无选择标记转基因植物的培育

植物转基因研究中通常都要使用选择标记基因来筛选转化细胞并获得转基因植株。但是当转基因植株育成后,选择标记基因就失去了存在的意义。为了消除由选择标记基因引起的安全性隐患,人们发展了一些培育无选择标记转基因植物的策略。这些策略主要包括共转化、位点特异性重组和转座子转座等。去除选择标记基因将促进公众对转基因作物的接受。评述了无选择标记转基因植物的研究进展。     

水稻EPSP合酶cDNA克隆、序列分析及其拷贝数测定

根据本室分离的水稻EPSP合酶基因的基因组序列设计一对引物,利用RT-PCR方法首次从水稻(Oryza sativa L. subsp. indica)叶片的RNA中扩增获得了水稻编码EPSP合酶的全长为1 585 bp的cDNA片段,它含有一个完整的开放读码框,编码511个氨基酸,包括444个氨基酸组成的成熟肽序列以及N端的67个氨基酸组成的叶绿体转运肽序列.成熟肽氨基酸序列对比表明,除真菌来源的EPSP合酶变异较大外,其他来源的EPSP合酶同源性较高,均在51%以上.而叶绿体转运肽氨基酸序列同源性较低.Southern杂交表明水稻EPSP合酶基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在.RT-PCR分析表明,水稻EPSP合酶基因在根、未成熟种子和叶片中均有转录表达,在叶片中表达量最高.     

GUS基因拷贝数对转基因在受体植物烟草中表达的影响

对农杆菌介导法获得的转 β_葡糖醛酸酶 (β_glucuronidase ,GUS)基因 (uidA)烟草 (NicotianatabacumL .)进行GUS表达分析 ,发现部分转基因植株无GUS活性。进一步Southern杂交结果发现 ,GUS基因失活植株的基因组中整合了多个uidA拷贝 ,而GUS活性高的转基因植株多为uidA单拷贝整合 ,表明uidA基因失活与基因多拷贝整合有关。Northern杂交结果显示 ,失活植株无特异uidARNA杂交带 ,而GUS活性高的植株可检测到明显的杂交信号 ,说明多拷贝引起的基因失活发生在RNA水平。     

豌豆核基质结合区的分离及其在转基因烟草中的功能分析

从豌豆基因组中分离出一段具有核基质结合区(matrix attachment region,MAR)特征的DNA序列,与已知序列相比,获得的序列中部缺失了115bp的重复序列.重复序列上、下游两段序列与已知序列相对应的序列有较高的同源性,并具有A-box,T-box和TATAAA等典型的MAR序列特征.为验证此DNA序列的功能,以β-葡糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)基因(uidA)作报导基因构建了植物表达载体,通过农杆菌介导转化了烟草.GUS定量检测表明,由于此DNA序列的存在,uidA基因的平均表达水平提高了2倍,最高的单株可达6倍.上述结果表明,该DNA具有MAR序列的特征序列,并且具有增加转基因表达的功能.     

The first intron of rice EPSP synthase enhances expression of foreign gene

The first intron (EPI) of rice 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase gene was isolated by PCR from one clone with genomic EPSP synthase gene. Sequence analysis showed that the first intron is 704 bp in length with 36.2% G+C content. To investigate its effect on expression of foreign gene, we inserted the first intron between CaMV35S promoter and β-glucuronidase (GUS) gene. The transient expression results showed that GUS could be expressed effectively with EPI. The GUS activity in transgenic tobacco shows that the EPI can greatly enhance the expression level of β-glucuronidase (P < 0.01) compared with transgenic tobacco without the first intron, and 3-to 6-fold increase in GUS activity in some transgenic tobaccos. Northern blot indicated the first intron was spliced from GUS pre-mRNA, and the steady-state mRNA levels of GUS with EPI in transgenic tobaccos were higher than that in transgenic tobacco without EPI, which suggested that the first intron of EPSP was a non-translated intron.     

利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法。通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm。载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA。利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59．2％。对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19．5％的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ。这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物。研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20．0％～47．4％,低于使用双T-DNA转化的共转化频率。     

核基质结构区在转基因烟草中对转基因表达的影响

为研究核基质结合区（matrix attachment regions,MARs）在转基因植物中对源转基因（transgene）表达的影响,将来源豌豆（Pisum sativum L.）的MARs序列构建在报告基因β－葡糖醛酸酶（β-glucuronidase,GUS）基因（uidA）的两侧形成植物表达载体。将此载体与不包含MARs序列的植物表达载体经根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens(Smith et Townsend)Com）介导转化烟草（Nicotiana tabacum L.）。GUS活性检测表明,MARs可以提高外源uidA基因的表达水平,和不包含MARs的转化植株相比,MARs序列的存在可以使uidA基因的平均表达水平提高2倍高的可达5倍。     

转苏云金杆菌毒蛋白基因玉米植株的获得及其抗虫性分析

玉米 (ZeamaysL .)转化成功与否与基因型密切相关。在转化过程中 ,除少数模式品种能够形成再生频率较高且易转化的Ⅱ型愈伤组织外 ,大多数栽培品种往往只能够形成再生频率较低且不易转化的Ⅰ型愈伤组织。因此探索Ⅰ型愈伤组织的诱导及其转化条件 ,提高转化效率 ,对直接改良玉米优良自交系具有重要意义。应用基因枪转化技术将苏云金杆菌 (Bacillusthuringiensis)cry1Ac3基因导入玉米优良自交系E2 8及 34 0的Ⅰ型胚性愈伤组织中 ,经过膦丝菌素 (PPT)或潮霉素 (HygB)筛选 ,获得了再生植株。经PCR检测、Southernblot分析及Bt毒蛋白ELISA检测证实 ,外源基因已整合到玉米基因组中 ,并已获得表达。抗虫性分析结果表明 ,部分转基因玉米植株对玉米螟虫有较强的抗性。还比较了PPT和HygB两种筛选剂的筛选效果 ,表明PPT筛选的抗性愈伤组织的再生频率要高于HygB筛选的再生频率。     

烟草tga1a基因的表达对外源基因在植物中表达的影响

烟草DNA结合蛋白TGA1a可特异地作用于CaMV35S增强子的激活序列as-1(-83~-63), 并表现为转录激活功能. 为了研究tga1a基因的表达对外源基因在植物中表达的影响, 将它置于维管束特异性启动子rolC下游, 并与CaMV35S启动子控制的报道基因串联成一种反式调控系统, 构建了植物表达载体, 同时, 以CaMV35S和rolC分别控制的报道基因构建植物表达载体为阳性对照. 通过农杆菌介导方法转化烟草和分子鉴定, 证明报道基因存在于转化烟草基因组中, 分别测定了不同转基因单株的GUS活性, 结果表明: rolC控制下的tga1a的表达显著增强了CaMV35S控制下的报道基因表达, 其GUS活性明显高于CaMV35S或rolC单独调控报道基因的转化植株, 单株的最高GUS活性达到两个阳性对照的10倍以上. 组织化学定位证实该串联系统使GUS蛋白主要集中在维管束组织. 这一研究结果为提高外源基因在转基因植株中的表达水平和外源基因的组织特异性表达创立了一个新模式.     

Cloning of genomic DNA of rice 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase gene and chromosomal localization of the gene

The shikimate pathway enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase (EPSPs) is the target of nonselective herbicide glyphosate. A partial rice epsps cDNA was generated by RT-PCR with primers designed according to EST sequence in GenBank and used as probe for rice genomic library screening. In a screen of approximately 8.0 ×10⁴ clones from the rice genomic library, sixteen positive clones were obtained, which strongly hybridized to the probe. One clone, E11, was selected for further analysis and the full-length 3661 bp rice epsps genomic sequence was obtained. Sequence analysis and homologous comparison revealed that epsps gene is composed of 8 exons and 7 introns. Analysis by restriction fragment length polymorphism with the probe of rice epsps cDNA fragment confirmed that rice epsps is located on chromosome 6 with an indicajaponica (ZYQ8-JX17) double-haploid (DH) population. This is the first report on the EPSP synthase from monocotyledons.