脉冲电泳不同参数对介导GFP基因转化玉米种胚效果的研究

利用脉冲电泳介导绿色荧光蛋白(GFP)基因导入玉米种胚;以GFP基因在种胚中瞬时表达作为外源基因导人种胚细胞的标记,分析了外源．DNA浓度、电泳时间、电压、电流转换时间等脉冲电泳转化参数对种胚发芽率和外源基因导入率的影响。结果表明：脉冲电泳时间对种胚发芽率和外源GFP基因导入率影响最大;通过脉冲电泳可将外源基因导入胚芽细胞,其GFP基因导人种子的频率与各电泳参数均呈二次曲线关系,300μg／ml外源DNA浓度、120min电泳时间、5V电压、2s电流转换时间可作为脉冲电泳介导玉米种胚转化较适宜的参数。     

脉冲电泳技术介导玉米转基因研究

本研究采用脉冲电泳技术进行外源基因转化玉米种胚并直接成苗,分析了不同参数对种子出苗率的影响,通过除草剂抗性初步筛选,再进行：PCR检测,结果表明不同电泳时间对种子出苗率影响显著,外源DNA浓度对种子出苗率影响不显著,确定了除草剂对玉米幼苗(3～4叶期)适宜筛选浓度为50μg／ml,To代植株除草剂处理存活率与外源基因导入率呈显著相关(r=0．9623),且与外源DNA浓度呈二次曲线关系,近似于正态分布,外源质粒DNA浓度为300μg／ml时,外源基因导入率达最大值,为11．36％。     

根癌农杆菌介导的水稻高效转化系统的建立

比较了影响根癌农杆菌转化水稻的各种因素后,建立了农杆菌介导的水稻高效转基因实验体系。按该体系,水稻品种中花11号预培养4d的幼胚经农杆菌EHA105／pCAMBIA1301感染后,具有GUS基因瞬间表达的幼胚比例在50％以上,最高可达90％;按产生潮霉素抗性愈伤和转基因植株的比例计算,转化率分别达到87．6％和64．6％。转基因植株总DNA的Southern杂交分析表明T－DNA上的外源基因已整合进了水稻基因组,且在大多数转基因植株中表现为单拷贝插入;遗传分析证明T1代的表型分离符合孟德尔法则。此转化系统的建立为高效地将有用的外源DNA导入水稻植株奠定了基础。     

大麦转化体系的改进及TrxS基因的转化

以啤酒大麦品种“晋引6号”的幼胚为转化起始材料,用基因枪法将分别携带有目的基因(TrxS)和除草剂基因(筛选基因,Bar)的两个质粒进行了共转化,同时对基因转化的相关技术和植株再生的培养方案进行了优化。结果表明,受体材料宜选用预培养15d的幼胚;在培养前2周添加1mg／L ABA可抑制胚芽萌发而且有助于胚性愈伤组织的形成;1．0mg／L ZT与0．1mg／L IAA激素配比可有效促进愈伤组织的分化。利用优化的培养条件,经在含3～5mg／L筛选剂PPT的培养基上筛选、再生及生根培养。共在178块抗性愈伤组织上获得11株再生植株,再生率达到6．2％,经对T0、T1、T2代PCR、nested PCR和Southern杂交检测表明,TrxS基因已经稳定整合到大麦基因组中且遗传稳定、结构完整。     

低压脉冲电泳介导的外源基因转化部分酶解的水稻小细胞团

开发了一类新型的低压脉冲电泳法介导外源基因进入水稻细胞的转化系统。本系统以水稻部分酶解小细胞团为受体，采用低压脉冲电泳推动质核DNA进入水稻细胞。以报告基因GUS酶活性为指标，借以测定转化了的水稻细胞。最佳的组合处理可以获得8．2％的转化频率，文中对低压脉冲电泳转移外源基因的条件亦作了讨论。     

影响农杆菌介导玉米优良自交系遗传转化的因素

以我国玉米骨干自交系9046,齐319,414,Mo17的幼胚为材料,在已经建立的农杆菌介导的玉米幼胚转化体系的基础上,研究了影响农杆菌介导玉米优良自交系遗传转化的因素,建立了优化的玉米优良自交系的遗传转化体系。研究结果表明,1．0—2．0mm的玉米幼胚是最适宜的转化受体;在感染液和共培养基中都加入乙酰丁香酮(200μmol／L)和抗坏血酸(50mg／L),能显著提高农杆菌对玉米的侵染能力;而感染前将幼胚高渗透压预处理未能提高转化率;延迟筛选有利于提高抗性愈伤组织的存活率。应用优化后的转化体系,获得了这4个玉米优良自交系的转基因植株,PCR阳性植株率为1．71％-4．09％。转化植株叶片总DNA的PCR和Southern杂交分析表明,T-DNA上的外源基因已经整合进了玉米基因组,并且在大多数转基因植株(71．4％)中为单位点插入。这一体系的建立,为进一步将有用基因导入玉米优良自交系奠定了基础。     

农杆菌介导抗储粮害虫转基因小麦(Triticum aestivum L.)的获得及分析

以本实验室选育的小麦优良品系的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导将抗虫基因豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTI转入小麦培养细胞,经筛选获得抗卡那霉素的愈伤组织并再生植株。经PCR和实时PCR检测、PCR-Southern和Southernblot验证,确定了3株独立再生植株为含有CpTI的转基因植株。农杆菌菌浓度、侵染时间及转化处理方式对小麦转化率均有明显影响。3株转基因植株正常可育并结籽,形成转基因株系。外源基因在转基因植株T1代中的分离呈多样性,部分株系(转基因株系T-Ⅰ、T-Ⅲ)表现出孟德尔遗传规律。抗虫试验表明,3株转基因植株T2代籽粒对储粮害虫麦蛾具有一定的抗性,转基因株系T-Ⅰ、T-Ⅱ、T-Ⅲ及非转基因植株的T2代籽粒虫蛀率分别为19·8%、21·9%、32·9%和58·3%。转基因植株T1代群体农艺性状调查显示,3个株系具有良好的农艺性状,为小麦的遗传改良提供了新的种质抗虫材料。     

cryIAc基因在转基因玉米中的遗传规律及对抗虫性影响

旨在研究目的基因在转基因植株和后代植株(株系)中的遗传规律及其对转化植株抗虫性的影响。以花粉介导法将cryIAc基因导入玉米自交系‘郑58’和‘昌7-2’,对转化植株及其后代株系进行分子检测和田间抗虫鉴定。结果表明:(1)转化‘郑58’和‘昌7-2’,T1代分别获得转基因植株24和41个,转化率高达20%以上;(2)转基因T2代、杂交F2代及回交1代(B1)的分子检测结果证明,外源基因的遗传符合孟德尔的3∶1、3∶1和1∶1的遗传分离规律;(3)连续多带的分子检测结果还表明,外源基因可稳定遗传并有效表达,表达水平在9.8-14.3 ng/g叶片鲜重之间;(4)抗虫鉴定结果显示,在阴性对照全部感虫情形下,转基因纯合株系仍表现出较高抗虫活性;(5)此外,回交试验结果还证明外源基因通过杂交可传递给下一代;(6)最终经筛选得到SZ003、SZ005、SC001、SC004和SC007五个高抗虫转基因株系。结果表明,花粉介导法是一种高效、快捷的转化方法,cryIAc基因导入玉米自交系植株后赋予和提高了转基因植株的抗虫活性。     

转山菠菜胆碱单加氧酶基因(AhCMO)水稻创制及其耐盐性研究

胆碱单加氧酶(Choline monooxygenase,CMO)是高等植物体内合成甜菜碱的一个关键酶.利用载体pCAMBIA3300与玉米泛素(Ubiquitin)启动子构建了AhCMO基因的过表达载体.采用基因枪轰击愈伤组织细胞将AhCMO基因转化东稻3号(OryzasativaL.subsp.japonica Kato),经抗性筛选,获得再生苗18株,选取农艺性状与野生型基本一致的其中7株进行PCR与Southern杂交检测,获得3株转AhCMO基因阳性植株;RT-PCR的检测结果表明外源AhCMO基因能正常转录;草铵膦叶片涂布试验结果表明,Bar基因在转AhCMO基因水稻植株中能正常表达;对T1代转基因再生植株进行0.5%NaCl高盐处理,结果表明,4号、7号转AhCMO基因水稻耐盐性强于非转基因对照,说明外源AhCMO基因能提高东稻3号的耐盐性.     

低压脉冲电泳介导的外源基因转化部分酶解的水稻小细胞团

开发了一类新型的低压脉冲电泳法介导外源基因进入水稻细胞的转化系统。本系统以水稻部分酶解小细胞团为受体,采用低压脉冲电泳推动质核DNA进入水稻细胞。以报告基因GUS酶活性为指标,借以测定转化了的水稻细胞。最佳的组合处理可以获得8.2％的转化频率。文中对低压脉冲电泳转移外源基因的条件亦作了讨论。     

转Zm13_Barnase基因玉米的获得及其花粉育性研究

5 mg·L-1 Bialaphos was determined to be the adequate concentration for selection of maize (Zea mays L.) calli on herbicide resistance after evaluating three concentrations of Bialaphos in three genotypes. The chimeric gene Zm13-Barnase was transferred into the embryogenic calli of maize by particle bombardment, and 24 normal plants were regenerated from the 32 herbicide-resistant calli obtained after six cycles of continuous selection under 5 mg·L-1 Bialaphos. PCR assay showed that 18 plants were positive for Barnase gene with a frequency of 75%. I-KI staining and pollen germination revealed that five plants were partially male-sterile. Southern blot analysis indicated integration of Barnase gene into maize genome.     

农杆菌介导的玉米遗传转化

用带有质粒pGIH(35S-intron-GUS/ Hptr)的根癌农杆菌EHA101转化玉米愈伤组织,获得潮霉素抗性植株,再生性好的苏玉1 图7 Southern blot分析HpaII消化的质粒pGIH 和gusA基因沉默的愈伤组织的总DNA Fig.7 Southern blot analysis of plasmid pGIH(P) and plant genomic DNA of gusA gene si- lence callus(T)digested with HpaII号转化率可以达到8.1%。对转化植株进行GUS染色分析及PCR和Southern杂交检测证明外源基因已经整合,并能够稳定表达。反向PCR分析的三个转化植株,T-DNA插入片段均为单拷贝。部分失去分化能力的抗性愈伤组织,Southern blot分析发现其基因组中有gusA基因插入,但X-gluc染色呈阴性,经HpaII酶切分析发现整合的gusA基因发生了高度甲基化。     

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( Zea mays L.)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( Bacillus thuringiensis ) cry1Ac3基因导入玉米优良自交系E28及340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、Southern blot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.     

玉米优良自交系愈伤组织基因枪转化的研究

利用基因枪将Ｂｔ基因导入玉米Ｅ２８幼胚愈合组织中,在潮霉素浓度为５ｍｇ／Ｌ选择培养基上,经过３５天的继代和分化２次选择及４５天继代继续３次选择后分化再生成植株,ＰＣＲ及Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分子杂交结果表明,潮霉素基因及Ｂｔ基因已导入并整合到玉米基因组中,Ｅ２８２次选择的转化频率达到７．８％,显著地高于３次选择２．９％的转化频率,选择至再生的时间缩短２５天;自交系Ｐａｌ３７２次选择的转化频率为１３．３％     

离子注入法将外源DNA直接导入小麦的研究

通过离子束介导法将外源GUS基因直接导入小麦成熟种子.组织化学染色结果表明GUS基因的瞬时表达率可以达到70%以上.当代(Ru)PCR分析结果表明,阳性植株的频率与离子注入剂量有关,适宜的注入剂量为7×106离子/cm2.PCR-Southern和Southern B1ot分析结果表明外源基因已整合到小麦基因组中,说明离子束介导外源DNA直接导入小麦是可行的.另外还探讨了用离子束介导创造小麦远缘分子杂种的可能性.     

Development of transgenic finger millet (<Emphasis Type="Italic">Eleusine coracana</Emphasis> (L.) Gaertn.) resistant to leaf blast disease

Finger millet plants conferring resistance to leaf blast disease have been developed by inserting a rice chitinase (chi11) gene through Agrobacterium-mediated transformation. Plasmid pHyg-Chi.11 harbouring the rice chitinase gene under the control of maize ubiquitin promoter was introduced into finger millet using Agrobacterium strain LBA4404 (pSB1). Transformed plants were selected and regenerated on hygromycin-supplemented medium. Transient expression of transgene was confirmed by GUS histochemical staining. The incorporation of rice chitinase gene in R₀ and R₁ progenies was confirmed by PCR and Southern blot analyses. Expression of chitinase gene in finger millet was confirmed by Western blot analysis with a barley chitinase antibody. A leaf blast assay was also performed by challenging the transgenic plants with spores of Pyricularia grisea. The frequency of transient expression was 16.3% to 19.3%. Stable frequency was 3.5% to 3.9%. Southern blot analysis confirmed the integration of 3.1 kb chitinase gene. Western blot analysis detected the presence of 35 kDa chitinase enzyme. Chitinase activity ranged from 19.4 to 24.8. In segregation analysis, the transgenic R₁ lines produced three resistant and one sensitive for hygromycin, confirming the normal Mendelian pattern of transgene segregation. Transgenic plants showed high level of resistance to leaf blast disease compared to control plants. This is the first study reporting the introduction of rice chitinase gene into finger millet for leaf blast resistance.     

利用Cre/lox重组系统获得无选择标记的SKTI抗虫转基因烟草

将置于两个同向lox位点之间的Bar基因表达盒与大豆胰蛋白酶抑制剂SKTI基因表达盒融合后获得相应植物表达载体,转化烟草Wisconsin 38后获得对棉铃虫具有明显抗性的SKTI转基因植株。SKTI转基因植株通过叶盘二次转化法导入Cre基因,对再生植株叶盘进行Basta的抗性检测,检测Bar基因的删除情况。结果表明:绝大多数再生植株对应叶盘在含8 mg/L PPT的筛选培养基上无法再生,Bar基因被删除的效率在38%~100%之间。对Bar基因删除区域进行PCR及克隆测序后发现Bar基因表达盒被精确删除。对Bar基因删除植株开花自交获得的分离后代进行NPTⅡ抗性检测,5株NPTⅡ敏感植株分子检测显示均只含有SKTI基因而无Cre基因存在,为无选择标记基因的SKTI转基因植株。     

转基因抗矮花叶病玉米的遗传、表达及抗病性研究

目的：研究目的基因在转基因植株及其后代中遗传表达的稳定性,以及目的基因表达与抗病性的关系,最终得到转基因纯合株系。方法：以采用花粉介导法将RDV运动蛋白缺陷型（RDV MP^-）基因导入玉米自交系478的转基因种子（T0）作为试验材料,对其或其后代进行潮霉素抗性筛选、PCR检测、目的基因表达产物含量测定、农艺性状筛选,以及田间接种病毒的抗病鉴定。结果：通过潮霉素抗性筛选从T0种子获得了11株疑似转化植株;对T1、T2、T3代转基因植株的PCR分析证实目的基因已导入玉米植株,并显示随着转化植株世代交替,目的基因可稳定遗传给下一代,且目的基因在待测材料中的检出比例也随着代数的增加而提高;目的基因表达量的测定结果为1．83-11．57ng／mg叶片鲜重之间;田间接种玉米矮花叶病病毒试验结果证明转化植株比对照植株的抗矮花叶病能力有了显著提高,个别株系在T1代的发病率就为0,T1、T2、B代转化植株的抗病性逐代提高,比临近对照的抗病性提高2～5级;目的基因表达量与植株（系）的抗病性显著相关,r=0．923,P〈0．01;入选纯合系的农艺性状也有较大变化,穗粒数比对照系增加约5％。结论：通过以上方法,可以筛选到转基因抗病玉米纯合株系。