靶标昆虫杨扇舟蛾对转Bt基因741杨胁迫效应的SSR分析

应用SSR分子标记技术,研究了以不同抗性转基因741杨为食物的杨扇舟蛾实验种群的遗传分化,探讨以转Bt基因杨树作为食物对靶标昆虫的胁迫效应.利用筛选出的10对引物,分别对经取食转基因741杨高抗品系‘Pb29’、中抗品系‘Pb17’及未转基因杨(对照)筛选出的杨扇舟蛾实验种群进行遗传多样性和遗传分化研究.结果表明: 10对引物共检测到76条等位基因,平均等位基因7.6个,平均有效等位基因为2.2,平均观测杂合度为0.5167,平均期望杂合度为0.5167,平均多态位点百分率达96.7%.经取食转基因741杨筛选出的杨扇舟蛾实验种群的遗传多样性水平显著高于未转基因种群,且取食转基因741杨的杨扇舟蛾与CK样本间的遗传相似性最低,表明经取食转Bt基因杨树的杨扇舟蛾实验种群遗传多样性有增高趋势.基于SSR分析,转基因741杨对杨扇舟蛾实验种群的胁迫筛选效应明显.     

靶标昆虫杨扇舟蛾对转Bt基因741杨胁迫效应的SSR分析

应用SSR分子标记技术,研究了以不同抗性转基因741杨为食物的杨扇舟蛾实验种群的遗传分化,探讨以转Bt基因杨树作为食物对靶标昆虫的胁迫效应.利用筛选出的10对引物,分别对经取食转基因741杨高抗品系‘Pb29’、中抗品系‘Pb17’及未转基因杨(对照)筛选出的杨扇舟蛾实验种群进行遗传多样性和遗传分化研究.结果表明: 10对引物共检测到76条等位基因,平均等位基因7.6个,平均有效等位基因为2.2,平均观测杂合度为0.5167,平均期望杂合度为0.5167,平均多态位点百分率达96.7%.经取食转基因741杨筛选出的杨扇舟蛾实验种群的遗传多样性水平显著高于未转基因种群,且取食转基因741杨的杨扇舟蛾与CK样本间的遗传相似性最低,表明经取食转Bt基因杨树的杨扇舟蛾实验种群遗传多样性有增高趋势.基于SSR分析,转基因741杨对杨扇舟蛾实验种群的胁迫筛选效应明显.     

转蜘蛛杀虫肽与Bt毒蛋白C肽基因小黑杨对杨扇舟蛾的抗性

为评价转蜘蛛杀虫肽与Bt毒蛋白C肽融合蛋白基因小黑杨对杨扇舟蛾Clostera anachoreta (Fabricius)的抗性,采用苗木套笼饲喂法和石蜡切片法,对取食转基因小黑杨的杨扇舟蛾幼虫的发育、死亡情况和中肠结构进行了研究。结果表明,杨扇舟蛾幼虫分别取食TT3（转基因无性系3）、TT1（转基因无性系1）和CK（非转基因对照）小黑杨后 总历期依次为35.63天、30.39天和28.74天,幼虫化蛹率依次为12.1%、29.3%和44.3%,平均蛹重依次为0.1077 g、0.1714 g和0.1893 g。转基因小黑杨能明显延长杨扇舟蛾幼虫的发育历期,降低化蛹率和蛹重。同时,转基因小黑杨有抑制幼虫蜕皮、增加其死亡率和致蛹畸形的作用,且能破坏幼虫中肠,使中肠细胞排列松散、肠腔食物减少、中肠变形,其破坏作用随时间延长而加剧。一般来讲,TT3对杨扇舟蛾的各种影响作用均大于TT1。     

抗虫转基因银河杨的生长特性和抗虫性

以非转基因银河杨(Populus alba×Populus hopeiensis)为对照,对抗虫转基因银河杨抗虫基因Cry3A的稳定性,转基因银河杨的物候期、生长状况和抗虫性进行研究。结果发现,Cry3A基因整合稳定,在根、茎、叶中RNA和蛋白水平均有表达,不同组织中Bt蛋白水平差异显著,茎中Bt蛋白水平最高。抗虫转基因银河杨的物候期、生长状况未发生显著变化,但表现出显著的抗虫性。     

遗传转化KN1基因促进毛果杨外植体再生

已有研究表明玉米同源异形盒(homeobox)基因Knotted1(KN1)超量表达会导致转基因烟草、拟南芥和番茄等植物中细胞分裂素含量增加,提高转化效率。由于木本植物遗传转化困难,且毛果杨可作为木本植物研究的模式植物,因此,本研究利用农杆菌介导法,将35S启动子驱动的玉米KN1(35S::KN1)基因导入毛果杨,并分析KN1基因表达对毛果杨再生率的影响。研究结果表明,经GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,KN1基因已经成功导入毛果杨幼苗;KN1基因对毛果杨外植体愈伤诱导率影响不明显,但单个外植体芽诱导率比对照高0.96倍,毛果杨的再生频率明显提高;与移栽成活的野生对照植株相比,转化KN1基因植株出现叶片变小,叶色变深,在叶片边缘产生裂片,分枝增加,无顶端优势等特殊表型。本研究中KN1基因引起转化植株表型变化,因此在毛果杨的遗传转化中,可作为一种有效的正向选择标记基因。     

转不同rol基因741杨株系相关性状比较分析

对已转入rolB、rolC基因741杨株系进行分子检测,并对其根系生长状况、苗高、叶绿素a和b、叶绿素荧光以及内源激素等指标进行测定。结果表明,转rolB、rolC基因741杨各株系发根率、发根量均高于未转基因对照。转rolB基因741杨株系苗高与对照无显著差异,叶绿素a、b含量上升,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT含量上升,ABA含量下降。转rolC基因741杨各株系顶端优势减弱,植株矮化,叶绿素a、b含量降低,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT、ABA含量上升。总体比较,转rolB基因741杨株系生根率,叶绿素a、b含量,PI值、ZT和IAA含量均高于转rolC基因741杨株系。     

BA对大麦花药培养中药壁的衰退和植株再生频率的影响

用含20ppm 6-BA的0.1％吐温-80溶液喷施花粉为单核前期的大麦上部叶片和穗部,明显影响大麦花药培养效率。实验结果表明:1)BA处理可明显延缓培养花药的药壁衰退进程。2)BA处理后的花药,在培养期间,其死亡的花粉数比对照大大减少,相反其双核或多核的花粉数比对照明显增加。3)BA处理虽然没有促进大麦花粉愈伤组织的诱导率,但显著地促进愈伤组织的生长。提高愈伤组织成长率,增加可转入分化培养的愈伤组织块数。4)BA处理促进愈伤组织的再分化,尤其是绿苗的分化。     

Cu2+对小麦花药脱分化和再分化特性的影响

以3个普通小麦杂交组合的F1群体为材料,研究了小麦花药离体培养中Cu2 对花药组织脱分化和再分化特性的影响.结果表明,诱导培养基中的Cu2 对小麦花药愈伤组织的诱导及再分化均有影响,均表现为低浓度下的促进作用和高浓度下的抑制作用,最适Cu2 浓度为0.15μmol/L.在该浓度下,3个供试材料的出愈率分别比对照提高了239.14%、214.72%和80.00%,反应率分别比对照提高了156.70%、151.86%和65.96%,绿苗分化率分别比对照提高了200.05%、241.87%和333.49%.再分化培养基中的Cu2 对小麦花药愈伤组织的再分化有明显的负向效应,3个供试材料中,均以不附加Cu2 的对照的绿苗分化率最高,分别为70.00%、66.67%和39.29%,附加不同浓度的Cu2 后,绿苗分化率显著下降.     

转基因油菜后代的农艺性状表现及其抗虫性研究

以农杆菌介导法转几丁质酶基因和蝎毒蛋白基因的晋4和H165油菜种子为试材.采用PCR检测、农艺性状调查、田间抗虫鉴定等技术,对转基因植株及其后代进行了选育研究.T1、T2和T3代材料的PCR检测结果显示目的基因在转基因植株及其后代中可稳定遗传;抗虫鉴定结果证明转基因油菜植株的抗虫性得到提高,转基因株系的被害率、被害程度明显小于相应对照,转基因株系中菜粉蝶幼虫的存活率低于对照,而且存活虫的发育进程比对照缓慢;农艺性状调查结果证实,转基因手段对油菜植株的角果数、角粒数和千粒重等性状没有太大影响.根据上述结果,在T3代时,筛选得到J5-1、J5-2、H5-1和H11-1四个纯合的转基因油菜株系.     

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明:转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。     

转AtNHX1基因杨树Tr品系的耐盐性研究

以不同盐分强度处理欧美107杨(Populus × euramericana ‘Neva’) (Wt)和转拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtNHX1欧美107杨新品系(Tr)幼苗, 揭示Tr和Wt两品系幼苗耐盐性的差异, 探索拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtNHX1对提高杨树耐盐能力的效应。结果表明: 低盐处理下, Wt植株生长明显受到抑制, 其干重显著低于对照, 盐分强度加大后, 抑制作用更大, 其干重只有对照的50%; 而Tr植株在低盐处理下干重与对照差异不显著, 高盐处理时其干重为对照的74%。同时, 不同盐度处理下, Tr的干重均显著高于Wt, 且随着盐度升高, 两品系间植株干重差异增大。盐处理后, Tr植株叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量均显著高于Wt, 并能维持较高的净光合速率(P_n)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m); 在盐处理下虽然Tr叶片和根系均较Wt积累了更多的Na⁺, 但同时也维持了更高的K⁺和K⁺/Na⁺比率, 而且叶片对K⁺选择性的运输明显高于Wt; 同时, Tr叶片MDA含量和电解质渗漏率显著低于Wt。可见, 在盐处理下转AtNHX1植株较未转基因植株维持了更高的生长量、光合色素、光合能力和叶片质膜稳定性, 说明AtNHX1的转入能够显著提高欧美107杨的耐盐性。     

杨树叶中Na^＋的积累与其耐盐能力的关系

以受体杨树品种‘107号’和转基因杨树‘18—1’的一年生枝条为材料,采用Hoagland营养液水培方法,检测二者植株生长以及根、茎、叶中Na^＋和K^＋含量变化的结果表明,在含100mmol·L^-1NaCl的Hoagland营养液中,二者的生长速度都受到明显抑制,但后者的受抑程度较小;叶中Na^＋含量呈持续增加趋势,9d后其叶中的Na’含量显著高于前者。在二者叶片枯萎程度相同的情况下,‘18—1’叶中的Na^＋含量是‘107号’的1．6倍左右。在4mol．L^-1NaCl溶液中,它们的表皮细胞死亡率分别为42％和97％。说明后者比前者有更高的耐盐能力。     

转柽柳eIF1A基因烟草的耐盐性分析

目的:验证柽柳eIF1A基因的功能,为通过基因工程手段培育耐盐植物提供基础资料。方法:对转eIF1A基因的烟草和对照烟草进行不同浓度NaCl胁迫实验,测定其相对电导率、SOD活性和丙二醛含量,统计生根率、生长量和盐害程度。结果:转基因烟草的相对电导率、丙二醛含量均随盐浓度的增加而增大,但都较非转基因对照烟草低。SOD活性随着盐浓度的升高而升高,相同浓度NaCl胁迫下各转基因烟草的SOD活性均高于对照烟草的SOD活性。NaCl浓度为240mmol/L时,非转基因对照烟草不能生根,盐害指数高达67.7%;而转基因烟草均能生根,大部分转基因株系的生根率大于50%。结论:柽柳eIF1A基因的转化提高了烟草的耐盐性。     

烟草NTHK1基因提高杨树根系的耐盐性

以受体杨树‘107号’和转入NTHK1（Nicotiana tabacum histidine kinase-1）基因的‘18-1’及‘18-4’的水培苗为材料,不同浓度的NaCl胁迫12d后,发现‘18-1’及‘18-4’的根长和根重显著大于‘107号’。以离体根段为材料,在400mmol·L-1NaCl溶液中胁迫60min后,‘107号’的K＋外渗量比‘18-1’和‘18-4’分别高49.34%和19.68%;在400mmol·L-1KCl或NaCl胁迫30min,‘107号’的电解质外渗率（REL）显著大于‘18-1’和‘18-4’;等渗的30%PEG对离体根段的REL影响很小。在400mmol·L-1NaCl溶液中添加200～400mmol·L-1的KNO3或KCl能显著增加离体根段的REL,并使不同基因型的REL差异更大。这表明,测定离体根段的K＋外渗量和REL可以快速鉴定不同基因型杨树的耐盐潜力。     

Salt stress induced soybean <Emphasis Type="Italic">GmIFS1</Emphasis> expression and isoflavone accumulation and salt tolerance in transgenic soybean cotyledon hairy roots and tobacco

Effects of isoflavones on plant salt tolerance were investigated in soybean (Glycine max L. Merr. cultivar N23674) and tobacco (Nicotiana tabacum L.). Leaf area, fresh weight, net photosynthetic rate (Pn), and transpiration rate (Tr) of soybean N23674 plants treated with 80 mM NaCl were significantly reduced, while a gene (GmIFS1) encoding for 2-hydroxyisoflavone synthase was highly induced, and isoflavone contents significantly increased in leaves and seeds. To test the impact of isoflavones to salt tolerance, transgenic soybean cotyledon hairy roots expressing GmIFS1 (hrGmIFS1) were produced. Salt stress slightly increased isoflavone content in hairy roots of the transgenic control harboring the empty vector but substantially reduced the maximum root length, root fresh weight, and relative water content (RWC). The isoflavone content in hrGmIFS1 roots, however, was significantly higher, and the above-mentioned root growth parameters decreased much less. The GmIFS1 gene was also transformed into tobacco plants; plant height and leaf fresh weight of transgenic GmIFS1 tobacco plants were much greater than control plants after being treated with 85 mM NaCl. Leaf antioxidant capacity of transgenic tobacco was significantly higher than the control plants. Our results suggest that salt stress-induced GmIFS1 expression increased isoflavone accumulation in soybean and improved salt tolerance in transgenic soybean hairy roots and tobacco plants.     

转HAL1基因番茄的耐盐性

利用农杆菌介导的叶盘法,把HAL1 基因转入番茄,Southern杂交检测得到转基因植株.耐盐实验表明, T1代转基因番茄在150 mmol/L的NaCl胁迫下仍有43%的发芽率,200 mmol/L的NaCl胁迫下发芽率为6%,而对照种子在100和150 mmol/L的NaCl胁迫下发芽率分别为11.0%和0.转基因番茄的电解质相对外渗率小于对照,而根冠比和叶绿素含量大于对照,转HAL1基因显著提高了番茄的耐盐性.盐胁迫下Na 、K 的累积状况表明,转基因番茄根、茎、叶的K /Na 均有所提高,根系的SK/Na增大,茎、叶的RSK/Na和RLK/Na减小,说明根系对K /Na 离子的选择吸收和运输能力加强.不但选择吸收K /Na ,而且表现出整株水平上的有利于耐盐的K /Na 区域化分配.     

影响小麦成熟胚培养及植株再生因素的研究

对3个不同栽培品种小麦的成熟胚进行离体培养,研究影响小麦愈伤组织诱导和植株再生的一些因素。结果表明,东农7742的苗分化率明显高于龙麦9814和龙麦26;高浓度的玉米素可明显提高芽的分化率;附加低浓度NAA的1/2 MS培养基可有效促进生根。可见,基因型对小麦愈伤组织的分化有很大的影响,附加一定的外源激素有利于提高植株的再生频率。     

雷公藤离体快繁过程中内源激素水平的变化

对雷公藤Tripterygium wilfordii组培苗各生长发育阶段的内源激素变化进行研究。结果表明,在芽诱导过程中,培养7～14 d是芽诱导的关键性阶段,ZT含量呈上升趋势,在培养28～35 d时,ABA含量转为上升,芽体生长进入缓慢抑制阶段;在芽继代增殖过程中,GA3含量升高,ABA含量降低,GA3/IAA比值高及ABA/IAA比值低利于雷公藤芽体分化增殖;在壮苗培养过程中,IAA、GA3含量上升,但两者浓度过高或过低均不利于生长;生根培养第7 天,雷公藤根系开始生成,IAA含量达到一峰值,在生根初期,低比值ZT/IAA及高比值GA3/ABA利于雷公藤生根培养。     

Enhanced drought and salt tolerance by expression of AtGSK1 gene in poplar

A GSK3/shaggy-like kinase (AtGSK1) has been implicated in the regulation of drought and salt tolerance. We transferred AtGSK1 from Arabidopsis thaliana to a hybrid poplar (Populus alba × P. tremula var. grandulosa) to determine the effect of the transgene expression in the transgenic trees. The results from northern blot and RT-PCR analyses showed that the expression level varied among the transgenic lines. During their culture on tissue culture media, the transgenic poplars formed vigorous growing roots even in the presence of 125 mM NaCl and callus in the presence of 150 mM NaCl. When the transgenic poplars were growing in pots and provided with NaCl solution, they stayed much healthier than did nontransgenic poplars, showing higher rates of photosynthetic rates, stomatal conductance, and evaporation rates under the stress. Whereas the total level of leaf Na⁺ level increased dramatically in transgenic poplars under severe saline conditions (150 mM NaCl), that of leaf K⁺ decreased in the same plants under the same conditions. Total root Na⁺ level increased in nontransgenic poplars under severe saline conditions. In contrast, total root K⁺ level decreased in the same plants under the same conditions. The chloride content and relative electrical conductivity of the transgenic poplars after salt stress treatment were lower than those of nontransgenic poplars. The transgenic poplars were also tolerant to up to 20 % PEG remaining significantly healthy when compared with nontransgenic poplars with necrosis and chlorosis symptoms. Another dramatic feature of the transgenic poplars was wilting tolerance for prolonged drought treatment up to 2 weeks. The results provide evidence that the expression of AtGSK1 gene conferred drought and salt tolerance in the transgenic poplars.