高等植物细胞的遗传操作回顾与展望

遗传操作系涉及改变生物遗传结构的技术。本文试图按照年代顺序评述较重要的研究工作,以及不同的研究人员为培育具有人类所需性状的植物而采用的方法。回顾六十年代,我们发现早期的研究是以种子和幼苗作为引入外来基因的受体材料,而外来基因则采用“裸露的”DNA。尔后七十年代,研究重点转移到以花粉和组织培养物作为摄取外来基因的受体材料,而外来基因则开始采用置于噬菌体内加以保护的DNA。最近随着限制性核酸内切酶和连接酶的发现,愈来愈多地采用质体作为基因转移载体。在这方面,土壤杆菌的Ti质体具有更突出的特点。现在,大多数研究人员认为,当土让杆菌感染植物细胞时,至少有几个Ti质体的片段掺入到植物细胞基因组,从而引起细菌性根癌病。所以土让杆菌系统是天然遗传工程的一个实例。其他基因能不能也通过Ti质体掺入到植物细胞呢?这是一个值得探索的问题。许多植物学家已把其注意力转向这个问题,并做了一些相应的实验。     

Ti质粒基因在单子叶植物中的表达

<正> 根癌农杆菌感染双子叶植物时,能侵入双子叶植物的细胞壁,并通过一种未知机制将其Ti质粒DNA导入植物细胞内。导入的Ti质粒DNA(T-DNA)能整合到植物细胞的核基因组中,并被转录。通过遗传操作插入Ti质粒T区的任何DNA片段似乎都能随根癌农杆菌一起转移到植物细胞内。因此,根癌农杆菌作为载体,已广泛用于高等植物外源遗传物质的导入研究。它最终有可能给作物的基因组加入一些有益的遗传成分。遗憾的是,把Ti质粒用作转     

农杆菌-植物间基因转移的分子基础

植物病原细菌多以Ⅲ型分泌系统运送毒性因子或无毒基因产物到植物细胞,但根癌农杆菌利用Ⅳ型分泌系统转移致瘤基因片断T-DNA到植物细胞核,并整合到植物基因组,使植物产生肿瘤,作者将介绍vir基因的诱导、T-DNA的加工、T-DNA的转移,以及T-复合体运输的装备等方面的最新研究进展,以探讨农杆菌-植物间基因转移的分子基础,研究该系统转移基因的分子基础将有利于开发和改良植物遗传工程的载体工具;另外,农杆菌-植物作为一种模式植物病害系统,其研究也为植物-病原菌的基础理论研究提供参考。由于有些人体病原细菌也采用Ⅳ型分泌系统运送毒性因子到人体细胞,研究农杆菌-植物间的基因转移系统也有利于医学研究。     

根癌农杆菌毒力调节基因在识别寄主植物及T-DNA转移的作用

土壤病原菌根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)通过遗传转化植物细胞,引起许多植物(主要是双子叶)发生冠瘿病。转化实质在于农杆菌DNA中的一个特殊片段,T-DNA从大的(>200Kb)Ti质粒转移到植物细胞核     

通过接种土壤杆菌将基因转移到树木中

在运用基因直接转移技术方面,近来虽然取得了相当大的进展,但目前土壤杆菌(Agro-bacterium)Ti质粒系统仍然是植物遗传工程中最有实效的方法。然而,用土壤杆菌将外来基因转移到植株中仍受这种生物体的寄主范围限制。到目前为止,还没有发现哪种松树易受土壤杆菌的感染。 R.Sederoff及其同事在为火炬松(Pinus taeda)树苗接种时,发现能使松树产生冠瘿     

Calgene正在揭示植物对除草剂的抗性

<正> 通过遗传操作使植物对除草剂产生抗性已越来越接近现实。以Calgene公司(戴维斯,加利福尼亚)Luca Comai为首的研究人员为了使植物对除草剂草甘膦产生抗性,利用根癌土壤杆菌中的Ti质粒把aroA基因转移到烟草细胞中,并利用这些细胞再生出抗除草剂的植株。据Calgene公司的Robert Good man说,在农场发现的那些再生烟草植株中,实际上只     

冠瘿瘤基因在植物体中的表达

1　实验目的利用质粒转移技术将有用 (目的 )基因整合到植物基因组 DNA中 ,创造出植物遗传新类型。本实验用根癌农杆菌介导 ,将菌体中的冠瘿瘤基因 (T- DNA)导入桑、紫景天中 ,使其形成植物瘤。通过本实验操作 ,可使学生了解植物转基因技术的基本原理 ,提高对生物课程学习的兴趣具有重要意义。2　实验原理植物经人工刺伤并感染农杆菌后 ,因伤流中含有一定量的酚类、氨基酸、糖等有机物 ,这类物质能诱导农杆菌合成参与 T- DNA剪切、加工、转移的酶系 ,并将 T-DNA整合到宿主细胞的基因组 DNA中。由于 T- DNA中有编码生长素 (tmsl、tm…     

向植物导入外源DNA方法的研究与发展

为满足人类对粮食和其它农产品的多种需求,利用现代生物技术手段培育高产,稳产、优质、抗病虫,抗逆植物新品种是农业生物技术研究的主要内容之一。对植物进行遗传改造的首要环节是,研究和开发向植物细胞导入外源基因的技术。近年来,向植物细胞导入外源DNA的方法在实践中不断创新发展。目前主要采用的方法有以下几种: 一、根癌土壤杆菌介导的外源基因转移 整合型的根癌土壤杆菌Ti质粒是最常用的一种载体。研究最多的是octopine(章鱼碱)型和nopaline(胭脂碱)型Ti质粒。在Ti质粒上有一段T-区,T-DNA能从该质粒转移到敏感植物的核基因组中。T-DNA边界有25bp正向重复序列可能接受某种酶识别切割,进而形成环状中间体。此外,Ti质粒上还有—个约50kb的Virulence区(简称Vir区),约有十几个基因。Vir区不在T-DNA内。Vir产物是一     

小麦恢复可育基因非配子融合的转移

由于利用了根癌农杆菌作为载体的DNA 转移系统,高等植物中的双子叶植物基因转移 获得了成功。但根癌农杆菌的天然寄生范围仅 限于双子叶植物,因此,单子叶植物的转化尚待 探索其他途经。有人采用单细胞或原生质体摄 取外源DNA,再生成愈伤组织,进而培育成完 整植株‘”。有人为了避开从细胞培养成植株的 某些困难,设想采用配子作为接受外源DNA的 受体,在体外培养花粉,把精子作为显微注射 DNA的靶子,再由花粉管进人子房,通过受精 将外源遗传物质引人到合子,从而形成转化的 胚,再发育为转化的植株［[91。还有人设想,以雌 配子作为显微注射DNA的靶子,将外源DNA 直接注射入卵细胞,然后通过受精,使外源DNA 进人受精卵,发育为转化的胚及转化的植 株^[2,3,5,4,10]。此外,最近有人报道,已经重组了 Ti质粒,可在单子叶植物玉米中作为外源DNA 转移的载体L川。但在单子叶植物的禾本科农作 物中,如小麦、水稻、玉米等,至今仍缺少可行的 外源基因转移技术。     

微注射在植物遗传操作上取得的进展

Calgene公司将微注射技术应用于植物遗传操作上,并取得了重大进展。已证明,微注射对将一些基因转移到哺乳动物细胞中是有效的,但以前一直未证明对于将DNA转移到植物中能否奏效。最近在维也纳召开的一次核技术和体外培养国际讨论会上提交的一篇论文中,AnneCrossway博士讲述了将一些外来基因微注射到烟草细胞中以及将外来DNA结合到由注射过     

AcvB基因的发现及表达

被根癌农杆菌感染的植物 ,其部分细胞发生了变异 ,最终形成植物癌。究其原因是由于农杆菌中的 T-DNA转移至植物细胞所致。T- DNA剪切、加工、转移受Ti- DNA中的多个操纵子的共同调控。最近 ,小岛研究室用转座子标记法对根癌农杆菌 (A- 2 0 8株 ) T- DNA转移机能进行了研究 ,发现了 3个位于根癌农杆菌染色体上的 Acv B、chv A、ch VB基因 ,它们在 T- DNA转移过程中担负重要角色。1　 Acv B基因的发现用大肠肝菌 (PJB4 J1)与农杆菌 (A- 2 0 8)在 2 8℃条件下共培养 ,在含卡那霉素 (Kmr)固体培养基上选取单菌落 ,取其菌体分别接…     

植物基因载体—Ti质粒的应用方法<下>

根癌农杆菌使许多双子叶植物产生冠瘿瘤是其Ti质粒的T区DNA转入植物细胞的结果,Ti质粒是天然的植物基因载体。为克服直接操作Ti质粒的困难,人们构建了中间载体,将嵌合基因插入中间载体构成表达载体。改建的Ti质粒——pGV 3850等系统,是缺失了致瘤基因,但保持转化植物细胞的能力的Ti质粒。双质粒系统,SEV系统则是进一步完善化的Ti质粒载体。另外我们还讨论了构建其它基因载体,开辟多种转化途径的必要性。     

根癌农杆菌介导的外源基因转化植物萌动种胚的研究

本文建立的新型根癌农杆菌转化程序是以微伤处理的黄瓜、番茄受体态种胚为实验材料,探讨了萌动种胚作为农杆菌TiT-DNA转化受体的可能性;确定了转化体系中筛选条件及受体态种胚的形态学特征和生理学指标;短期内获得了转基因植株,并从生理生化及分子水平上证实了外源基因的转移、整合与表达。本文为农杆菌Ti质粒载体介导的外源基因向植物中的转移提供了一个简便易行的受体系统。     

用Ti质粒DNA离体转化植物原生质体成功

基因工程包括把DNA引入寄主细胞,并和寄主基因组整合,以及外源基因在寄主中表达。这在植物细胞里尚未被证明。最近新西兰的几位科学家首次在植物细胞里证明了这一点。他们是用烟草原生质体为实验材料,用Ti质粒DNA进行转化取得成功的。可引起冠缨瘤病的根瘤农杆菌是一个把外源DNA引入植物中去的天然的实验体系。这种根瘤农杆菌能把     

植物蛋白质基因工程取得重要突破

一、日本把菜豆基因通过根癌农杆菌的Ti质体(带kan~R)插人烟草和矮牵牛植物中培育出含有菜豆蛋白质的烟草和矮牵牛植株,培育三代均能结实。 二、巴西用遗传工程技术把含有丰富蛋白质的巴西果核的基因转移到莱豆(Phaseolus Vulgaris)中获得成功,从而培育出“超级豆”,比一般豆科植物的蛋氨酸高四倍。     

动态

BioTechnica International Inc.(马萨诸塞州坎布里奇)宣称,已发现一种广泛分布的细菌质粒可用于将遗传物质转入植物中。这个发现意味着许多革兰氏阴性菌可替代根癌土壤杆菌作为向植物细胞插入基因的载体。该质粒称为 RSF1010,广泛地自然存在于革兰氏阴性菌中,包括根癌土壤杆菌。它可在上述细菌中自由转移。BioTechnica 研究人员现已发现它还能介导其它质粒向植物细胞转移。     

中间载体pBz6102的构建及CAT基因在转化烟草中的表达

来源于细菌的新霉素磷酸转移酶基因(NPT),氯霉素乙酰转移酶基因(CAT)以及来源于昆虫的荧光素酶基因等都是用于研究根癌农杆菌转化植物的良好标记。我们利用氯霉素乙酰转移酶嵌合基因和来源于Ti质粒T-区DNA的tmr基因,构建了中间载体pBZ 6102,并通过植物基因工程载体pGV 3850,将氯霉素乙酰转移酶嵌合基因和tmr基因引入了植物细胞,并测到了表达,在抗氯霉素植物中测到了氯霉素乙酰转移酶活性。中间裁体pBZ 6102上还有Pst Ⅰ,Xba Ⅰ等单一的限制性内切酶位点,外源基因极易插入。转化植物F_1代的种子抗性分析表明,80%左右的种子都能在含氯霉素的培养基上正常萌发,它们的幼苗中都有氯霉素乙酰转移酶活性,证明CAT基因通过了减数分裂稳定地保留在植物细胞的基因组内。     

遗传工程载体

根据DNA的来源及受体细胞的属性,遗 传工程实验可分成三大类。一类是将原核细胞 DNA转移到另一种原核细胞中去,例如将噬菌 体DN人嵌人到细菌质体DNA中。另一类是 将真核细胞DNA转移到原核细胞的受体 DNA中,比如将哺乳动物的基因引进到细菌 质体或噬菌体中。第三类是将真核基因嵌人到 另一真核细胞DNA中。本文简单谈谈遗传工 程的载体及其有关问题。     

农杆菌T—DNA介导的植物转基因的分子机制

前言 根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)与发根农根菌(A.rhizogenes)同属根瘤菌科,是革兰氏阴性植物病原菌。前者感染植物引起冠瘿病(Crop gall tumour),冠瘿病用含有抗生素的培养基培养与除菌。可无限增殖;后者感染植物诱发出许多不定根,把不定根培养在上述培养基上也可迅速生长,多次分枝成毛状称毛状根(hairy root)。农杆菌感染机理很复杂。其感染作用起始于受伤的植物细胞分泌的大量化学物质时期。受伤植物细胞分泌的酚分子诱导农杆菌怀有的Ti质粒或Ri质粒上的基因活化,尔后农杆菌紧附植物细胞并把Ti质粒或Ri质粒上一部分DNA(称作T—DNA,tranfer DNA)转移到植物染色体上。T.DNA共价整合后编译合成的新的低分量的代谢物,称为冠瘿碱。     

T-DNA转移研究进展

植物遗传转化技术近年在农作物性状改良、植物生物反应器利用以及基因功能鉴定等方面得到了广泛的应用.T-DNA转移是植物细胞农杆菌介导遗传转化整合和表达外源基因的基础.农杆菌Ti质粒vir基因编码蛋白、农杆菌一些染色体基因编码蛋白及植物细胞一些基因编码蛋白或因子均参与T-DNA转移.转移过程包括农杆菌对植物细胞的识别、附着,细菌对植物信号物质的感受,细菌vir基因的诱导表达,T复合体的形成,跨膜运输,进核运输和整合等一序列过程.植物细胞因子与农杆菌T-DNA转移相关蛋白的相互作用最近被认为在T-DNA转移过程中起重要作用.