重要禾谷类植物转基因研究

与双子叶植物相比,禾谷类植物的离体培养和再生主要采用一些胚性组织,对它们的转基因研究发展相对比较缓慢。90年代以来,离体培养方面的经验被有效地融入DNA转移技术;通过筛选和再生少量的转化细胞,已得到了不少可育的小麦、水稻、玉米、大麦等禾谷类转基因植物。本文着重综述了禾谷类植物转化方法和选择体系方面的研究现状,同时讨论了该研究方向的未来发展趋势。     

拟南芥HyPRP蛋白AZI1在转基因烟草中的亚细胞定位及其对灰葡萄孢的抗性

通过农杆菌转化法得到了整合有拟南芥AZII基因的烟草植株,进一步利用转基因烟草分析了AZI1蛋白的亚细胞定位及其对真菌病原体的抗性特征。在上下游引物5’端分别引入NcoI和SpeI酶切位点,采用高保真耐热DNA聚合酶彤Pfu从拟南芥Co1-0生态型基因组DNA扩增AZII基因的编码序列,用NcoI和Spel对扩增片段和pCAMBIA1302质粒载体进行双酶切,通过T4DNA连接酶构建产生AZII-GFP融合表达载体。用包含融合表达载体的农杆菌细胞转化烟草叶片,经潮霉素选择获得了完整的再生植株,并收取了T。代种子。激光共聚焦显微观察发现,AZI1蛋白主要定位于细胞表面。病原体侵染结果显示,AZI1基因能够明显提高烟草对灰葡萄孢的抗性。说明AZI1蛋白通过分泌途径被定位到细胞表面后,能够抑制真菌病原体对植物组织的侵染过程。     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na /H 反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2·0mg/L6-BA、0·1mg/LIAA、1mg/LKT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株(转化频率为4·17%)。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na 及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K 的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2.0mg/L 6-BA、0.1mg/L IAA、1mg/L KT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株（转化频率为4.17%）。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na⁺及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K⁺的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增出3条与植物抗病基因同源的序列,分别为WRGA1、WRGA2和WRGA14。这三条同源片段均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守性结构域Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(HD)．它们与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为46．0%-9．9%,三个片段间在氨基酸水平上的同源性为80．7%-56．8%。Northern杂交表明WRGA1在小麦中受水杨酸正调控,属诱导型表达。     

发根农杆菌LBA9402 Bin19转化红豆草及再生转基因植株

用含pBin19和pRi1855的发根农杆菌菌株对红豆草下胚轴切段进行遗传转化,种苗年龄和下胚轴切段的预培养时间明显影响转化频率.纸电泳分析表明70%的发状根培养系能够合成农杆碱.发现发状根诱导愈伤组织比发状根具有更强的再生力;发状根切段在含0-9.05μmol/L2,4-D和0-2.22μmol/L6-BA的MS培养基上诱导产生愈伤组织,然后在不含植物激素和卡那霉素的MS培养基上进行再生试验.愈伤组织诱导培养基中的植物激素组成和浓度显著影响愈伤组织后期的再生植株能力.再生频率和每块愈伤组织的芽点发生数随愈伤组织诱导培养基中2,4-D浓度的增加(4.52-9.05μmol/L)而下降,随6-BA浓度增加(0-2.22μmol/L)而上升.在附加4.52μmol/L2,4-D和2.22μmol/L6-BA的MS培养基上,愈伤组织的诱导频率只有14.2%,但愈伤组织在MS0培养基上的再生频率高达58.1%,每块愈伤组织的芽点发生数平均为37.2.对来自8个发状根系的32株再生植株进行Southern分子杂交分析,25株整合有不同拷贝的nptⅡ基因.     

高羊茅组织培养再生体系及GUS基因瞬间表达研究

以成熟种子为外值体,对高羊茅纰织培养和植株再生体系进行了优化,分析了不同浓度2．4-D、6-BA和激动素对高羊茅愈伤组织诱导和愈伤组织分化成苗的影响．结果表明：9．0mg／L 2．4-L)对愈伤组织的诱导效果最佳．0．2mg／L激动素是愈伤组织分化成苗的最适浓度．二者的诱导率和分化率分别达到68．08%和45．83％。在愈伤组织继代培养基中附加1．0mg／L 2．4-D、0．5mg／L 6-BA和1．25mg／L CuSO4;有利于胚性愈伤组织的形成,可以明显促进愈伤组织分化。同时．采用基因枪法将GUS基因导入高羊茅愈伤组织中,通过组织化学染色检测到了GUS瞬间表达活性;并对影响CUS基因瞬间表达的因素进行了分析．以期为提高基因枪法遗传转化效率提供参考。     

拟南芥抵抗丁香假单胞杆菌过程中AZI1基因功能研究

AZI1属于脂转移蛋白家族,它在拟南芥抵抗病原菌侵染过程中可能起着传递信号物质的作用。该实验以过表达和T-DNA插入突变体及野生型拟南芥植株为材料,通过RNA印迹、蛋白质免疫印迹和原位免疫组织化学方法,研究了拟南芥壬二酸诱导基因AZI1对丁香假单胞杆菌的抗性功能。结果表明:(1)AZI1基因可以被丁香假单胞杆菌、H2O2和乙烯利诱导,它可能参与水杨酸和乙烯介导的抗菌途径。(2)蛋白质免疫印迹实验结果显示,丁香假单胞杆菌侵染叶片的叶柄渗出液中存在AZI1蛋白及其同源物EARLI1,并能够与其他蛋白质形成复合体,说明AZI1有可能通过维管组织移动到个体的其他部位,与信号分子的转移有关。(3)AZI1及其同源物EARLI1主要在花序茎的木质化部位表达,过表达AZI1基因能够促进木质素的合成,提高拟南芥对丁香假单胞杆菌的抗性。     

拟南芥Pri-miR156a基因对烟草开花时间的影响

本研究利用转基因烟草分析了mi R156对SPL3基因的保守性调节作用。首先通过数据库搜索和RT-PCR方法克隆了普通烟草Ntab SPL3基因的编码序列,并进行了测序验证。同时从拟南芥Col-0生态型基因组DNA分离了At Pri-mi R156a基因序列,构建产生植物表达载体,采用农杆菌转化技术制备了转基因烟草植株。RT-PCR分析发现,过量表达Atmi R156a可以明显下调烟草Ntab SPL3基因。表型观察结果显示,At Pri-mi R156a转基因烟草个体矮小,开花时间明显延迟,叶片数量及生物量积累增多,说明组成性表达Atmi R156a能够延长普通烟草的营养生长时间,推迟开花转变过程。本研究为培育适合不同生长环境的烟草新品种提供了一条新的途径,对烟草改良具有重要意义。