导入bar基因的水稻新植株可遗传

江苏省农业科学院粮作所王才林、赵凌、宗寿余等和中科院上海生化所龚蓁蓁等9位科研人员,用花粉管通道法将bar基因导入水稻获得可遗传的转基因植株。亦即他们利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系E32,获得转基因植株。但在T0代仅表现为部分抗性,T1代全部获得了抗性,T3代全部转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性。通过对转基因植株后代进行PCR分析,证实了bar基因已整合到受体植株的基因组之中,以后又经过遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代植株,并在T3代开始就可分离出抗性一致的稳定株系。目前,其…     

农杆菌介导籼稻优良恢复系bar基因的遗传转化研究

应用农杆菌介导转化体系,成功地将含有CaMv35s启动子启动的bar基因导入籼稻幼胚来源的愈伤组织,获得籼稻优良恢复系T461、R402和752三个品种（系）共47个抗除草剂Basta的转基因株系,Southem分析结果表明,转基因植株基因组中检测到bar基因的整合,转基因植株自交后代Basta除草剂抗性鉴定表现出分离,且大多数为1-2个整合位点的孟德尔方式遗传。结果表明,根癌农杆菌介导法可以有效且可靠地转化籼稻。     

玉米Ubi－1启动子在可育转基因玉米植株中的表达活性

本工作将玉米泛素基因－1启动子（Ubi-1)与大肠杆菌β－葡萄糖苷酸酶基因（gus,uidA)的编码区融合,通过基因枪粒子轰击方法转化来自水成熟胚盾片组织的I－型愈伤组织,经PPT选择获得可育的玉米转基因植株,并采用组织化学方法分析了Ubi-1启动子驱动的gus基因在不同组织,细胞中的表达活性,发现gus基因在除花药壁以外的其它所试组织中均可以有效表达。Ubi：GUS在花粉,卵细胞中T1代转基因植株未成熟胚中的表达显示该启动子在植株发育的早期阶段即具有活性。对T0代转基因植株的花粉进行GUS组织化学染色,gus基因呈1：1分离,显示外源基因在转基因植株中以孟德尔方式遗传。同时发现,使用玉米本身的启动子Ubi-1可以降低外源基因在转基因玉米中的拷贝数,进而避免基因沉默现象的发生。目前已得到第二代转基因种子。     

通过构建三段T-DNA载体高频率获得无标记转基因大豆植株的研究

高频率获得无选择标记转基因植株有利于转基因植物的环境释放和安全性生产,农杆菌介导的共转化法是获得无标记转基因植株的方法之一。含二段T-DNA载体的共转化法已被人们成功应用,而二段以上T-DNA载体的共转化法还未见报道。基于这一目的,通过几个中间质粒构建了含有三段T-DNA的双元表达载体pNB35SVIP1,其中包含1个拷贝bar基因选择标记基因表达盒和2个拷贝VIP1目的基因表达盒。利用EHA101农杆菌菌系介导法转化大豆子叶节,经过在含3~5mg/Lglufosinate培养基上多次筛选,获得了一定数量抗性再生植株,然后对抗性再生植株进行叶片涂抹除草剂、Southernblot和Northernblot检测,共鉴定出51棵T0代转基因植株,转化频率0·83%~3·16%,二个基因的共转化频率为86·4%。在对T1代群体进行叶片涂抹除草剂检测的基础上,不抗除草剂植株进行PCR、Southernblot和Northernblot检测,共鉴定出41棵无选择标记转基因植株,无标记植株获得率为7·6%。检测结果还表明,T1代群体中22·7%的株系发生了基因丢失现象,27·3%的株系发生了bar基因沉默现象,目的基因在37·1%的无标记植株中发生了沉默现象。三段T-DNA的双元表达载体是获得无标记转基因植株的理想途径。     

玉米Ubi-1启动子在可育转基因玉米植株中的表达活性

本工作将玉米泛素基因-1启动子(Ubi-1)与大肠杆菌β-葡糖苷酸酶基因(gus,uidA)的编码区融合,通过基因枪粒子轰击方法转化来自玉米未成熟胚盾片组织的I-型愈伤组织,经PPT选择获得可育的玉米转基因植株,并采用组织化学方法分析了Ubi-1启动子驱动的gus基因在不同组织、细胞中的表达活性,发现gus基因在除花药壁以外的其它所试组织中均可以有效表达.UbiGUS在花粉、卵细胞和T1代转基因植株未成熟胚中的表达显示该启动子在植株发育的早期阶段即具有活性.对T0代转基因植株的花粉进行GUS组织化学染色,gus基因呈11分离,显示外源基因在转基因植株中以孟德尔方式遗传.同时发现,使用玉米本身的启动子Ubi-1可以降低外源基因在转基因玉米中的拷贝数,进而避免基因沉默现象的发生.目前已得到第二代转基因种子.     

农杆菌介导将白叶枯病抗性基因Xa21导入水稻获得转基因植株

利用农杆菌介导的高效遗传转化系统,将白叶枯病抗性基因Xa21转入黄淮稻区主栽品种豫粳6号的胚性愈伤组织,获得转基因植株,GUS染色和PCR分析证明Xa21基因已整合到水稻基因组中,其自交T1代植株经GUS染色和白叶枯病接种鉴定呈现3：1分离,研究为培育抗白叶枯病水稻品种奠定了基础。     

基因枪转化的bar基因表达盒在水稻中遗传行为复杂

基因枪介导基因表达盒(仅包括启动子、编码区和终止子)转化是基因枪转化植物的新趋势,它能消除质粒载体主干序列对转基因植物的不利影响。本文研究了基因枪转化的bar基因表达盒在转基因水稻T1～T3世代中的遗传行为。结果发现:作为筛选标记的bar基因表达盒在水稻基因组中多拷贝整合,遗传分离行为复杂,还出现了Basta抗感分离比在35:1～144:1之间的"假纯合体",但50%转基因株系中(5/10)bar基因可作为一个显性基因按孟德尔方式稳定遗传至自交T2代。虽然bar基因为多拷贝整合,30%的转基因株系(3/10)在自交低世代(T1)能获得纯合体。Southern杂交分析发现,多拷贝的bar基因表达盒倾向于连接成转基因串联子整合在水稻基因组内。我们发现在Basta抗性正常分离的株系后代中bar基因表达盒Southern杂交模式能稳定遗传,但异常分离的株系后代中bar基因表达盒的一些拷贝发生了丢失。我们推测,bar基因表达盒在水稻中遗传分离行为的复杂原因可能是bar基因表达盒多拷贝整合、基因丢失和基因表达互作。     

转不可翻译PVY^N CP基因烟草的抗病性分析

我们曾报道表达不可翻译PVY^N CP基因的转基因烟草抗病性是由RNA介导的,其抗病性类似于转录后的基因沉默(PTGS)。本研究以这类不同抗性的T0代转基因烟草植株为材料,对自交后的T1代转基因植株的遗传和抗病性进行了分析,并选取部分T1代抗病株系自交留种。对T2代RNA介导抗病性转基因植株进行了分子分析和一系列抗病性研究。结果表明,含1—2个转基因拷贝的T0代感病植株,在T1代中的Km抗性分离符合单位点插入的3：1的遗传规律;含3个或3个以上转基因拷贝的T0代中抗或高抗植株,在T1代中的Km抗性分离符合多位点插入的15：1或63：1的遗传规律。大多数T1、T2代转基因植株的抗病性与转基因拷贝数成正相关,转基因在T1、T2代植株中能够转录表达,且转基因植株之间转基因mRNA在细胞质中的积累水平与转基因植株的抗病性成负相关。转基因植株的抗病性能够在T1、T2代中遗传,且T2代转基因植株的抗病性具有以下特征：1)既抗病毒粒体又抗病毒RNA的侵染,且这种抗病性不受接种物剂量的影响;2)抗病谱较窄,只对PVY的某些株系具有高度抗病性;3)与传毒方式无关,既抗摩擦接种又抗带毒蚜虫接种;4)与植株的发育阶段没有关系。     

转基因植物转录后基因沉默的克服对策

人们对植物进行遗传转化的目的是让转基因在植物基因组中能够稳定整合并在当代及其子代中能够有效、稳定的表达 ,但是由于多种因素的影响 ,转基因在植物中的表达并不很理想。自从 1 986年Ｐｅｅｒｂｏｔｔｅ报道转基因烟草中转基因发生沉默以来 ,很多学者也都发现大量的转基因植株不能正常表达[1]。经过多年的研究 ,发现导致转基因沉默的机理有多种 ,根据其作用机理和水平的不同 ,人们通常把转基因沉默分为[2 ,3]:位置依赖性基因沉默 (Ｐｏｓｔｉｏｎ -ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ ,ＰＤＧＳ)、转录水平的基因沉默 (Ｔｒ…     

水稻Act1启动子融合的bar基因在转基因燕麦T_3代中的表达

以微弹轰击法转化获得的含bar基因燕麦T3代为材料 ,运用Northernblot方法研究了bar基因在燕麦的不同生育阶段、不同叶位、以及Challenge(0 .2 0 % )处理后不同时间的叶片中mRNA水平的变化。结果表明 ,外源bar基因在燕麦的不同生育阶段、不同叶位、以及除草剂处理后转录水平没有明显差异。由于除草剂喷涂后 ,植株体内氨含量的变化能够反映bar基因编码的PAT酶活性的变化 ,因而测定了Challenge处理后不同时间、不同部位的叶片中氨含量的变化情况。结果发现 ,含bar基因的燕麦植株体内氨含量在除草剂处理后不同时间和不同部位都没有显著的变化 ,而对照植株体内氨的含量在除草剂处理后能迅速上升。这表明 ,含bar基因的燕麦植株体内由于PAT酶的稳定表达 ,而使氨的含量维持在较低水平。从转录和翻译两个层次上反映了水稻Act1启动子融合的bar基因在转基因燕麦T3 中能够稳定表达 ,且表达水平不受叶位和除草剂的影响     

Transgene behaviour across two generations in a large random population of transgenic rice plants produced by particle bombardment

The relationship between transgene copy number, rearrangement levels, inheritance patterns, expression levels, transgene stability and plant fertility was analysed in a random population of 95 independently transformed rice plant lines. This analysis has been conducted for both the selectable marker gene ( aphIV) and the unselected reporter gene ( gusA), in the presence or absence of flanking Matrix Attachment Regions (MARs) in order to develop a better understanding of transgene behaviour in a population of transgenic rice plants created by particle bombardment. In the first generation (T(0)), all the independently transformed plant lines contained and expressed the aphIV gene conferring resistance to hygromycin, but only 87% of the lines were co-transformed with the unselected gusA marker gene. Both transgenes seemed to be expressed independently. Most lines exhibited complex transgene rearrangements as well as an intact transgene expression unit for both aphIV and gusA transgenes. Transgene copy number was proportional to the quantity of DNA used during bombardment. In T(0) plants, high gusA copy number significantly decreased GUS expression levels but there was no correlation between expression level and transgene copy number across the entire population of lines. Four main factors impaired transgene expression in primary transgenic plants (T(0)) and their progeny (T(1)): (1) absence of transgene expression in T(0) plants (41% of lines), (2) sterility of T(0) plants (28% of lines), (3) non-transmission of intact transgenes to some or all progenies (at least 14% of lines), and (4) silencing of transgene expression in progeny plants (10% of lines). Transgene stability was significantly related to differences in transgene structure and expression levels. The presence of Rb7 MARs flanking the gusA expression unit had no effect on plant fertility or non-transmission of transgenes, but provided copy number-dependent expression of the transgene and improved expression levels and stability over two generations. Overall, only 7% of the plant lines without MARs and 17% of the lines with MARs initially generated, exhibited stable transgene expression over two generations.     

CMV抑制PVYN CP基因沉默及其介导的抗病性

以前曾报道用RNA介导的抗病毒策略,获得了高度抗病的表达马铃薯Y病毒坏死株系外壳蛋白基因(PVY^N CP)的转基因烟草,并对T1、T2代转基因植株进行了遗传和抗病性分析。此次以T,代转基因植株为试验材料,在筛选高度抗病植株并证明其抗病性是基于转基因沉默的基础上,采用Northern杂交的方法,证明CMV侵染抑制了转基因植株中PVY^N CP基因的沉默,而且CMV对PVY^N CP基因沉默的抑制部位是发生在接种后的新生叶上,接种叶及其下部叶片中PVY^N CP基因沉默则未受到影响。采用ELISA方法对CMV PVY^N复合接种的转基因植株进行PVY^N检测,结果表明,接种叶及下部叶没有检测到PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为抗病。而在CMV接种后植株新生叶中则检测出了高滴度的PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为感病。该文报道了在表达PVY^N CP基因的RNA介导抗性转基因植株中,异源病毒侵染抑制了转基因的沉默,并导致转基因植株的抗病性丧失。     

Long-term stability of transgene expression driven by barley endosperm-specific hordein promoters in transgenic barley

In order to evaluate the long-term stability of transgene expression driven by the B(1)- and D-hordein promoters in transgenic barley ( Hordeum vulgare L., 2 n=2 x=14), we analyzed plants from 15 independent transgenic barley lines [6 for uidA and 9 for sgfp(S65T)] produced via microprojectile bombardment of immature embryos; 4 were diploid and 11 were tetraploid. The expression and inheritance of transgenes were determined by analysis of functional transgene expression, polymerase chain reaction and fluorescence in situ hybridization (FISH). Ability to express transgenes driven by either B(1)- or D-hordein promoter was inherited in T(4) and later generations: T(4) (2 lines), T(5) (8 lines), T(6) (3 lines), T(8) (1 line) and T(9) (1 line). Homozygous transgenic plants were obtained from 12 lines [5 for uidA and 7 for sgfp(S65T)]; the remaining lines are currently being analyzed. The application of the FISH technique for physical mapping of chromosomes was useful for early screening of homozygous plants by examining for presence of the transgene. For example, one line expressing uidA, and shown to have doublet fluorescence signals on a pair of homologous chromosomes was confirmed as a homozygous line by its segregation ratio; additionally this line showed stable inheritance of the transgene to T(9) progeny. The expression of transgenes in most lines (14 out of 15 lines) driven by hordein promoters was stably transmitted to T(4) or later generations, although there was a skewed segregation pattern (1:1) from the T(1) generation onward in the remaining line. In contrast, transgene silencing or transgene loss under the control of the maize ubiquitin promoter was observed in progeny of only 6 out of 15 lines.