybridization signal was detected in the epidermal tissue and vascular bundles. However, "devernalization" resulted in the silencing of VER2 gene activity. The gene expression pattern of VER2 induced by jasmonate was similar to that induced by vernalization. Antisense inhibition of VER2 in transgenic wheat showed that heading and maturation time were delayed up to 6 weeks compared with non-transformed wheat and the pBI121empty-vector-transformed wheat. Tissue degeneration at the top of the spike was also noticed in the antisense inhibited transgenic wheat. These results suggest that VER2 plays an important role in vernalization signaling and spike development in winter wheat.     

小麦春化相关基因的分子克隆与功能分析

小麦春化相关基因的分子克隆与功能分析@种康$中国科学院植物研究所!北京100093@许智宏$中国科学院植物研究所!北京100093@谭克辉$中国科学院植物研究所!北京100093小麦;;基因;;分子克隆     

Functional analysis of the ver gene using antisense transgenic wheat

The function of ver203 , a gene related to vernalization in winter wheat, was investigated by expression of a complementary DNA as an antisense RNA in transgenic plants. A verc203:gus fusion‐expression plasmid was constructed in pBI221, which contains a CaMV (cauliflower mosaic virus) 35S‐promoter, a gus gene and a nos terminator. The construct was then introduced into the plant by the pollen‐tube pathway. The results showed that heading was strongly inhibited in 6 of 326 vernalized antisense transgenic winter wheat plants, until both the vernalized control winter wheat and sense transgenic plants ripened. The hybridization analysis of DNA, amplification of the insert DNA sequences with PCR, northern blot analysis with double‐ and single‐stranded probes, and detection of GUS activity by X‐gluc assay gave strong positive results. This suggests that the VER203 protein plays an important role in controlling heading and flower development in winter wheat.     

Transgenic tobacco plants with ribosome inactivating protein gene cassin from Cassia occidentalis and their resistance to tobacco mosaic virus]

Cassin, the new gene of ribosome-inactivating protein (RIP) isolated from Cassia occidentalis, was inserted into expression vector pBI121 to produce plant expression vector pBI121-cassin (Figs.1, 2). pBI121-cassin was introduced into tobacco cultivar 'K326' by the Agrobacteriurm tumefaciens transformation method and more than 100 independent transformants were obtained. Southern blot hybridization analysis showed that a single gene locus was inserted into the chromosome of the transgenic tobacco lines (Fig.5) and PCR analysis of segregation population of progeny indicated that the inheritance of transgene was dominant in transgenic lines (Fig.4, Table 1). Results of RT-PCR and Northern blot hybridization analysis showed that transgene could be transcribed correctly (Figs.5, 6) . Three self-pollination lines of transgenic T(1) and T(2) were challenged with TMV at different concentration titers by mechanical inoculation. The transgenic lines exhibited different levels of resistance to TMV with the nontransgenic plants. After both titers of TMV concentration were inoculated, transgenic lines were considered as the highly resistant type with a delay of 4-13 d in development of symptoms and 10%-25% of test plants were infected, while nontransgenic control plants were susceptible typical symptoms on the newly emerged leaves (Table 2). One T(2) line, T(2)-8-2-1, was regarded as an immune type because it did not show any symptoms during 70 d and all plants were shown to be virus free by ELISA tests.     

雄性不育相关基因msLTP的反义RNA验证

根据普通白菜雄性不育相关的脂质转移蛋白基因(msLTP)的cDNA序列设计引物,从普通白菜花蕾的cDNA中扩增出312bp的片段,然后将该片段连接至双元载体pBI12l中,得到反义RNA植物表达载体并导入农杆菌LBA4404菌株中,通过农杆菌介导法转化菜心;利用PCR和Southern blot分析检测得到了25株转基因植株,转基因植株的花粉部分畸形或空瘪,花粉离体萌发率为38.56%,较未转化植株的萌发率(76.32%)降低了37.76个百分点.研究表明,反义RNA技术使msLTP基因沉默而导致了菜心转基因植株的部分花粉发育不良,说明msLTP基因在普通白菜和菜心等花粉发育中具有重要作用.     

鸭梨PAL基因的反义遗传转化及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL,EC4.3.1.5)是植物通过苯丙烷代谢途径合成木质素的关键酶和限速酶,其通过影响木质素的合成而与果实中石细胞的分化、发育及果实品质密切相关。为了降低鸭梨中苯丙氨酸解氨酶的含量,该研究利用反义PAL基因遗传转化鸭梨、降低鸭梨内源PAL基因的表达。结果表明:(1)采用RT-PCR技术,利用根据Gen Bank中西洋梨PAL基因序列设计特异性引物,扩增得到496 bp的鸭梨PAL基因片段。(2)将扩增片段反向插入载体p BI121的MCS区域,构建植物PAL基因反义表达载体p BI121-As PAL。接着采用电转化法将反义表达载体转入农杆菌EHA105中,并制备出农杆菌工程菌液。(3)利用农杆菌介导法对鸭梨组培苗叶片外植体进行遗传转化,得到23株转基因鸭梨苗。PCR检测证实PAL反义基因片段转入鸭梨中,实时定量PCR检测表明转基因鸭梨苗体内PAL基因表达量均有所降低,为非转基因苗的65%~75%。该研究结果表明利用反义RNA技术获得了抑制内源性PAL基因表达的转基因鸭梨植株,为改善鸭梨果实品质、改良品种奠定了基础。     

小麦耐逆基因-TaLEA2转化拟南芥的研究

研究小麦第3组LEA基因中T aLEA2对耐旱和耐盐性能的影响.将小麦第3组LEA基因T aLEA2连接在双元表达载体pB I121 C aM V 35S启动子下游,构建了能在植物中高效表达的载体pB I121-T aLEA2.通过农杆菌介导的真空渗透法,将其转入野生拟南芥中,经抗性筛选及PCR验证,获得T0代转基因植株,并用不同浓度的PEG 4000和N aC l对转基因拟南芥的耐逆性进行检测.结果表明,这些转基因植株可明显改进拟南芥在10%PEG及0.8%N aC l培养基上的生长状态.在实验条件下,转基因拟南芥的耐旱性及耐盐性均有所提高,提示T aLEA2基因在植物水分调节方面有重要作用.     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用, 使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用, 利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导入烟草基因组, 采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明, 整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因, 也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明, 外源基因已整合到烟草基因组中, 并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明, 转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系, 而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性等生理性状也发生了明显变化, 表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加, POD活性明显增强, MDA含量明显降低; 而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力, 而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用。使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用,利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导人烟草基因组,采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明,整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因,也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明,外源基因已整合到烟草基因组中,并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明,转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系,而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性等生理性状也发生了明显变化,表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加,POD活性明显增强,MDA含量明显降低：而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力,而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。