铁棍山药微型块茎遗传转化体系的建立

怀山药(Dioscorea opposita)遗传转化是对其进行基因功能分析和遗传改良的基础, 但目前国内外尚未见相关报道。以怀山药优良品种铁棍山药(D. opposita cv. ‘Tiegun’)的微型块茎为受体材料, 对影响遗传转化的因素进行优化, 建立了由根癌农杆菌介导的山药遗传转化体系。过表达质粒载体pCAMBIA1301-DoSERK2含GUS标记基因和潮霉素(Hyg)抗性筛选基因, 沉默质粒载体pART27-DoSERK2含卡那霉素(Kan)抗性筛选基因。根癌农杆菌抑制剂特美汀(Tim)的最佳浓度为500 mg·L ^-1; 再生芽和生根时, Hyg的最佳浓度分别为15和20 mg·L ^-1, Kan的最佳浓度分别为120和160 mg·L ^-1。对转化植株进行PCR和GUS组织化学检测, 结果显示外源基因已整合到铁棍山药转基因株系的基因组中并在细胞中表达。该研究建立了一套取材便利的铁棍山药遗传转化方法, 对其它品种山药的转化也具有参考价值。     

农杆菌介导双孢蘑菇AS2796转化体系的优化

双孢蘑菇Agaricus bisporus是一种药食皆宜的食用真菌,具有极高的经济价值,近年来在双孢蘑菇全基因组测序完成后,功能基因组学的研究逐步提上日程。其中,高效的遗传转化体系作为技术基础成为研究重点。农杆菌介导的遗传转化体系作为一种高效的功能基因组研究方法,在双孢蘑菇中已经得到了广泛的应用,但是仍然存在着效率较低的问题有待解决。为了提高双孢蘑菇的农杆菌转化效率,找到双孢蘑菇遗传转化的最优条件,本实验首先对双孢蘑菇的潮霉素抗性压力进行了筛选,结果显示20mg/L的潮霉素浓度可以抑制菌丝生长,而50mg/L的潮霉素浓度则可以完全抑制菌丝生长。其次,对农杆菌菌株、菌液浓度、乙酰丁香酮浓度、菌丝培养时间以及浸染时间做了L16（4 ⁵）的正交实验,通过对各因素影响的分析,得出对转化效率影响最大的因素为菌丝培养时间和农杆菌菌株,且当菌株为LBA4404、菌液浓度OD₆₀₀=0.8、乙酰丁香酮浓度为100μmol/L、菌丝培养时间为40d、浸染时间为10min时,农杆菌介导的双孢蘑菇遗传转化效率最高。     

农杆菌介导的碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）转化金针菇的研究

构建了金针菇表达载体p139035S-bFGF,并将重组质粒转入到根癌农杆菌EHA105中。以白金针菇Flammulina velutipes菌丝球为受体材料,用根癌农杆菌介导转入碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）。金针菇菌株对潮霉素（Hyg）抗性测验结果表明,在PDA固体培养基上的潮霉素筛选浓度为9μg/mL,在液体培养基中为6μg/mL。探索头孢霉素（Cefotaxime）对菌丝的毒性实验、农杆菌的菌液浓度、侵染时间、乙酰丁香酮（AS）的添加及其浓度的控制、共培养的时间等因素对转化效率的影响。结果表明,Cef对金针菇菌丝几乎无抑制作用,最佳抑菌浓度为400μg/mL;农杆菌的菌液浓度OD600为0.5,侵染时间在30min左右,在AS为200μmol/L的共培养基上共培养72h,转化率最高。PCR与Southern杂交结果证明bFGF基因已整合到金针菇的基因组中。在无选择压力的PDA固体培养基上继代培养5次后仍检测到bFGF基因的存在,表明bFGF基因在转基因金针菇中稳定遗传。     

羽衣甘蓝下胚轴农杆菌介导遗传转化体系的优化

以红鸥羽衣甘蓝下胚轴为试材,首先优化了不定芽分化体系,其次探讨了农杆菌介导遗传转化过程中农杆菌侵染浓度、侵染时间对不定芽分化率的影响及不定芽分化和生根过程中潮霉素B筛选压力,最后对抗性植株进行了潮霉素B筛选基因的PCR检测。结果表明,在MS+6-BA 5.0 mg/L+Ag NO3 9.0 mg/L培养基中不定芽分化率最高,为84.17%;农杆菌侵染浓度OD600值为0.5、侵染5 min时利于遗传转化,分化率为69.17%;不定芽分化和生根过程中潮霉素B筛选压力分别为4.0 mg/L和30.0 mg/L;潮霉素B筛选基因的PCR鉴定结果,在预期的602 bp处出现了条带,初步证明潮霉素B筛选基因已整合到羽衣甘蓝基因组中。     

发根农杆菌介导的尾巨桉遗传转化体系的建立

发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）的建立对植物功能基因的验证具有重要意义,为了在桉树（Eucalyptus）中建立发根农杆菌介导的遗传转化体系,本研究以不同的发根农杆菌菌株侵染尾巨桉（Eucalyptus urophylla × E. grandis）的叶片和茎段,确定合适的农杆菌菌株和外植体类型,在此基础上开展农杆菌浓度、侵染时间对毛状根诱导的影响。结果表明：采用发根农杆菌菌株MSU440,以叶片为外植体进行发根诱导,最高获得了81.0%的毛状根诱导率,毛状根平均根长达到3.23 cm。在发根农杆菌浓度为OD₆₀₀=0.3、侵染时间为30 min时,共培养48 h后经过20 mg·L^-1卡那霉素筛选培养,通过PCR分子鉴定和GUS染色证实外源基因稳定地整合在桉树毛状根基因组中,转化率达20.2%。初步建立了发根农杆菌介导的桉树遗传转化体系,为桉树基因功能鉴定和进一步的转基因育种奠定基础。     

根癌农杆菌介导的巨大口蘑遗传转化体系的构建

以巨大口蘑菌丝为受体材料,利用含有双元质粒plasmid4的根癌农杆菌EHA105介导,首次成功建立了巨大口蘑的遗传转化体系。通过潮霉素抗性筛选、PCR鉴定和绿色荧光蛋白的检测,表明潮霉素抗性基因（Hyg）已经整合到巨大口蘑基因组中,增强型绿色荧光蛋白基因（eGFP）在巨大口蘑菌丝中获得表达,并能够稳定遗传。本研究建立了农杆菌介导的巨大口蘑遗传转化体系,为今后巨大口蘑的基因功能研究奠定了基础。     

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遗传转化体系的建立及其突变体库的构建

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus是引起双孢蘑菇Agaricus bisporus湿泡病的病原真菌,目前其致病分子机理尚不清楚,而高效稳定的遗传转化体系和突变体库构建是挖掘和研究病原菌致病基因的基础和有效手段。因此,本实验以高致病力的有害疣孢霉菌株WH001为研究对象,采用冻融法将双元载体pBHt1转入农杆菌AGL-1中,建立并优化根癌农杆菌介导的遗传转化体系,并利用其构建T-DNA插入突变体库。结果表明有害疣孢霉菌株WH001的潮霉素（Hygromycin,Hyg）耐受浓度为250ng/L,当农杆菌侵染液浓度OD₆₀₀=1,侵染时间为30min,乙酰丁香酮（Acetosyringone,AS）浓度为1.5mg/mL,共培养时间为3d时,转化体系效率最高。然后利用该优化体系构建有害疣孢霉的突变体库,通过PCR检测和形态学鉴定获得若干表型发生改变、稳定遗传的T-DNA插入突变体,与原菌种WH001相比,突变体在菌丝形态、生长速率、色素分泌和致病力等方面发生改变。本研究为进一步挖掘有害疣孢霉未知基因功能、解析生物学性状、探讨致病分子机制奠定基础。     

黄瓜‘新津春四号’遗传转化体系的建立

对根癌农杆菌介导‘新津春四号’黄瓜(Cucumbis sativus L.)遗传转化的影响因素进行了研究。结果表明,黄瓜叶片适宜的潮霉素(Hygromycin,Hyg)筛选浓度为40 mg L-1;500 mg L-1羧苄青霉素(Carbenicillin,Carb)可有效抑菌。预培养2 d有利于转化;共培养2 d有利于提高转化频率并避免农杆菌的过度生长;添加150μmol/L乙酰丁香酮(Acetosyringone,AS),农杆菌浸染液pH5.7、浓度0.8,浸染时间8 min为最佳遗传转化条件。再生植株经gus基因的瞬时表达检测及PCR检测证明hpt基因已成功转化。     

根癌农杆菌介导大花蕙兰遗传转化的研究

以大花蕙兰原球茎(PLBs)为外植体,采用EHA105和LBA4404 2种根癌农杆菌菌株与pCAMBIA1301质粒构建工程菌介导,以建立大花蕙兰遗传转化体系,并比较不同受体处理方式、菌液浓度和侵染方式等对大花蕙兰转化的影响.结果表明:(1)以切成3 mm左右的PLBs小块作为受体材料,用OD600值为0.6的LBA4404根癌农杆菌菌株,并用MS+1.0 mg/L BA+200μmol/L AS(乙酰丁香酮)的液体培养基将菌液等体积稀释侵染,转化率可达62.5%.(2)大花蕙兰对潮霉素(Hyg)十分敏感,5 mg/L Hyg对转化后的PLBs有较好的筛选效果,筛选后最高成活率为13.0%.(3)PCR检测初步证明,通过根癌农杆菌介导的方法获得了2株转基因大花蕙兰植株.     

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.     

农杆菌介导海洋草酸青霉转化体系及聚酮合酶Pks生物学功能*

为研究南海柳珊瑚共附生草酸青霉SCSGAF0023的聚酮合酶(PKS)生物学功能,采用农杆菌介导法构建草酸青霉SCSGAF0023的Pks敲除株ΔPks,比较野生菌株及ΔPks的生长发育及环境适应性差异。以草酸青霉SCSGAF0023分生孢子为受体,p0380-hygB为双元载体,成功实现草酸青霉SCSGAF0023的遗传转化。结果表明:农杆菌浓度为OD₆₀₀=0.5,在200μmol/L 乙酰丁香酮(AS)诱导下与10⁷个/ml草酸青霉SCSGAF0023孢子于25℃共孵育时转化效率最高。基于上述转化体系,成功获得Pks敲除株ΔPks,并首次证实Pks正向调控草酸青霉SCSGAF0023产孢,但不影响其对环境的适应性。这为进一步系统研究真菌PKSs及聚酮化合物对真菌生长发育与环境适应性的影响提供素材。     

双孢蘑菇萎锈灵抗性基因定点突变的载体构建与遗传转化

为建立更为安全、有效的双孢蘑菇遗传转化体系,构建了双孢蘑菇琥珀酸脱氢酶的铁硫蛋白亚基Agsdi1突变（His突变为Leu）表达载体pAgsdi1,并通过农杆菌介导方法转化双孢蘑菇W192,经萎锈灵筛选以及PCR扩增和MnlⅠ酶切验证后获得了转化菌株。验证结果表明,点突变的铁硫蛋白亚基Agsdi1可以作为双孢蘑菇有效的抗性标记基因。因其并未引入新的外源基因,是一种比潮霉素抗性基因更为安全的筛选标记,将可用于双孢蘑菇等食用菌的遗传转化。     

金针菇G蛋白偶联受体基因的CRISPR/Cas9基因组编辑载体构建及转化研究

通过氨基酸同源比对（Blast P）以及金针菇冷诱导前后菌丝阶段和原基阶段的转录组数据分析,获得了金针菇中的两个假定G蛋白偶联受体基因Fvgpcr1、Fvgpcr2。对获得的金针菇假定G蛋白偶联受体基因Fvgpcr1、Fvgpcr2构建了基因组编辑（CRISPR/Cas9）的pCAMBIA0390-hph-Fvcas9-Fvgpcr1- sgRNA1/sgRNA2、pCAMBIA0390-hph-Fvcas9-Fvgpcr2-sgRNA1/sgRNA2等4个表达载体。通过农杆菌介导（ATMT）将表达载体pCAMBIA0390-hph-Fvcas9-Fvgpcr-sgRNA转化金针菇菌丝体,采用潮霉素和头孢毒素低浓度初筛和高浓度复筛,经两段筛选获得金针菇拟转化子。经对拟转化子进行PCR鉴定、RT-qPCR检测和Western杂交验证,结果显示表达载体pCAMBIA0390-hph-Fvcas9-Fvgpcr-sgRNA成功整合进金针菇基因组中,FvCas9蛋白正常表达,但未得到Fvgpcr基因敲除突变体。本研究利用农杆菌介导转化法在金针菇中构建了CRISPR/Cas9敲除体系,对后续目标基因的敲除有着重要意义。     

毛竹不同截短U3启动子的克隆及表达分析

具有明确转录起始位点的U3和U6启动子是CRISPR/Cas9技术中驱动sgRNA转录的重要元件。从毛竹(Phyllostachys edulis)中克隆了2个PeU3启动子, 均进行了3个不同长度的截短, 长度分别为550、397和149 bp及561、392和152 bp; 并分别构建6个启动子驱动的GUS及LUC植物表达载体, 再利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法分别转化麻竹(Dendrocalamus latiflorus)愈伤组织和烟草(Nicotiana benthamiana)叶片。结果显示, 这些PeU3启动子总体都具有转录活性, 不同PeU3启动子以及同一PeU3启动子不同截短时其转录活性不同, 其中长度为397 bp的PeU3-1-2pro启动子活性最强, 可为构建竹子CRISPR/Cas9基因组编辑体系提供更多理想的内源启动子。     

谷子茎尖体外遗传转化体系的建立与优化

以谷子(Seteria italica)豫谷一号为实验材料, 建立了一套简便、稳定的体外茎尖遗传转化体系。通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的茎尖转化法, 对转化受体采取不同的处理方式, 待拟转化株长到三叶期后进行PCR鉴定。探明了草丁膦(Basta)喷施处理用于谷子转基因幼苗筛选的最适浓度, 以及2种不同检测方式(直接PCR和喷施Basta+PCR)鉴定转基因植株的效果。在上述基础上, 对影响谷子遗传转化体系的多种因素进行优化。结果表明, 菌液浓度(OD₆₀₀)=1.4、侵染液中乙酰丁香酮浓度为800 μmol∙L ^-1、侵染压强为0.05 MPa、侵染40分钟有利于谷子茎尖的遗传转化。同时, 采用上述优化系统获得谷子转SiCBL4基因植株, 通过喷施草丁膦和实时荧光定量PCR对T₂代转基因植株进行遗传稳定性分析, 可节约检测时间。综上, 该研究初步建立了稳定的谷子体外茎尖遗传转化体系, 并开发了一种便捷的检测后代转基因植株的组合方法。