玉米花粉体外萌发方法改进及其对花粉介导转基因的作用

超声波处理花粉介导植物基因转化方法由山西省农业科学院生物技术研究中心发明, 已被国家知识产权局授予发明专利(专利号ZL 99121152.9)。在该专利的基础上, 针对玉米(Zea mays)花粉取样、保存和处理条件等因素对其体外萌发的影响进行深入研究, 提出了改进玉米花粉体外萌发实验的方法。研究结果表明, 在不同时期对开花的玉米进行花粉培养时所需蔗糖溶液的浓度不同; 确定了玉米花粉的保存时间、条件及其对超声波处理后花粉萌发率的影响, 以提高该转化方法中花粉的活力, 并进一步验证了该转基因方法的可靠性; 讨论了玉米花粉体外萌发的操作技巧和各因子的参数, 对提高花粉介导植物基因转化效率有一定的参考价值。     

花青素合成调控转录基因作为直观标记的载体构建及其在玉米幼胚中的瞬时表达

采用花青素调控因子C1/Bperu分别与玉米胚特异性启动子Glb1和组成型启动子CaMV35S构建成植物转化载体pGlb1CB和p35SCB,并利用基因枪转化方法,将重组表达载体转入玉米幼胚。显微观察结果证实,这两个载体均能在玉米幼胚细胞中瞬时表达。用花青素作为标记基因不仅可以在一定程度上减少公众对转基因生物安全性方面的担忧,而且可以帮助直观地从转化当代和后代种子中通过颜色标记筛选到转化籽粒,从而可以大大简化筛选程序,提高效率,节约检测成本。     

可视安全标记花青素合成途径相关基因在植物转化研究中的应用进展

近年来有关转基因产品可能带来的环境和食品安全问题的争论多集中在作为标记基因的抗生素抗性基因以及抗除草剂基因的广泛使用。因此寻找安全、有效的标记基因替代上述有争议标记基因就显得十分必要和紧迫。花青素合成酶类及其合成调控因子可以控制植物体内的色素合成,一些转化研究已证明其转化体表型发生了颜色改变。加之花青素类物质是一些天然色素,对人类有利而无害,可以利用花青素的这些特点,将花青素合成酶类及其调控因子基因作为一类可视化、安全和有效的标记基因来转化植物。本文就可视安全标记花青素合成酶类基因及其调控基因在植物转化研究中的应用进展进行了简要介绍,以期为提高标记基因的安全性提供参考。     

导入TaNHX2基因提高了转基因普那菊苣的耐盐性

我国部分地区土地盐碱化的日益严重,对作物的生长和生态环境产生了显著影响,因此通过植物基因工程手段培育耐盐碱的转基因作物品种对改善作物的生存能力和生态环境,提高作物产量具有重要的意义。采用农杆菌介导法将来自小麦(Triticum aestivum Linn)的Na⁺ /H⁺逆向转运蛋白的基因(vacuolar Na⁺/H⁺ exchanger or antiporter,简称NHX、NHE或NHA),对普那菊苣(Cichorium intybus L.cv.Puna)植株进行了遗传转化。经抗生素筛选以及针对TaNHX2基因的PCR检测和Southern杂交分析,证明获得了28株转TaNHX2基因的普那菊苣植株。用不同浓度NaCl溶液对普那菊苣野生型和T₀代种子、愈伤组织和幼苗生长情况胁迫的研究,结果表明:转TaNHX2基因普那菊苣植株表现出一定的抗性,比野生型明显提高。在300 mmol/L NaCl胁迫下转基因植株种子的出芽率、外植体出愈率和分化率是野生型植株的2-4倍,而500 mmol/L NaCl浓度为野生型和转基因外植体能否生长的临界点。在此临界值下野生型外植体或不能形成愈伤组织、或幼苗不能正常生根、或已生根幼苗不能正常成长,而转基因外植体可以继续形成愈伤组织并正常生根生长。同时对500 mmol/L NaCl胁迫下野生型和转基因普那菊苣幼苗其体内丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性进行测定,结果表明 转基因植株比野生型植株的MDA含量降低了1-3倍,POD活性提高了1-3倍,SOD活性提高了2-3倍,分析发现普那菊苣的耐盐性与其体内的丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性密切相关。     

转水稻NibT基因玉米植株的获得及抗病性研究

以玉米(Zea mays L.)自交系'金黄96B'为受体材料,供体为质粒pWM101并携带有水稻矮缩病病毒复制酶基因Nib的提前终止突变体基因NibT,采用超声波处理花粉介导植物基因转化方法将NibT基因导入受体,经PCR检测和Southern杂交分析证实获得转基因植株,进而对T1～T3代转基因植株(株系)进行分子分析、田间抗病鉴定和农艺性状调查.逐代分子检测分析结果证明,目的基因可稳定遗传.抗病鉴定结果证明转基因植株(株系)各代抗病水平基本一致,抗病性比对照提高3级.农艺性状调查分析表明,与对照比较,转基因植株株高增加7～18 cm、穗位高增高0～13 cm、穗长增加0.7～2.1 cm、穗粒数多8～35粒、百粒重增加1.1～2.6 g,转基因株系与阴性对照间、各代转基因株系相互间都差异显著(P＜0.05);调查还发现转基因植株的株高和穗位高随着世代的增加,与对照间的差异逐代减少.研究也说明,超声波处理花粉介导植物基因转化方法是一种简捷、快速和有效的植物转化工具.     

非组培转化法获得转基因植株及其Basta耐受性研究

以玉米‘昌7-2’、大豆‘晋遗19’和高粱‘晋粱5号’的种子为受体,质粒pCAMBAR.CHI.11为供体,采用非组培转化法导入bar基因。PCR扩增和Southern杂交分析结果证明,‘昌7-2’、‘晋遗19’和‘晋粱5号’的划胚种子都获得了转化植株,转化率均在5%以上,未划胚种子的转化率为0。共培养液中加入浓度为200μmol/L的乙酰丁香酮(AS)能使玉米种子转化率比对照提高8倍,赋予300W强度的超声波处理,转化率可再提高60%。划胚处理对种子的出苗率影响较大,为17%左右。划胚种子于实验室条件下的Basta耐受试验结果表明,不同作物对Basta的耐受性存在差异,玉米、大豆和高粱转bar基因植株的Basta耐受临界值分别为0.15%、0.1%和0.05%,Basta处理后的幼苗成活率在各作物间差异不大。田间喷雾Basta溶液结果证明,按Basta耐受性大小排列顺序为高粱<大豆<玉米,但按对Basta敏感性的排序为大豆<高粱<玉米。不同生育期喷雾除草剂的实验结果(T2)证明,在生育期后期作物植株对除草剂的敏感性比前期有所降低,生长前期喷雾后玉米、大豆和高粱的苗存活率分别为57%、49%和52%,生长后期喷雾后苗存活率分别为77%、70%和73%,但各个群体的PCR扩增阳性结果率均在80%以上,证明存活率差异是由植株对除草剂耐受性和敏感性的差异引起的。多代转基因植株的检测结果证明目的基因可稳定遗传。