杂交后代中转基因小麦外源1Ax1基因的遗传

高分子量麦谷蛋白亚基1Ax1基因是决定小麦加工品质的主效基因之一,在小麦胚乳中增加1Ax1基因的表达量可以提高其加工品质,这对于小麦的品质改良具有重要意义。采用外源1Ax1基因超量表达的转基因小麦‘B102-1-2’为父本,常规小麦品种‘鄂麦12’和‘川89-107’为母本进行杂交试验。采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F1代、F2代的HMW-GS组成,从而研究转基因小麦‘B102-1-2’中外源品质基因1Ax1表达的遗传规律。研究结果表明:外源基因有效地整合进入主栽小麦的基因组中,并且正确表达,在F2代中表现出15∶1的分离比,遵循孟德尔遗传模式,这对于杂交育种策略的选择制订具有指导意义。     

转基因小麦外源优质亚基基因的杂交转育研究

在获得外源品质基因1Dx5和1Ax1超量表达的转基因小麦的基础上,利用小麦转基因品系‘B72-8-11b’和‘B102-1-2’为父本,主要以湖北省栽培品种‘鄂麦12’为母本,配置杂交组合。杂交后代中采用系谱选择法,结合HMW-GS鉴定,研究了转基因小麦外源品质基因在F1、F2、F3、F4代的传递,并筛选出外源1Dx5或1Ax1基因保持超表达的2个新型转基因株系;同时证明了将外源品质基因向栽培品种转育,是提高小麦优质亚基含量和提高HMW-GS总量的有效方法之一。     

小麦条锈菌国际鉴别寄主Vilmorin23的抗条锈病基因YrV23微卫星标记

Vilmorin23是小麦条锈菌国际鉴别寄主和国际上重要抗源材料。采用SSR技术,利用由Vilmorin23为基因供体转育而成的小麦抗条锈近等基因系Taichung29*6/YrV23,选用YrV23所在2B染色体上的55对SSR引物,对Taichung29*6/ YrV23及其轮回亲本Taichung29和抗性基因供体Vilmorin23的基因组DNA进行PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳分析。结果显示,引物Xwmc356在近等基因系与轮回亲本间扩增出特异性DNA片段,经F₂代群体150个抗、感单株检测证实,该片段位点与抗条锈病基因YrV23有连锁关系,遗传距离为9.4 cM。Xwmc356可作为抗条锈基因YrV23的SSR标记。      

紫花含笑(♀)与灰岩含笑(♂)及其杂种F1代叶表皮微形态和叶结构的比较观察

通过比较观察紫花含笑(♀)和灰岩含笑(♂)及其杂种F₁代叶表皮微形态和叶结构发现,紫花含笑和灰岩含笑在叶表皮微形态及叶解剖结构方面有很大差异。杂种F₁代个体间在叶表皮微形态及叶解剖结构方面变异很大,为连续的数量遗传;其中57.7%以上的杂种F₁代气孔密度高于父母本。杂种F₁代矮化型植株叶片气孔密度较小,推测其抗寒性较强,可以通过进一步杂交改良,获得矮化型的盆栽含笑新品种。观察结果可为深入探讨含笑属种间杂种F₁代的遗传变异,并从这些杂种F₁代中选育观赏新品种积累科学资料。     

SDS-PAGE分析转基因小麦与主栽小麦杂交后代的高分子量麦谷蛋白亚基

目的:高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)1Ax1、1Dx5是对小麦面包烘烤品质有重要影响的优质亚基。将转基因小麦株系与普通小麦栽培品种常规杂交并快速筛选后代,以选育含有外源优质亚基的主栽小麦品系。方法:将分别含有1Ax1、1Dx5亚基的转基因小麦株系B102-1-2、B73-6-1与3种普通小麦主栽品种鄂恩1号、鄂麦12号、日喀则8号常规杂交,用不连续SDS-PAGE方法鉴定12组杂交组合(正反交)F1代311颗籽粒的HMW-GS。结果:不连续SDS-PAGE分析大量子代带型,能够快速鉴定筛选出具有优质亚基的株系,转基因获得的外源优质HMW-GS基因在大部分F1子代中能够共显性遗传。结论:常规杂交育种能使外源基因有效地整合进主栽小麦的基因组中,进一步分析后代遗传的稳定性和遗传规律就可以培育出优质的新品种;不连续SDS-PAGE快速筛选优质亚基的株系具有可操作性和实用性。     

利用转基因标记NPTⅡ快速、规模化纯合转基因番茄

利用卡那霉素喷施方法对带有NPTⅡ标记基因和双价外源基因(烟草渗调蛋白基因AP24和菜豆几丁质酶基因Chi)的转基因番茄的3个世代在温室或田间环境进行规模化筛选,成功获得8个单拷贝转基因纯合植株。含有单个拷贝NPTⅡ标记基因的转基因株系后代,对卡那霉素的抗感分离符合3:1的孟德尔分离比例,T₂代中一些株系表现为对卡那霉素全抗,表明这些株系的外源基因已经纯合,这一结果在T₃代中进一步得到证实。但对于含有两个拷贝外源基因的转基因株系,外源基因的遗传则比较复杂。同时,结合Km喷施和多重PCR技术对外源基因的异常遗传进行了初步分析。用PCR分析进一步证实了该方法的准确性,该方法是对转基因番茄进行大规模、快速遗传分析的理想方法。     

无载体框架序列转基因小麦中外源1Ax1基因表达框的遗传分析

为了研究无载体框架序列转基因小麦中转基因表达框的遗传规律,选育稳定表达的转基因株系,利用基因枪介导1Ax1基因的最小表达框转化得到了转基因小麦,对其后代转基因植株中1Ax1基因表达框的遗传进行了分析,结果表明：无载体框架结构的1Ax1基因在转基因后代中稳定遗传,在T1代中呈现3:1的分离,遵从孟德尔遗传模式;SDS－PAGE分析表明其中部分转基因后代分离出新的高分子量蛋白亚基分子量略低于1Dx5亚基。     

鲜食番茄果实中番茄红素含量的主基因－多基因混合遗传分析

选择2个番茄红素含量显著不同的鲜食番茄品系,通过P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂6世代联合分析法,研究分析了番茄红素的遗传规律。结果表明：番茄红素的遗传符合一个主基因和加性－显性－上位性多基因模型,主基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为6.85%、34.78％和58.33％,多基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为58.48％、30.69％和0。      

cryIAc基因在转基因玉米中的遗传规律及对抗虫性影响

旨在研究目的基因在转基因植株和后代植株(株系)中的遗传规律及其对转化植株抗虫性的影响。以花粉介导法将cryIAc基因导入玉米自交系‘郑58’和‘昌7-2’,对转化植株及其后代株系进行分子检测和田间抗虫鉴定。结果表明:(1)转化‘郑58’和‘昌7-2’,T1代分别获得转基因植株24和41个,转化率高达20%以上;(2)转基因T2代、杂交F2代及回交1代(B1)的分子检测结果证明,外源基因的遗传符合孟德尔的3∶1、3∶1和1∶1的遗传分离规律;(3)连续多带的分子检测结果还表明,外源基因可稳定遗传并有效表达,表达水平在9.8-14.3 ng/g叶片鲜重之间;(4)抗虫鉴定结果显示,在阴性对照全部感虫情形下,转基因纯合株系仍表现出较高抗虫活性;(5)此外,回交试验结果还证明外源基因通过杂交可传递给下一代;(6)最终经筛选得到SZ003、SZ005、SC001、SC004和SC007五个高抗虫转基因株系。结果表明,花粉介导法是一种高效、快捷的转化方法,cryIAc基因导入玉米自交系植株后赋予和提高了转基因植株的抗虫活性。     

外源基因在一个转基因水稻四倍体变异株系中的遗传行为

在基因枪介导转化的转基因水稻植株中发现1个四倍体变异株系XIP-4N．该变异株系T₀代植株中转基因的整合模式与二倍体转基因株系XIP-2N相同,并且二者来自同一转化体系,推测XIP-4N株系是转化后的水稻愈伤组织在细胞有丝分裂过程中发生染色体加倍产生的．对外源筛选标记基因bar和非筛选基因cecropinB在转基因株系XIP-4N和XIP-2N中的遗传行为进行了比较研究．在二倍体转基因株系XIP-2N中,bar和cecropinB基因的Southern整合模式从T₀到T₂代遗传稳定,单位点整合的bar基因按孟德尔单基因显性方式向后代传递．四倍体转基因株系XIP-4N中外源基因遗传行为复杂,单位点整合的bar基因（Basta抗性）T₁代按15∶1分离,T₂和T₃代中分离行为复杂,而且bar和cecropinB基因的整合模式遗传不稳定．同源四倍体水稻植株减数分裂过程中染色体结构变异、转基因相关位点DNA片段的遗传重组与修饰,以及由此导致配子的育性降低,可能是导致外源基因遗传行为复杂的主要原因．转基因四倍体水稻变异株系XIP-4N携带易于检测的bar基因,为研究同源四倍体水稻的遗传和生殖机理提供了好材料．     

Inheritance and Expression of Copies of Transgenes 1Dx5 and 1Ax1 in Elite Wheat （Triticum aestivum L.） Varieties Transferred from Transgenic Wheat through Conventional Crossing

To study the inheritance and expression of multiple copies of transgenes from transgenic wheat lines, three crosses between transgenic wheat lines B72-8-11b and B102-1-2 and Chinese elite wheat varieties Chuan89-107 and Email 8 were carried out. Chuan89-107×B72-8-11b, Chuan89-107×B102-1-2 and Email 8×B72-8-11b, and F_1 plants were selfed or backcrossed to obtain different generation populations. Protein analysis in grains of F_1 and F_2 and backcross progenies of BC_1F_1, BC_1F_2, BC_1F_3, BC_2F_1, BC_2F_2 and BC_2F_3 by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis showed that the transgenes lDx5 and lAx1 were expressed and segregated in the target wheat according to Mendelian laws. A range of lDx5 expression levels were observed in the progenies of Chuan89-107×B72-8-11b and Emai 18×B72-8-11b, but the expression levels of lAx1 in progenies of Chuan89-107×B102-1-2 rarely changed. It suggested that the two foreign genes had different mechanisms of expression in the cross progeny, even though they were produced in the same way and the foreign lDx5 gene of 5-10 copies had the more complicated expression mechanism than the lAx1 gene of 4-5 copies.     

拟南芥AtDAD1超量表达植株对H2O2抗性的研究

构建拟南芥AtDAD1超量表达载体,以农杆菌介导的方法转化拟南芥哥伦比亚生态型,比较AtDAD1超量表达植株和野生型植株表现型的差异,以及两者对H₂O₂抗性的不同。实验显示,AtDAD1转基因拟南芥生长较野生型拟南芥更为强壮,对高浓度H₂O₂有较强的耐受力。测定两者糖含量,发现AtDAD1转基因拟南芥叶片糖的含量明显高于野生型拟南芥叶片。以上结果表明,AtDAD1基因可能参与植物生长发育,并可能在拟南芥抵抗凋亡的过程中发挥重要的作用。     

云南小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dy12*的分离

通过SDS-PAGE分析,从云南小麦中鉴定出一个电泳迁移率比高分子量麦谷蛋白亚基1Dy12稍快的亚基1Dy12^*。利用Glu-Dy位点特异引物对1Dy12^*基因编码区进行了克隆和序列测定。1Dy12^*基因全长为1980bp,编码658个氨基酸。氨基酸序列比较结果表明:与亚基1Dy12相比有3个氨基酸的差异和1个二肽(GQ)的缺失,与亚基1Dy10相比有15个氨基酸的差异、2个六肽(IGQGQQ)的插入以及1个二肽(GQ)的缺失。这表明1Dy12^*亚基是一个新型高分子麦谷蛋白亚基,其对小麦加工品质的影响正在评价中。     

The Interactive Effects of Transgenically Overexpressed 1Ax1 with Various HMW-GS Combinations on Dough Quality by Introgression of Exogenous Subunits into an Elite Chinese Wheat Variety

Seed storage proteins in wheat endosperm, particularly high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GS), are primary determinants of dough properties, and affect both end-use quality and grain utilization of wheat (Triticum aestivum L). In order to investigate the interactive effects between the transgenically overexpressed 1Ax1 subunit with different HMW-GS on dough quality traits, we developed a set of 8 introgression lines (ILs) overexpressing the transgenic HMW-glutenin subunit 1Ax1 by introgression of this transgene from transgenic line B102-1-2/1 into an elite Chinese wheat variety Chuanmai107 (C107), using conventional crossing and backcrossing breeding technique. The donor C107 strain lacks 1Ax1 but contains the HMW-GS pairs 1Dx2+1Dy12 and 1Bx7+1By9. The resultant ILs showed robust and stable expression of 1Ax1 even after five generations of self-pollination, and crossing/backcrossing three times. In addition, overexpression of 1Ax1 was compensated by the endogenous gluten proteins. All ILs exhibited superior agronomic performance when compared to the transgenic parent line, B102-1-2/1. Mixograph results demonstrated that overexpressed 1Ax1 significantly improved dough strength, resistance to extension and over-mixing tolerance, in the targeted wheat cultivar C107. Further, comparisons among the ILs showed the interactive effects of endogenous subunits on dough properties when 1Ax1 was overexpressed: subunit pair 17+18 contributed to increased over-mixing tolerance of the dough; expression of the Glu-D1 allele maintained an appropriate balance between x-type and y-type subunits and thereby improved dough quality. It is consistent with ILs C4 (HMW-GS are 1, 17+18, 2+12) had the highest gluten index and Zeleny sedimentation value. This study demonstrates that wheat quality could be improved by using transgenic wheat overexpressing HMW-GS and the feasibility of using such transgenic lines in wheat quality breeding programs.     

牡山羊草Aegilops juvenalis Puroindoline b基因的克隆

Puroindoline a(Pina)和puroindoline b(Pinb)是控制小麦籽粒硬度的主效基因。根据已报道的小麦Pinb基因的保守序列,设计合成了一对特异性引物,对六倍体牡山羊草Aegilops juvenalis(UUMMDD)的基因组DNA和胚乳cDNA进行Pinb基因扩增、克隆和序列测定,发现了两个新型Pinb等位基因Pinb-allele-1和Pinb-allele-2。该基因全长360 bp,编码119个氨基酸残基。它编码的蛋白和麦类作物Puroindoline B(PinB)的成熟蛋白有非常高的同源性,具有麦类作物PinB蛋白所特有的WPTKWWK的色氨酸结构域和10个半胱氨酸所形成的5个二硫键结构。与软粒小麦cv.Capitole的Pinb-D1a相比较,其核苷酸同源性为93.1%、93.3%,氨基酸同源性为90.8%、92.4%。Pinb-allele-1和Pinb-allele-2分别含有11和9个氨基酸变异位点。RT-PCR证实了Pinb-allele-2基因在籽粒胚乳中的表达。Southern Blot分析结果表明,牡山羊草中含有两个拷贝的Pinb基因,其中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因。     

HrpN基因在毕赤酵母中的克隆表达与活性检测

将hrpN基因插入毕赤酵母表达载体pPIC6αA的醇氧化酶(AOX1)启动子下游,构建重组表达载体pPIC6αA-hrpN,经电击转化毕赤酵母菌株X-33和杀稻瘟素筛选,得到高效分泌表达harpinEa的毕赤酵母菌株。经初步纯化、SDS-PAGE分析和生物测定,结果显示,诱导96h的此重组菌大量表达harpinEa,表达产物具有诱导烟草超敏感反应的功能,活性高于在大肠杆菌中表达的harpinEa。