玉米遗传转化与商业化转基因玉米开发*

玉米是世界上种植面积最大的粮食作物,为了提高玉米产量和满足人类需求,转基因育种已经成为改良玉米性状的有效手段。自1996年美国种植商业化转基因玉米以来,利用玉米遗传转化技术开发商业化转基因玉米已取得巨大成功。综述了玉米遗传转化体系优化的重要步骤,系统总结了已开发的商业化转基因玉米的种类,并对玉米遗传转化未来发展方向进行了展望。     

玉米遗传转化系统的研究进展

综述了近年来国内外玉米遗传转化在受体系统,基因导入方法和选择标记等方面的研究进展。     

农杆菌介导的玉米遗传转化系统研究进展

摘要: 农杆菌介导的遗传转化由于具有独特的优点, 一直受到育种家、分子生物学家和微生物学家的重视, 因此近10年发展很快。玉米是重要的粮食作物, 农杆菌介导的玉米遗传转化也取得了重大成就。文章就近年来玉米遗传转化取得的进展、影响转化的重要因素作一小结, 并就目前转化存在的问题和前景作简单的讨论。     

玉米的遗传转化

介绍近年来玉米遗传转化在受体系统、基因导入、选择标记和表达系统等方面的研究进展。     

玉米遗传转化的研究进展

自从１９８８年首次获得玉米转基因完整植株以来,玉米遗传转化技术的研究取得了许多重要进展,抗虫、抗除草剂的转基因业已率先应用于玉米的商品化生产。作者对近年来玉米遗传转化技术所取得的重要进展及其在玉米品种改良中的应用前景进行了论述。     

农杆菌介导玉米遗传转化体系的研究进展

玉米(Zea maysL.)是世界上三大主要粮食作物之一,至今其遗传转化仍比较困难,目前报道有多种成功的方法,其中农杆菌(Agrobactierium tumefaciens)介导法是当前玉米遗传转化的主要方法。本文综述了农杆菌介导的玉米遗传转化研究的发展历史、存在问题和影响因素等,并对未来发展趋势进行展望。     

小麦遗传转化研究进展

小麦作为最重要的3大禾谷作物之一,其离体培养具有很强的惰性,再生频率与水稻、玉米相比要低一些,目前大多通过对基因型和外植体的选择来达到植株的高频再生分化,因此其遗传转化就远远滞后于水稻和玉米,更不用说与其它双子叶植物相比了.重点综述了小麦转基因技术和外源基因在小麦中的遗传转化研究现状,其内容包括几种主要的小麦转基因方法和以基因枪法为主的各种转化技术对品质基因、抗除草剂基因和抗病等基因在小麦中的遗传转化研究进展,并对存在的一些问题进行了简要的论述.     

高粱遗传转化研究进展

高粱是世界上仅次于小麦、水稻、玉米和大豆的重要作物之一,然而由于其高效、稳定的遗传转化体系的建立较难,限制了其转基因研究进程.近年来,随着转基因技术的不断发展和完善,高粱转基因研究也取得了飞速的发展.从高粱遗传转化再生系统中外植体的选择、转化方法、影响转化和基因表达效率的因素等几方面进行了综述,并总结转基因高粱研究进展.     

促进植物高效遗传转化的发育调节因子及其在玉米中的应用进展*

高效遗传转化技术体系的建立对植物功能基因组学研究和作物新品种的培育均具有促进作用,目前,再生效率低下是限制许多植物高效遗传转化体系建立的主要技术屏障之一。随着对植物分生组织和体细胞胚形成过程研究的深入,鉴定到了一些关键调控基因,统称为发育调节因子。发育调节因子应用于植物遗传转化后,可以有效改善植物分生组织诱导和再生能力,为提高遗传转化效率提供了重要机遇。综述了7类发育调节因子在提高植物遗传转化效率中的研究进展,重点介绍了其中3类在促进玉米遗传转化中的应用,最后展望了建立植物高效遗传转化体系的发展方向。     

农杆菌介导的玉米遗传转化研究进展

农杆菌介导的转基因法是目前玉米遗传转化的主流方法之一。目前,模式玉米种质幼胚的转化体系已程式化,且开发了新筛选基因和获得不含筛选基因转基因玉米的方法,但是大多数育种骨干自交系转化频率低和转化受体基本上是幼胚。从农杆菌、受体及培养条件多方面各种因素对问题进行分析,多数研究认为针对特定基因型和受体材料建立好的受体再生系统,结合高效率农杆菌转化体系,获得多目的基因聚合(无其它外源片段)的转基因玉米将是农杆菌介导玉米转化体系研究的最终目标。本文主要从农杆菌介导(转基因)法应用于玉米遗传转化的历史、现状、问题等方面进行综述,为同领域的研究者提供一定的参考。     

玉米转基因研究进展

玉米的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。自1990年以来,玉米转基因研究取得了显著进展,目前已有转基因的抗虫、抗除草剂玉米杂交种进入商品化生产。从玉米转化受体系统、转化方法、筛选方法以及外源基因在转基因后代中的遗传表达等方面,论述了玉米转基因研究方面的最新研究进展。     

Development of protoporphyrinogen oxidase as an efficient selection marker for Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of maize

In this article, we report the isolation of plant protoporphyrinogen oxidase (PPO) genes and the isolation of herbicide-tolerant mutants. Subsequently, an Arabidopsis double mutant (Y426M + S305L) was used to develop a selectable marker system for Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of maize (Zea mays) and to obtain multiple events tolerant to the PPO family of herbicides. Maize transformants were produced via butafenacil selection using a flexible light regime to increase selection pressure. Butafenacil selection per se did not change transgene copy number distribution relative to other selectable marker systems, but the most tolerant events identified in the greenhouse were more likely to contain multiple copies of the introduced mutant PPO gene. To date, more than 2,500 independent transgenic maize events have been produced using butafenacil selection. The high frequency of A. tumefaciens-mediated transformation via PPO selection enabled us to obtain single-copy transgenic maize lines tolerant to field levels of butafenacil.     

转基因植物中标记基因的安全性新策略

转基因植物中的除草剂和抗生素抗性标记基因潜在的生态环境和食用安全性令人担忧。解决转基因植物中抗性标记基因安全性问题有两种途径：一是转化时仍使用抗性标记基因,转基因植物再生成功后,在释放大田前将标记基因剔除;二是发展安全性标记基因用于植物遗传转化。本文综述了三种标记基因剔除系统和几种安全性标记基因在植物转化中的应用进展。     

RNA interference-mediated resistance to maize dwarf mosaic virus

Maize dwarf mosaic virus (MDMV) is a widespread pathogen that causes serious yield loss to maize crops. A hairpin RNA expression vector was constructed herein to overcome the low efficiency of cultural protection against MDMV and to improve the MDMV resistance mediated by a shorter transgenic inverted-repeat sequence. This expression vector contained a 451 bp inverted-repeat sequence, homologous to the protease gene (P1) of MDMV. It was used for the Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of maize calli induced from a susceptible inbred line. A total of 17 T₂ transgenic lines were identified by both specific PCR amplification and Southern blot hybridization. Of these lines, 15 were evaluated for MDMV resistance in inoculation field trials under two environments. The relative replication levels of the P1 gene were analyzed by quantitative real-time (qRT)-PCR. Results demonstrated that all of the 15 T₂ lines showed an enhanced resistance to MDMV in comparison with that of the non-transformed parent line. Six lines were deemed to be ‘resistant’ with an average disease index below 25 %, which was not significantly different from that of the resistant control. The relative replication levels of the virus gene were significantly reduced in these resistant T₂ transgenic lines. The efficiency of virus gene silencing was directly related to the transgene copy numbers presented in these transgenic lines.     

根癌农杆菌介导转化水稻成熟胚及转Metr基因植株的获得

以粳稻品种广陵香糯为材料,用携带有双元载体pBB的根癌农杆菌EHA105为载体,研究了根癌农杆菌介导转化粳稻成熟胚愈伤组织的几个影响因素,建立了合适的粳稻成熟胚愈伤组织转化系统。一种基于MS为基本培养基的商品培养基(HRM)较适合于作为粳稻成熟胚愈伤组织诱导培养基,合适的愈伤组织诱导培养天数为7~8 d,合适的筛选培养基为CC培养基。在此基础上,将Metr基因导入粳稻品种广陵香糯中,获得了一批转基因水稻植株,PCR分析表明外源基因已经整合进了水稻的基因组中。部分转基因植株后代遗传分析表明外源基因的分离符合3∶1的理论比例。     

叶绿体基因工程：一种植物生物技术的新方法

以叶绿体转化为主的叶绿体基因工程,与传统的基因工程技术细胞核转化相比,在外源基因表达水平和转基因植物安全性等方面有明显的优势, 尤其是在控制转基因沉默和遗传稳定性方面,可以互补核转化带来的局限性。因此,叶绿体基因工程是一种很具有发展前景的植物转基因技术,并在未来工农业生物技术领域发挥重要作用。本文着重在叶绿体转化技术主要特点,应用领域及其未来的发展前景等方面进行了简单评述。