毛白杨高效转化系统的研究(英文)

毛白杨是一种具有多种优良特性、用途广泛并有重要经济价值的杨属树种,又是农杆菌的天然寄主植物。因此,毛白杨一直是进行木本植物组培及遗传转化研究的重要对象。本研究通过比较培养基组成(Table 1)、外植体类型(Table 2)、农杆菌侵染浓度以及预培养(Table 3&4, Fig.1)和共培养条件(Table 5)等影响农杆菌转化及植株再生效率的诸多重要条件后,建立了毛白杨的农杆菌高效转化系统。实验选用毛白杨叶片为外植体,在MS + 4.0 mg/L 2,4-D + 1.0 mg/L 6-BA培养基上预培养2 d后制成叶盘,并做戳伤处理,再与5×108 Cell/mL浓度的农杆菌新鲜菌液共培养2 d,然后以MS + 4.0 mg/L 2,4-D + 1.0 mg/L 6-BA附加50 mg/L Km和1 000 mg/L AP为筛选培养基(Table 6, Fig.4) ,获得最佳转化效果。2－3周后,在叶盘周围长出许多Km抗性愈伤组织,转入分化培养基分化后,再转入生根培养基3－4周,获得完整植株(Fig.3)。经PCR扩增实验鉴定,转化愈伤组织的阳性率达到83.8％(Fig.2)。多次重复实验结果表明,该转化系统与以往的文献报道相比,其遗传转化率大大提高。抗性愈伤组织的平均转化率高达56.2%,最终得到的再生转化植株的比率达19.9%。其中,毛白杨叶盘经戳伤处理,其转化率可提高至20~40% (Table 7)。利用此转化系统     

洋桔梗的转基因研究

以叶盘为外植体,通过农杆菌菌株C58Cl(pPMP90)介导,开展了用植物表达载体pK2-35S-GFP(含GFP基因)转化洋桔梗(Eustoma russellianum)的研究。洋桔梗叶盘用农杆菌浸染15-20min,在共培养基上与农杆菌共培养2d后,转移到分化培养基上诱导愈伤组织。10d后选取部分叶盘在紫外灯下观察GFP的荧光亮点,结果80%以上的叶盘都有GFP的荧光亮点,说明农杆菌对叶盘的感染效率很高。在分化培养基上红花洋桔梗叶盘不定芽分化频率约为30%,把分化培养基上形成的小苗转移到含有Km(20mg/L)的生根培养基上,进行生根诱导筛选具有Km抗性的转基因植株,统计结果说明红花洋桔梗的转化效率为2.4%。随机选取4株具有Km抗性的洋桔梗植株进行PCR检测,结果均为阳性,证明GFP基因已整合到洋桔梗基因组中,选取经PCR检测为阳性的植株叶片,用激光共聚焦显微镜观察,结果发现有GFP的绿色荧光出现在叶片细胞质中,说明叶片中有GFP蛋白的表达,转化试验成功。     

串叶松香草高效再生体系的建立与兔出血症病毒YL株外壳蛋白基因VP60对其遗传转化

通过对串叶松香草(Silphium perfoliatumL.)不同激素浓度配比的诱导分化实验,建立了串叶松香草离体培养高效再生体系,结果表明MS 6-BA(2.0mg/L) NAA0.1(mg/L)培养基可高效诱导愈伤组织和芽的分化,1/2MS IBA(0.1mg/L)培养基可快速诱导根的生成,形成再生植株。构建了植物表达载体pBI121-VP60,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导叶盘法转化串叶松香草以研究高效的串叶松香草转化体系,结果显示以农杆菌LBA4404为介导菌株、以叶片为转化外植体、3d预培养时间和3～4d共培养时间、400mg/L羧苄青霉素和40mg/L卡那霉素筛选浓度转化效果较好,并已筛选到两株拟转基因植株,为利用串叶松香草生产兔出血症病毒动物可食用疫苗建立了初步的技术基础。     

ACC合成酶基因及其反义基因对西瓜的遗传转化

以2日龄西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Mansfeld)无菌苗子叶为外植体,通过与根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)进行叶盘共培养建立了西瓜的遗传转化系统。所用根癌农杆菌中含有改建后分别携带嵌合NPTⅡ基因和番茄的ACC合成酶基因及其反义基因的质粒。外植体在MSA培养基(MS盐类、B_5维生素、1.0mg/L BA、0.2mg/L IAA)上预培养3～4d后,与根癌农杆菌共培养4d,随后转移外植体至附加100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的MSA培养基上筛选转化芽。将带芽外植体移入含有100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的伸长培养基(MS 0.2mg/L KT)上进行芽伸长,切取2～3cm高的伸长芽移入生根培养基(1/2MS 0.1mg/L NAA)生根。Southern blot结果证明获得转基因植株,乙烯释放指标表明转入的正义和反义ACC合成酶基因得到不同程度的表达。     

根癌农杆菌介导蓝猪耳转化的影响因素研究

研究了根癌农杆菌介导蓝猪耳转化的影响因子。结果表明,以蓝色花类型蓝猪耳5~6周的叶片为外植体,在OD₆₀₀为0.5~0.6的活化菌液中浸染5~10min,暗培养4d后,在愈伤组织诱导培养基(MS+BA 1.0mg/L+2,4-D 0.1mg/L)上生长14d,获得抗性愈伤组织;经芽诱导培养基(1/2MS+BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L)培养28d得到抗性芽;生根培养基(1/2MS)上培养14d得到抗性植株。经PCR检测证实外源基因已整合到蓝猪耳基因组中,转化率达13%~14%。Cef和Hyg浓度对转化影响较大,转化的不同阶段其适宜浓度不同。     

高效烟草遗传转化体系的建立及甜蛋白基因的导入

以烟草无菌茁叶片为外植体,通过根癌农杆菌LBA4404介导法,将Thamnatin基因导人烟草中,经梯度卡那霉素(Kana-mycin,Km)筛选,获得可在含75mg／L、100mg／L Km选择生根培养基上再生的抗性植株,其中部分Km抗性植株经PCR检测为阳性,转化率为31．3％,初步鉴定已成功地建立了烟草遗传转化系统,为进一步探讨甜蛋白在植物中的转化和表达情况奠定基础。     

农杆菌介导的大豆高频遗传转化

大豆(Glycine max(L.)Merrill)遗传转化目前常用的两种方法为农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化,但这两种转化系统都存在转化频率低、难于重复及依赖于特定的基因型等问题.为了提高农杆菌介导的大豆子叶节的转化频率,采用了一种基于bar基因作为筛选标记基因的固体-液体筛选系统,与农杆菌共培养3d的大豆子叶节在MS添加2 mg/L 6-BA和5 mg/L的glufosinate的筛选培养基培养2周后,再转到含有0.01 mg/L TDZ和2mg/L glufosinate的液体培养基中筛选,并每周更换一次培养液.得到的再生芽首先经GUS分析为阳性后再转入生根培养基得到完整转化植株,然后通过Southern杂交分析证实外源基因整合到大豆基因组,转化植物含有1～2个基因拷贝数.该转化系统具有转化频率高、转化周期短以及不依赖于大豆基因型等优点,对影响该转化系统的一些因子进行了讨论.     

农杆菌介导的大豆高频遗传转化

大豆(Glycinemax(L.)Merrill)遗传转化目前常用的两种方法为农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化,但这两种转化系统都存在转化频率低、难于重复及依赖于特定的基因型等问题。为了提高农杆菌介导的大豆子叶节的转化频率,采用了一种基于bar基因作为筛选标记基因的固体-液体筛选系统,与农杆菌共培养3d的大豆子叶节在MS添加2mg/L6-BA和5mg/L的glufosinate的筛选培养基培养2周后,再转到含有0.01mg/LTDZ和2mg/Lglufosinate的液体培养基中筛选,并每周更换一次培养液。得到的再生芽首先经GUS分析为阳性后再转入生根培养基得到完整转化植株,然后通过Southern杂交分析证实外源基因整合到大豆基因组,转化植物含有1~2个基因拷贝数。该转化系统具有转化频率高、转化周期短以及不依赖于大豆基因型等优点,对影响该转化系统的一些因子进行了讨论。     

农杆菌介导的日本落叶松胚性细胞遗传转化研究

基于体细胞胚胎发生技术平台,利用携带pSuper1300+质粒,以潮霉素为筛选标记基因的农杆菌GV3101介导日本落叶松遗传转化,对植物受体材料生理状态、农杆菌浓度和浸染时间以及共培养时间等影响因素进行了研究、分析和讨论.结果表明:综合优化各影响因素,生长旺盛的日本落叶松胚性细胞,经浓度为0.4(OD600)的农杆菌浸染10min,共培养2d,再用含400mg/L的头孢霉素的液体培养基清洗脱菌,然后在含400mg/L的头孢霉素固体培养基上恢复培养,并置于含5mg/L潮霉素的固体培养基上多次筛选,最终共获得54个抗性细胞系,转化率平均为0.94个/g.PCR检测鉴定,所有抗性细胞系均为阳性转化体,并排除了农杆菌污染导致的假阳性.研究建立并优化了农杆菌介导的日本落叶松遗传转化技术,为进行遗传改良和基因功能鉴定提供有利平台.     

苏云金杆菌内毒素蛋白基因转入葡萄胚性愈伤组织细胞及转基因植株再生的研究

以葡萄的胚性愈伤组织作为农杆菌介导,Ti质粒转化材料,利用共培养法将苏云金杆菌内毒素蛋白基因转入葡萄胚性愈伤组织细胞,通过胚状体发生途径再生转基因植株。实验发现:80μmol/L的乙酰丁香酮诱导处理农杆菌和葡萄愈伤组织后可将转化效率提高50倍。OD值为0.8的农杆菌菌液稀释8—10信后与在G培养基预培养10天的胚性愈伤组织共培养2—3夭,Ti质粒对葡萄愈伤组织细胞的转化效率可达50%左右。筛选得到的转基因植株在含Km 30 mg/L的选择培养基上继代存活6个月,生长正常;提取叶片染色体DNA做Southern blot,杂交结果为阳性。将转基因植株各部分切段置于含Km 50 mg/L的选择培养基上,能够脱分化产生抗性愈伤组织并能增殖。     

带内含子卡那霉素抗性基因双元载体构建及烟草转化

农杆菌介导法是植物基因转化的常用方法,然而由于筛选培养基中常用的抗生素头孢霉素和羧苄青霉素具有类植物激素活性,影响外植体的再生和转化频率。将一个植物的内含子插入卡那霉素抗性基因编码区的N端,合成了一个带内含子的卡那霉素抗性基因。构建带该基因的植物双元表达栽体pYP1202并转化烟草,受侵外植体在含卡那霉素50～200mg/L的选择培养基中抗性芽分化频率不受卡那霉素浓度影响,然而具有GUS活性的转化子占分化芽的比例却随着卡那霉素浓度的增加而升高。当培养基中加入500mg/L羧苄青霉素后受侵外植体产生的抗性芽频率比单一的卡那霉素筛选提高近1倍,高达91.4％,然而具GUS活性的转化子占抗性芽的比例仅有26.7％,在200m/L的卡那霉素筛选下,比例升至93.3％。用带内含子卡那霉素抗性基因构建的植物表达载体转化植物可以减少假抗性芽的产生。     

根癌农杆菌介导GUS基因对白桦转化的研究

本文报道了根癌农杆菌介导GUS基因转化白桦叶盘的研究方法,对转化过程中各种因素进行了全面探讨,结果表明:白桦叶盘对卡那霉素的敏感实验,得出最适筛选浓度为50mg/l;对头孢霉素和羧苄青霉素的抑菌实验,最适抑菌浓度为500mg/l;100μMAS的加入可将抗性不定芽的诱导率提高3倍;3~4d的预培是最适合叶盘转化的时间;10~20min是最适合叶盘浸染的时间;3~4d的共培养对于叶盘转化比较合理。在上述最适合的转化条件下,农杆菌介导的GUS基因对白桦叶盘的转化获得了抗性再生植株,转化率为2.8%。     

Transformation of Orychophragmus violaceus Using Agrobacterium tumefaciens And Regeneration of Transgenic Plants

ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＯｒｙｃｈｏｐｈｒａｇｍｕｓｖｉｏｌａｃｅｕｓＵｓｉｎｇＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓＡｎｄＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｒａｎｓｇｅｎｉｃＰｌａｎｔｓａ￥ＺＨＯＵＪｉ－ｍｉｎｇ（周冀明）;ＷＥＩＺｈ...     

根癌农杆菌介导的金发草遗传转化条件的优化

金发草(Pogonatherum paniceum)是一种多年生岩生草本植物,在生态恢复和景观建设中起着重要的作用。利用根癌农杆菌介导转化金发草胚性愈伤组织,通过GUS(β-葡萄糖苷酸酶)瞬时表达率研究菌液浓度、浸染时间、乙酰丁香酮(AS)浓度、葡萄糖浓度、共培养时间等因素对金发草转化的影响,并利用确定的最佳条件将GUS基因转入金发草,获得稳定表达转化植株。结果表明:菌液浓度(OD₆₀₀)为0.6,浸染时间为10min,添加20mg/L的乙酰丁香酮(AS)和10g/L的葡萄糖,共培养时间5d为最佳条件,GUS瞬时表达率最高。经过抗性筛选后最终获得阳性转基因植株频率为57%。再生植株经GUS染色和PCR检测证明,GUS基因已成功整合到金发草基因组中。此转化体系的建立为金发草的遗传改良及相关功能基因的研究奠定了基础。     

Transformation of Brassica napus Using Agrobacterium tumefaciens and Regeneration of Transgenic Plants

Seeds of Brassica napus L. cv. "Yunbei 2" were surface-sterilized and germinated on hormone-free MS medium. After 4—5 days the cotyledons were excised in such a way that each has a 1—2 mm petiole was remained at its base. These cotyledons were used as the explants for tissue culture and genetic transformation. This paper first deals with the improvement of the medium for shoot regeneration. Of the elements tested, AgNO3 and carbenicillin enhanced shoot regeneration. The highest frequency (52 %) was obtained on MS medium containing 4.5 mg/L BAP, 20 μmol/L AgNOa and 500 mg/L earbenicillin. An efficient gene transfer system based on the regeneration procedure was established. After 2 days of cocultivation with Agrobacterium tumefaciens strain A208SE (pTi T37-SE, pROA93), the explants were transferred onto selection medium containing 25 mg/L kanamycin. After 1.5 months shoots emerged from 27% of the explants inoculated. They were excised and transferred onto rooting medium containing 25 mg/L kanamycin and 200 mg/L cefotaxime which is better than carbenicillin for root induction. Whole plants were transplanted into pots, and grew well in the phytotron. Transformation was confirmed by β-glueuronidase assay and Southern blotting analysis.     

Transformation of Recalcitrant Melon (Cucumis melo L.) Cultivars is Facilitated by Wounding with Carborundum

Transformation of the recalcitrant melon (Cucumis melo L.) cultivars Kιrka?aç 637 and Noi Yarok was accomplished by wounding cotyledon explants by vortexing with carborundum prior to inoculation with Agrobacterium tumefaciens. The addition of silver nitrate to the regeneration‐selection medium reduced the transformation efficiency, as the percentage of the explants forming putative transgenic calli and bud‐like protuberances was decreased and no transgenic shoots were produced. Chimeric transgenic plants were obtained after the regeneration of putatively transformed callus, bud‐like protuberances, buds and shoots on selective medium with kanamycin. The treatments producing the most buds or shoots from explants after 30–40 days of cultivation were the most successful for the production of transgenic plants. Only treatments where explants were vortexed with carborundum produced transgenic melon shoots of either cultivar. Subculture every 18–20 days on fresh regeneration‐selection medium containing 50 mg/L kanamycin after either a relatively high (100 mg/L) or low level (50 mg/L) of kanamycin in the first regeneration‐selection medium was necessary for the successful transformation of cultivar Kιrka?aç 637. These techniques are now being used in breeding programs for the production of melon lines bearing resistances to zucchini yellow mosaic virus and cucumber mosaic virus, important viruses limiting agricultural production.     

PSAG12-ipt嵌合基因转化马铃薯体系的研究

以根癌农杆菌介导法将PSAG12-ipt嵌合基因导入马铃薯栽培品种,对影响马铃薯遗传转化的多种因素进行系统研究.结果表明:马铃薯茎段分化效率高于叶片,马铃薯愈伤诱导和芽分化最适培养基为MS+6-BA 0.25mg/L+NAA 0.25mg/L+2,4-D 0.25mg/L,添加1%Na2SO3能有效防止褐化;茎段愈伤诱导和分化苗生根最适的Kan浓度分别为50mg/L和75mg/L;外植体预培养2d,OD600为0.2～0.5的农杆菌浓度侵染8min、共培养3d后进行选择培养能有效地提高植株再生能力.用PSAG12和ipt双重PCR检测再生植株,阳性转化率为65.8%.Southern blotting结果表明,转基因植株多以单拷贝形式整合进马铃薯基因组中.     

金山绣线菊遗传转化体系的建立

以金山绣线菊愈伤组织为受体材料,采用组织培养的方法,在附加不同浓度TDZ的1／2MS培养基上诱导培养,获得再生植株。在附加0．03mg·L^-1 TDZ的培养基上获得了92．5％不定芽的再生率,且再生芽发育良好。选择抗生素筛选试验的结果表明：金山绣线菊愈伤组织对潮霉素较为敏感,在培养基中添加浓度为5～35mg·L^-1的潮霉素均对愈伤组织分化影响较大,潮霉素浓度为5mg·L^-1时,4N时间可使外植体全部褐化死亡;在培养基中添加0～100mg·L^-1的卡那霉素,不同浓度卡那霉素均对愈伤组织分化产生一定程度的影响,当卡那霉素浓度为80mg·L^-1时,愈伤组织基本不发生分化。由此确定卡那霉素为绣线菊遗传转化中适用的选择抗生素,最适选择压为80mg·L^-1。抑菌抗生素的筛选试验结果表明：200mg·L^-1的头孢霉素和200mg·L^-1。的羧苄霉素都能有效抑制农杆菌菌株LBA4404的生长,却对金山绣线菊愈伤组织的芽分化影响不大,可确定为适宜的抑菌抗生素。利用农杆菌介导法对金山绣线菊愈伤组织进行遗传转化,得到卡那霉素抗性植株164株,并初步确定预培养1d、菌液稀释10倍、侵染4min、共培养2d为金山绣线菊最优遗传转化体系,为金山绣线菊的基因工程育种奠定基础。     

Transformation of Populus tomentosa with Insecticidal Cowpea Proteinase Inhibitor Gene

Cowpea trypsin inhibitor (CpTI) gene, an insecticidal gene, was introduced into poplar ( Populus tomentosa Carr. ) by gene transformation mediated by Agrobacterium tumefac/ens (Smith et Townsend) Conn. The influences on regeneration and transformation frequency of poplar by the concentration and addition of kanamycin were compared. Kanamycin resistant (Kmr) plantlets were obtained by 3 -4 cycles screening in selective condition. The ability of leaf regeneration and shoot subculture and rooting from the transformed and non-transformed plants in the presence of 50 mg/L kanamycin was examined. The presence of CpTI gene in the transgenic plants were confirmed by PCR and PCR-Southern blot. Assay on proteinase inhibition activity demonstrated that leaf protein extracts of the transgenic poplar showed higher inhibition activity against trypsin than that of control plants.     

青菜的高效再生和农杆菌介导B.t.及CpTI基因的转化

分别对培养基中适宜的激素组成和AgNO3 添加浓度进行研究 ,建立了青菜下胚轴和子叶外植体的高效再生系统 ,青菜品种“矮抗青”的最高芽分化频率下胚轴可达 6 5 % ,子叶为 5 2 %左右。在此基础上 ,对影响转化频率的不同因素进行了探讨 ,共获 94株卡那霉素抗性植株。对转基因植株总DNA的Southernblot ting分析证明 ,B .t .基因和CpTI基因已整合到青菜植株的细胞核基因组中。经过抗虫性筛选试验 ,从转基因植株的T3 代筛选到 7个转B .t.基因的抗虫纯合株系和 5个转CpTI基因的抗虫纯合株系 ,并进入田间小区青菜抗虫新品种试验