杨树基因工程进展

本文重点对杨树的遗传转化技术进行了概述,讨论了影响农杆菌转化效果的主要因素,并综述了杨树在抗除草剂、抗虫和抗病等方面基因工程进展状况。     

影响农杆菌介导的杨树遗传转化技术的因素

杨属树种是农杆菌的天然寄主之一,但木本植物一般再生能力较差,如何提高杨树的遗传转化频率就成为目前研究者最为关心的问题。本文结合农杆菌介导杨树遗传转化研究的最新进展和我们的实际工作对农杆菌的遗传转化原理、转移方法、以及影响农杆菌转化的因素进行了全新而深入的论述,并针对如何提高木本植物的转化频率,提出了一些改良的措施和方法。     

杨树腐烂病菌(Cytospora chrysosperma)原生质体遗传转化体系的构建

【目的】通过分析不同酶解条件对金黄壳囊孢菌[Cytospora chrysosperma(Pers.)Fr.]原生质体释放的影响,建立高效制备原生质体及其遗传转化体系的方法,为开展杨树腐烂病菌的致病分子机制研究奠定基础。【方法】以杨树腐烂病菌菌株CFCC 89981为受体,在细胞壁降解酶作用下产生用于转化所需的原生质体,通过PEG(Polyethylene glycol)介导将g GFP DNA导入杨树腐烂病菌的原生质体中获得转化子。经PCR扩增、Southern blot和荧光观察验证g GFP DNA插入到杨树腐烂病菌基因组中并表达出GFP(Green fluorescent protein)蛋白。【结果】以p H 5.5的1.2 mol/L KCl为稳渗剂,杨树腐烂病菌菌丝经Driselase和Lysing enzymes共同酶解4 h可获得1.2×108个/m L原生质体,再生率可达63.74%±9.73%,FDA(Fluorescein diacetate)溶液染色结果显示98%左右的原生质体具有较高的活力。利用PEG介导的遗传转化方法,转化效率可达76个/μg DNA。PCR检测和Southern blot均可在转化子基因组中检测到GFP基因片段,且荧光检测转化子的菌丝均呈绿色荧光,表明GFP基因在杨树腐烂病菌中表达。此外,GFP转化子在无潮霉素抗性的PDA培养基中多代转接后仍稳定遗传并表达GFP蛋白。【结论】通过筛选酶解条件,获得高质量、高活性的杨树腐烂病菌原生质体,并利用PEG介导的转化方法建立了高效稳定的原生质体遗传转化体系。该体系的建立为杨树腐烂病菌的后续研究奠定了技术基础。     

杨树抗冻性的研究现状

杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,我国是世界上杨树资源丰富的国家,杨树具有速生丰产、实用性强、无性繁殖能力强,且基因组较小等特点,现已成为研究林木生理和基因工程研究的模式植物。本文概述了国内外有关杨树抗冻性的生理生化性质及其指标、天然杂种的选择以及人工杂交选育种等方面研究现状,并展望了杨树基因工程在杨树抗冻性遗传改良中的应用前景,此外,对信后如何开展杨树抗冻改良育种的研究提出了一些设想。     

杨树抗冻性的研究现状

杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,我国是世界上杨树资源丰富的国家。杨树具有速生丰产、实用性强、无性繁殖能力强,且基因组较小等特点,现已成为研究林木生理和基因工程研究的模式植物。本文概述了国内外有关杨树抗冻性的生理生化性质及其指标、天然杂种的选择以及人工杂交选育种等方面研究现状,并展望了杨树基因工程在杨树抗冻性遗传改良中的应用前景。此外,对今后如何开展杨树抗冻改良育种的研究提出了一些设想。     

杨树的组织培养及其基因工程研究

杨树是林木基因工程的模式植物。在其组织培养过程中,试管苗的再生不仅与植株的基因型、年龄及组织的来源、状态等有关,还受许多外界因素如盐浓度及激素的种类与配比的影响。在杨树的转化过程中,DNA直接转移法和农杆菌介导法都有应用,但后者较为常用。组织培养及转化技术的日趋成熟,为杨树基因工程奠定了良好基础。本文对杨树组织培养、DNA转化方法及其基因工程进行了较为系统的概述。     

毛白杨叶外植体的遗传转化

参考 Horsch 等(1985)建立的叶圆片转化法,建立了一个适合于杨树的遗传转化系统。本文所用的根癌农杆菌菌株含有一个经过改建的 Ti 质粒,这个质粒载有 T-DNA 的4号基因和 CAT 基因。利用毛白杨(Popular tomentosa)的叶外植体经该菌株感染后,培养3-4个星期后,在没有外源激素的 MS_u 培养基上,从叶外植体的边缘处再生出一些不正常的苗。这种苗呈典型的畸胎芽,把这种苗从外植体上切下并转到生根培养基上,在苗的基部生成大量的愈伤组织,但并不形成根,同时在愈伤组织上产生大量的芽。气相色谱法测定内源细胞分裂素的结果表明,转化苗的异戊烯基腺苷的含量是正常苗的14倍。纸电泳结果表明,转化苗均含有特异的胭脂碱。在加有60-100μg/ml 氯霉素的培养基上,转化苗可以正常生长,而未转化的苗在培养约40天后变白死去。用酚类物质水杨酸预处理农杆菌有助于提高转化频率。     

杨树的组织培养及其基因工程研究

杨树是林木基因工程的模式植物,在其组织培养过程中,试管苗的再生不仅与植株的基因型,年龄及组织的来源,状态等有关,还受许多外界因素如盐浓度及激素的种类与配比的影响,在杨树的转化过程中,DNA直接转移法和农杆菌介导法都有应用,但后者较为常用,组织培养及转化技术的日趋成熟,为杨树基因工程奠定了良好基础,本文对杨树组织培养,DNA转化方法及其基因工程进行了较为系统的概述。     

农杆菌介导的河北杨遗传转化体系的建立

以兼具生态和能源植物功能的木本模式植物——杨树(河北杨)为材料,研究了携带促生长基因(35S-DAS5)的根癌农杆菌载体介导的河北杨遗传转化若干因素对转化效果的影响。结果显示,较适宜的转化系统为预培养2-4 d,农杆菌菌液(OD600值为0.4)侵染20 min,共培养4 d,在含30 mg/L卡那霉素(Km)的培养基上诱导不定芽,生根培养基中Km的适宜浓度为10 mg/L。     

抗虫的转AaIT基因杨树的获得

通过根癌农杆菌叶盘法将构建在双元载体上的昆虫特异性神经蝎毒素AaIT基因转化至中国南方杨树N106(小叶杨×美洲黑杨,P.deltoides×P.simonii)中,共获得了62株再生植株。PCR分析及PCR产物Southernblotting的分析结果表明,AaIT基因整合在再生植株的基因组上。对部分转AaIT基因植株进行了杀虫实验,转基因植株A5对一龄舞毒蛾(Lymantriadispar)幼虫有明显的抗性,饲喂转基因杨树叶片的幼虫死亡率显著高于未转基因对照植株,其取食面积小,存活幼虫体重明显小于对照。ELISA分析证明了AaIT蛋白的表达。     

利用微卫星标记鉴定水稻的稻瘟病抗性

应用水稻稻瘟病抗性基因Pid(t)紧密连锁的微卫星标记RM262对含有该抗病基因的品种地谷与感病品种江南香糯和8987的杂交F2群体进行遗传分析和抗性鉴定,结果表明,RM262的PCR扩增物在抗、感品种之间的多态性较好;在2个F2群体中,RM262和抗病基因间的重组率分别为5.74%和8.17%,应用该标记的抗性纯合和杂合带型选择抗性植株,其准确率可达98%以上。此外,还就分子标记辅助育种进行了讨论。     

磷酸酯酶与乙酰胆碱酯酶在棉铃虫对辛硫磷抗药性中的作用(英文)

利用人工选育的方法 ,获得了棉铃虫对辛硫磷的抗药性品系和相对敏感品系 ,其对辛硫磷的LD50分别为 1 1 .0 574μg/虫和 0 .9790 μg/虫。以生物测定与生化测定的方法 ,比较了两品系的差异。增效剂活体试验测定结果表明 ,磷酸三苯酯、增效磷对棉铃虫三龄幼虫均表现出一定的增效作用 ,但在两品系间的增效作用存在差异 ,对相对敏感品系的增效倍数分别为 2 .2 7倍、2 .1 3倍 ,对抗性品系的增效倍数分别为 6.93倍和 6.43倍。磷酸酯酶活性测定结果表明 ,抗性品系的酶活力分别是相对敏感品系的1 6.67倍 (碱性 )和 1 .89倍 (酸性 ) ,Km 和Vmax则分别为 0 .76倍、2 .64倍 (碱性 )和 1 .38倍、1 .78倍 (酸性 ) ;而羧酸酯酶的活性则差异不大。对靶标酶乙酰胆碱酯酶的活性测定表明 ,与相对敏感品系相比 ,抗性品系酶活性显著增强 ,并且对杀虫剂的亲和力降低 ,说明乙酰胆碱酯酶在棉铃虫对辛硫磷的抗药性中也有着重要的作用     

有机磷和拟除虫菊酯抗性棉铃虫靶标抗性的分子机理(英文)

对有机磷和拟除虫菊酯抗性 (R)棉铃虫靶标抗性的分子机理 ,即乙酰胆碱酯酶 (AChE)和钠通道敏感度降低进行了研究。根据AChE的动力学常数表明 ,R品系AChE的活性和Vmax值分别是S品系的 1 0 9和 1 2 3倍 ,但R品系的AChE的Km 值仅是S品系的 0 6 7倍。R品系AChE对DDVP和马拉硫磷的Ki值分别是S品系的 0 4 4和 0 55。这表明AChE发生了质的变化。还应用PCR技术对抗性棉铃虫的击倒抗性 (kdr)进行了鉴定 ,克隆了钠通道的IIS6序列、IIS5和IIS6连接片段以及II和III连接片段 ,测序后比较了R和S品系以及其它昆虫的同源性 ,结果在氨基酸水平未发现有任何差异 ,这表明该抗性棉铃虫品系不涉及kdr。     

降低细胞内tTG活性可使细胞获得对TNF-α的抗性

 用 Northern印迹证实在 He La细胞中有 t TG的表达 ,且这种表达受 TNF-α的上调 .构建t TG反义真核表达质粒并转染 He La细胞 ,用 G41 8抗性筛选稳定表达的转染细胞 ,并用 Northern印迹和 t TG活性测定进一步分析反义 t TG的转录 .用结晶紫及 MTT法证实阳性细胞克隆获得了对 TNF- α的抗性 ,而转染表达载体 pc DNA3的细胞仍对 TNF- α敏感 .结果表明降低 t TG活性能使细胞对 TNF- α诱发的细胞凋亡敏感性降低     

粉纹夜蛾细胞中Bt Cry1Ac选择抗性的研究及离体品系与毒素结合的比较

采用Bt Cry1Ac活性毒素对粉纹夜蛾BTI-Tn-5B1细胞进行56代筛选后获得了抗性比为1280倍的抗性细胞。ELISA检测表明抗性细胞总蛋白和膜蛋白结合的Cry1Ac数量都少于敏感细胞。配体结合Western杂交实验显示：抗性细胞和敏感细胞的膜蛋白与总蛋白都有5条电泳迁移率相同的毒素结合多肽带,其分子量分别为207,158．5,118.8,72,38．5 kD;抗性细胞的118．8和72kD的阳性带比敏感细胞的略弱,这可能与抗性的形成相关。     

CNDAC等药物抗性肿瘤细胞中脱氧胞苷激酶基因表达的研究

抗肿瘤化学药剂 ara- C和 CNDAC细胞毒性的活化都需要通过脱氧胞苷激酶催化的磷酸化反应 .为了研究 CNDAC抗性细胞系产生抗性的原因 ,对人类纤维肉瘤 HT- 1 0 80细胞及抗性细胞CN- 2 0中脱氧胞苷激酶 ( deoxycytidine kinase,简称 d CK) m RNA的表达进行了分析 .亲本细胞株HT- 1 0 80的总 RNA通过 RT- PCR扩增的 dck编码区产物为 799bp,而同样方式扩增的抗性细胞的产物为 799bp和 683bp两个片段 .核酸序列分析的结果表明异常的 683bp片段与正常的 799bp片段相比 ,缺失了 1 1 6bp,这 1 1 6bp正好是 dck基因第 5个外显子 ,且 799bp的片段中发现两个点突变 .因此认为基因突变引起的 d CK活性缺陷是诱发这类肿瘤细胞 CNDAC抗性表型的一个可能原因 .     

白细胞介素-2和狂犬病毒N蛋白基因重组与表达

研究白细胞介素－２ 与狂犬病毒Ｎ蛋白基因工程产物的免疫活性。采用生物工程技术,结果显示经基因扩增分别获得４００ｂｐ 和１４００ｂｐ 的ＩＬ－２ 和狂犬病毒Ｎ蛋白基因片段,构建了表达载体ＰＬＹ－４ＩＮ,于工程菌中转化后。得到５６ＫＤ重组蛋白产物,该产物具有ＩＬ－２活性,可诱导小鼠抵抗狂犬病毒攻击。     

马铃薯Y病毒属病毒HC-Pro蛋白功能研究进展

马铃薯Ｙ病毒属病毒基因组编码的ＨＣ－Ｐｒｏ 蛋白（蚜传辅助因子）具有多种功能,在病毒生活史各个环节中起重要作用。ＨＣ－Ｐｒｏ 蛋白具有蛋白酶活性,作为蚜传辅助因子参与病毒蚜传过程,调节病毒在宿主体内的转移,并在病毒复制、宿主症状表达及增强异源病毒复制等方面发挥作用。本文对ＨＣ－Ｐｒｏ 蛋白的既定、预测功能作一综述。深入了解ＨＣ－Ｐｒｏ 蛋白的功能不仅在理论上有助于明确病毒生活周期,而且在实践上也可根据其特性设计抗病毒的新策略。     

彩叶草红色素的理论性质

天然色素可从动植物相应组织中提取。从吊竹梅（Zebrina pendula Schnizl．）中已得到非常稳定的天然色素,从Acalypha uilkesiana中得到大量的花青苷色素,从Setcrease purpurea中也得到非常稳定的天然紫红色素。彩叶草（Coleus blumei Benth）含有大量类黄酮物质,目前,对其色素的理化性质没有详细的报道。本文探讨彩叶草红色素的理化性质,旨在为该色素的开发应用提供科学依据。     

植物病原物无毒基因及其功能

植物抗病基因与病原物无毒基因产物间直接或间接相互作用导致产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式。无毒基因已在多种植物病原物 ,包括真菌、细菌、病毒和卵菌等中得到克隆。绝大多数已克隆无毒基因之间 ,及其与已知蛋白之间 ,均无显著序列同源性。然而 ,多数已克隆植物抗病基因有较高序列一致性 ,产物往往具有相似的结构域。由序列一致性很高的抗病基因产物与没有明显序列同源性的无毒基因产物相互作用 ,介导产生的过敏性细胞坏死和抗病性 ,在产生速度、强度和组织特异性等方面均可能有显著差异。无毒基因具有双重功能 :在含互补抗病基因植物中表现无毒效应 ,而在不含互补抗病基因植物中显示小种、菌株、致病型、或种特异性毒性效应