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.     

含不同Anti-Waxy基因拷贝数的稻米直链淀粉含量分析

将含单拷贝Anti-Waxy基因的纯合植株分别作为父本或母本进行正反交,获得两组含双拷贝Anti-Waxy基因的杂交后代,分析了未转基因对照、转基因亲本及两组杂交后代糙米直链淀粉含量以揭示不同Anti-Waxy基因拷贝数对降低稻米直链淀粉含量程度的影响.结果显示,2个单拷贝转基因水稻糙米直链淀粉平均含量分别为10.72%和11.13%,比对照分别降低17.98%和14.84%;两组正交和反交杂交后代糙米直链淀粉平均含量分别为8.96%和8.23%,其平均值为8.60%,比2个转基因杂交亲本糙米直链淀粉含量分别降低19.78%和22.73%,比对照降低了34.20%.结果表明,增加转基因水稻基因组中Anti-Waxy基因拷贝数在一定程度上能够进一步降低稻米直链淀粉含量,通过将独立转化获得同品种转基因植株之间杂交可以成为获得高表达转基因植物的途径.     

转反义蜡质基因‘湘晴’及其杂交稻米的直链淀粉含量研究

利用根癌农杆菌介导将反义蜡质基因(anti-Waxy)导入三系恢复系湘晴水稻获得转基因植株.从T1代外源基因呈单拷贝整合的转基因湘晴水稻中选取3个稻米直链淀粉含量降低较明显的单株继续种植得到纯合后代.以纯合转基因植株及湘晴水稻(对照)为恢复系分别与寒丰不育系杂交,获得4组杂交稻后代(F2).3个T3代纯合转基因湘晴水稻糙米(T4)直链淀粉含量分别为14.42%、13.96%和14.72%,对照为16.04%;3组由转基因湘晴水稻为父本杂交制种后代(F2)糙米直链淀粉含量分别为14.53%、13.77%和14.64%,对照杂交稻(F2)为16.22%.研究表明,导入湘晴水稻中的反义蜡质基因不仅能够降低湘晴稻米直链淀粉含量,还能够进一步抑制杂交后代的稻米直链淀粉合成.     

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。     

利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法.通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm.载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA.利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59.2%.对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19.5%的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ.这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物.研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与 bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20.0%～47.4%,低于使用双T-DNA转化的共转化频率.     

利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法。通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm。载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA。利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59．2％。对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19．5％的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ。这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物。研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20．0％～47．4％,低于使用双T-DNA转化的共转化频率。     

花粉介导法获得耐草甘膦玉米植株及其耐性研究

为获得耐草甘膦转基因玉米植株,进而研究其除草剂耐性及外源基因的遗传特性,以质粒p BI101-aroA-M12为外源基因供体,以玉米自交系昌‘7-2’为受体,采用花粉介导法将外源基因导入玉米自交系中。PCR扩增、Southern杂交分析的结果证明获得了54个转基因植株;对其后代株系的分子检测及田间生物学鉴定,结果证明目的基因可以稳定遗传给后代植株,且赋予和提高了转基因植株的除草剂耐性。目的基因在转化体中的遗传规律研究,结果显示导入的目的基因在F2受体植株中以3∶1的比例发生遗传分离,符合孟德尔单因子显性遗传分离规律。ELISA分析和蛋白质浓度测定的结果证实目的基因在转化植株中得到表达,表达量介于40.5-112.6 ng/g叶片鲜重之间,目的基因表达量与该植株的除草剂耐性性状间呈极显著相关,r=0.942 3(P0.01)。最终研究获得了4个高草甘膦耐性的转基因纯合株系。     

导入反义蜡质基因改良水稻稻米的食味品质和营养品质

经PCR、Southern blot和稻米GUS检测,蜡质基因反义片段与gus构成的融合基因已整合到8株水稻基因组中,并能正确表达。通过稻米GUS染色追踪分析获得转反义蜡质基因纯合后代。将转基因植株的稻米送农业部稻米及制品质量监督检验测试中心进行糙米蛋白质含量和直链淀粉含量测定。结果显示：（1）在转反义蜡质基因纯合的超2-10粳稻后代中,大多数单株糙米在直链淀粉含量降低的同时,蛋白质含量有不同程度提高,糙米蛋白质含量和直链淀粉含量呈显著负相关关系;（2）对照糙米直链淀粉平均含量和糙米蛋白质平均含量分别为13.4%和9.5%。在转基因植株中,稻米直链淀粉含量最低的为11.4%,而蛋白质含量也相对最高,为13.5%。本试验结果表明在水稻中导入反义蜡质基因不仅能够降低水稻稻米的直链淀粉含量,还有可能提高水稻稻米的蛋白质含量。     

在转基因水稻植株中蜡质基因第1内含子对-基因表达影响的分析

为阐明水稻Wx基因第1内含子在整体植株的胚乳发育阶段是否确有增强基因表达的功能,以及弄清高和中、低直链淀粉含量的水稻品种Wx基因第1内含子1 126个碱基之间有差异的16个碱基中哪几个碱基影响了该内含子的正常剪接从而降低了基因的表达水平,我们分别用高直链淀粉含量品种的Wx基因翻译起始密码子ATG上游3.1和2.1 kb片段与GUS基因编码区融合构建成嵌合质粒,并在此基础上,(1)去除嵌合质粒中Wx基因的第1内含子;(2)将嵌合质粒Wx基因的第1内含子中(3.1 kb)与中、低直链淀粉含量的水稻品种Wx基因第1内含子有差异的6个碱基以中、低直链淀粉含量的水稻品种的碱基替换.将上述改造过的几种质粒分别转化粳稻品种中花11,测定转化植株未成熟种子胚乳中的GUS活性.结果表明第1内含子的缺失或此内含子的5′端剪接点上的碱基G以T替换均造成GUS活性的急剧下降,说明第l内含子在植株体内的确有增强基因表达的功能,而且在中、低直链淀粉含量的水稻品种中Wx基因第1内含子5′端剪接点上自然存在的G→T突变是造成这些品种中该内含子剪接不正常、从而使Wx基因表达水平和直链淀粉含量下降的主要原因.     

外源脱水应答转录因子DREB基因在转基因小麦中的诱导型表达与抗干旱生理效果研究

以冬小麦品种8901、5-98、99-92和104等品种的幼穗和幼胚为材料,用基因枪转化含逆境诱导转录因子DREB和bar基因的质粒pBAC128F（7024bp）。经筛选与植株再生,共获得70多个转基因小麦植株及其后代株系。转基因株系经PCR分析和RNA点杂交检测,结果表明外源转录因子DREB基因已稳定整合到转基因植株及其后代株系中,并且在部分后代株系中获得了表达。叶片脯氨酸含量测定表明,有16个转基因株系的脯氨酸含量与非转基因对照相比,增加相当显著,其中10个株系的脯氨酸含量在1100μg/g以上,比对照提高了2倍多。室内抗旱模拟实验表明,转基因株系停止浇水15d后,叶片仍然表现绿色,而对照叶片则失绿、枯干;复水10d后,转基因株系恢复活力,对照则死亡。研究表明,利用逆境诱导型启动子（rd29B）来增强外源DREB基因的表达,能显著改良小麦的抗旱性。     

集胞藻Slr1515基因提高转基因水稻植株剑叶长度及叶绿素含量

蓝藻是古老的原核光合生物, 不仅在植物进化上有重要地位, 也是可利用的生物资源及重要的基因资源。Slr1515是来源于集胞藻6803(Synechocystis sp. PCC 6803)的基因, 其同源基因在蓝藻中普遍存在, 但对其生物学功能所知有限。以易于转化的水稻品种中花11(Oryza sativa subsp. japonica cv. ‘Zhonghua 11’)为材料, 通过农杆菌介导的遗传转化方法将Slr1515基因导入水稻胚性愈伤组织中。经过诱导分化, 获得了一系列转基因幼苗。通过PCR、GFP荧光及免疫印迹检测, 筛选出单拷贝插入的转基因阳性株系, 并对野生型和转基因株系的表型进行比较分析。结果表明, 灌浆期转基因株系的剑叶长度比同期的野生型提高了27.7%。进一步的测定结果显示, 转基因株系的剑叶叶绿素含量和PSII最大量子产率分别比野生型提高了0.65倍和4.4%。推测Slr1515基因可能在改善水稻农艺性状方面有一定价值。     

Agrobacterium -mediated Transformation of Rice with Help of Bombardment

Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Zhonghua 8, which is recalcitrant to infection of Agrobacterium tumefaciens (Smith et Townsend) Conn strain EHA105 with ordinary binary vector pCambia 1301, was transformed through Agrobacterium mediated transformation with help of bombardment. The transformation efficiency can be raised greatly. Single copy of gene insertion in the genome of transgenic rice plants was proved by Southern analysis and the expression of GUS gene was observed. GUS gene and hygromycin-resistant gene show 3∶1 segregation in progenies of the transgenic rice plants.     

用无启动子的GUS报告基因捕获水稻基因启动子

构建了嵌合质粒p13DGUTs,它是在Ds转座子中插入了无启动子的B．葡萄糖醛酸酶报告基因(GUS),用于分离水稻基因启动子。将p13DGUTs转化粳稻品种中花11的胚性愈伤组织,获得了496个转基因植株。抗性愈伤组织与转基因植株的GUS染色与PCR分析表明整合在水稻染色体上的Ds因子都发生了随机跳跃。转基因植株T0代与部分T1代的GUS染色结果表明,M92转基因植株中Ds转座子整合位置上游的水稻基因启动子指导GUS基因的表达及表达的特性是可遗传的。文章对此方法在分离水稻基因启动子与基因上的应用进行了讨论。     

籼稻转反义蜡质基因后代的直链淀粉含量测定和纯系选育

通过根癌农杆菌介导将反义蜡质基因导入籼型雄性不育保持系龙特甫B中,获得30个PCR检测为阳性的转基因植株,其中,28个为Southern检测阳性。T1种子直链淀粉含量测定结果表明,有21个转基因植株比龙特甫B明显下降,下降幅度为3％-13％,并在部分转基因植株的种子中观察到蜡质状籽粒;对6个转基因植株进行了不同世代的直链淀粉含量测定,在L3和L5的T4代中,选择到直链淀粉含量分别为15．9％和8．4％的纯合株系,经凝胶电泳测定,WX蛋白量明显降低,并与直链淀粉含量下降表现一致。以L3-1-1-1(15．9％)和L5-8-2-1(8．4％)纯合株系为亲本,分别与龙特甫A进行成对杂交和回交,并测定了F1和B1F1种子直链淀粉含量,以L3-1-1-1作亲本的F1为21．4％,B1F1为17．1％;以L5-8-2-1作亲本的F1为13．6％,B1F1为9．3％,结果表明：在不育系的转育过程中,以中低直链淀粉含量的转基因纯合株系为亲本,能有效降低F1和B1F1的种子直链淀粉含量。     

High Efficiency of Genetic Transformation of Rice Using Agrobacterium Mediated Procedure

Four japonica varieties and two indica varieties were used for the genetic transformation of rice （Oryza sativa L.） by using Agrobacterium tumefaciens (Smith et Townsend) Conn EHA101 harboring binary vector containing GUS gene and selectable marker gene of NPTⅡ and HPT. Calli derived from mature and immature embryos of rice were infected and cocultured with Agrobacterium at logarithmic phase. The highest transformation frequency was 55.1% (indica) and 85.2% (japonica) respectively according to the estimation of hygromycin resistant calli produced. The ratio of transgenic plants regenerated from the calli of indica and japonica varieties was 37.8% and 69.0% respectively. The putative transformed plants were confirmed by GUS assay, PCR analysis and Southern blotting. The segregation of foreign genes in T1 progeny corresponded to the Mendelian ratio. This transformation procedure of rice will provide an efficient model for the transformation of monocots.     

水稻蜡质基因引导区的两个SSR序列与直链淀粉含量的相关性(英文)

分析了蜡质基因引导区的两个简单重复序列 (SSR) (CT) n 和 (AATT) n 在 74份水稻材料中的多态性及其与直链淀粉含量 (AC)的关系。这些材料包括了籼稻 (OryzasativaL .ssp .indica)、粳稻 (O .sativassp .japonica)和普通野生稻 (O .rufipogon) ,其AC值覆盖了栽培稻AC分布的整个范围。以 (CT) n 作标记检测到 8个等位基因 ,粳稻品种趋于含有重复数目较多 (n≥ 16 )的等位基因 ,重复次数较少 (n≤ 14)的等位基因只出现在籼稻中。 (AATT)n检测到 2个等位基因 ,野生稻中少数植株表现出杂合性。分析表明AC与这两个SSR序列基因型高度相关 ,高AC (>2 2 .0 % )品种具有 (CT)重复次数较少 (n≤ 14)的等位基因 ;相反 ,除了糯米外 ,所有低或者中等AC的品种都有 (CT)重复数较多 (n≥ 16 )的等位基因。具有重复次数较多的 (AATT) 6等位基因的品种多为高AC ,具有重复次数较少的(AATT) 5等位基因的品种多为低或中等AC。不同SSR基因型品种间AC差异极显著。虽然目前还不能确定这两个SSR序列在直链淀粉合成中的直接功能 ,SSR变异与AC间近乎完全的相关性可作为分子标记直接用于水稻的品质改良。     

Correlation of Simple Sequence Repeat (SSR) Variants in the Leader Sequence of the waxy Gene with Amylose Content of the Grain in Rice

Variation of two simple sequence repeats (SSRs) in the leader region of the waxy gene was analyzed in a sample of 74 accessions, including Oryza sativa L. ssp. indica, japonica and wild rice ( O.rufipogon) representing a wide distribution range of amylose content (AC) in cultivated rice. Eight alleles were detected in the (CT)n motif and two alleles were resolved in the (AATT)n motif. The distribution of the alleles of the two SSRs was quite uneven as detected by the (CT)n motif. The repeat numbers of the two SSR motifs, (CT)n and (AATT)n, appeared to be inversely related such that the total length of this region was maintained. AC of the varieties was highly correlated with the length of SSRs. Differences in AC among the various SSR genotypes were statistically highly significant as analyzed using genotypes of both SSR motifs. Although the SSR variation did not seem to have obvious function in the synthesis of the starch synthase encoded by the waxy gene, the almost perfect correlation between the two SSRs and AC level could be used for quality improvement in rice breeding programs.     

籼稻和粳稻中蜡质基因座位上微卫星标记的多态性及其与直链淀粉含量的关系

稻米直链淀粉是在由蜡质基因Wx编码的颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的催化下合成的。最近,在Wx基因的区段内发现了一段多态性微卫星序列（CT）n。对74个非糯籼稻和粳稻材料的（CT）n多态性进行了分析,并探讨了其与直链淀粉含量之间的关系。在74个品种（系）中共发现7种（CT）n片段（Wx等位基因）,即（CT）8,（CF）10,（CT）11,（CT）16,（CT）17,（CT）18,（Ch）19。在籼粳亚种间,不同（CT）n的分布存在差异较大：在籼稻中,以（CT）11和（CT）18为主,占92．6％,另有（CT）10和（CT）8各2份,（CT）17型1份;在粳稻中,以（CT）16、（CT）17为主,共占20份材料中的90．0％。在上述74个品种（系）中,以（CT）n表示的Wx基因型对稻米直链淀粉含量的决定系数R2达0．912,也即Wx基因型差异可解释这些材料直链淀粉含量变异的91．2％。还发现6份籼稻材料Wx座位上为杂合的（CT）18／（CT）11,其中2份为推广早籼优质品种浙9248和舟优903,并对其在遗传和育种研究中的意义作了探讨。