玉米细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转化水稻的研究

水稻细菌性条斑病是我国重要的水稻病害之一,但是在水稻种质资源中尚未发现抗细菌性条斑病单个主效基因。利用农杆菌介导的转化系统将从玉米中克隆的细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转入我国2个杂交稻恢复系和2个常规水稻品种。转基因植株的PCR和Southern分析结果表明Rxo1基因已整合到受体基因组中,Rxo1基因单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3∶1分离。人工接种实验和病菌的生长曲线表明携带Rxo1的转基因植株对水稻细条病菌可以产生过敏性抗病反应。上述结果为利用非寄主抗性基因防治该病害提供了有用的信息。     

玉米细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转化水稻的研究

水稻细菌性条斑病是我国重要的水稻病害之一,但是在水稻种质资源中尚未发现抗细菌性条斑病单个主效基因。利用农杆菌介导的转化系统将从玉米中克隆的细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转入我国2个杂交稻恢复系和2个常规水稻品种。转基因植株的PCR和Southern分析结果表明Rxo1基因已整合到受体基因组中,Rxo1基因单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3∶1分离。人工接种实验和病菌的生长曲线表明携带Rxo1的转基因植株对水稻细条病菌可以产生过敏性抗病反应。上述结果为利用非寄主抗性基因防治该病害提供了有用的信息。     

玉米细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转化水稻的研究

水稻细菌性条斑病是我国重要的水稻病害之一,但是在水稻种质资源中尚未发现抗细菌性条斑病单个主效基因。利用农杆菌介导的转化系统将从玉米中克隆的细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转入我国2个杂交稻恢复系和2个常规水稻品种。转基因植株的PCR和Southern分析结果表明Rxo1基因已整合到受体基因组中,Rxo1基因单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3∶1分离。人工接种实验和病菌的生长曲线表明携带Rxo1的转基因植株对水稻细条病菌可以产生过敏性抗病反应。上述结果为利用非寄主抗性基因防治该病害提供了有用的信息。     

非寄主抗病基因Rxo1介导的水稻对Xanthomonas oryzae pv.oryzicola的抗病反应

通过表型鉴定、反转录PCR和实时定量PCR方法,利用转基因和非转基因水稻植株,研究由Rxol基因介导的,水稻对细菌性条斑病菌的抗性反应。结果观察到3个涉及过敏性反应的基因由Rxol基因诱导表达,并对其进行了分析。这3个基因参与编码病程相关蛋白,在转基因水稻植株中呈上调表达,表明水杨酸信号转导途径在抗性反应中发挥重要的作用。     

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明:转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。     

NRRB在水稻应答高盐和干旱胁迫中的功能解析

为研究NRRB在水稻抗逆反应中的作用,通过重叠延伸PCR扩增NRRB基因编码区,构建超量表达载体,并转化水稻愈伤组织获得超量表达转基因水稻植株。鉴定结果表明,该基因已被整合到水稻基因组中,并实现超量表达;同时构建了抑制表达载体,获得转基因株系,PCR检测结果证实NRRB基因在转基因水稻中受到明显抑制。对T1代转基因植株进行抗旱性、耐盐性分析,结果显示,超量表达NRRB基因增强了转基因水稻对干旱的抗性,抑制表达NRRB基因的转基因水稻对干旱的敏感性增强,表明NRRB正调控水稻对干旱的抗性;耐盐性分析表明,NRRB基因的抑制表达降低了植株对盐的敏感性。     

抗损伤的转基因水稻

转基因水稻通过导入马铃薯基因可获得抗虫性。该基因的存在使危害植物的害虫的消化过程受到干扰。植物产生的这种蛋白不会杀死害虫而是减少了害虫的进食量，减缓其生长速度。同样，大麦基因亦有助于水稻植物产生一种能抗盐和抗旱的蛋白，从而使水稻植株在盐逆境条件下也能生长，并且可从干旱条件下很快恢复生长。依据洛克斐勒基金资助条例，转基因水稻技术将通过洛克斐勒基金国际水稻生物技术项目的支持提供给发展中国家并使之得以发展。该技术是由康乃尔大学和华盛顿大学的生物学家开发的。目前，在中国正在用这两年生产的商品化种子进行转…     

高粱ATP合成酶E亚基基因(SbATPase-E)的克隆及其抗逆功能研究

高粱是一种抗旱性较强的禾谷类作物。本研究在高粱中克隆到一个全长为693 bp的编码ATP合成酶E亚基的基因(SbATPase-E)。在高粱幼苗期,SbATPase-E基因受Na Cl和脱落酸(ABA)处理诱导上调表达。该基因在拟南芥中过量表达可提高转基因植株的耐旱性和耐盐性,在逆境胁迫条件下转基因拟南芥植株较野生型植株根系发达,可能是转基因植株耐旱性和耐盐性提高的主要原因。在干旱胁迫条件下,转基因植株中DREB2A、P5CS1、RD29A、RAB18和ABI1基因的表达量相对于野生型植株中的表达量提高更为显著;在高盐处理条件下,转基因植株中SOS1和SOS2基因的表达量也较野生型植株中的表达量明显提高。这些抗逆相关基因的上调表达可能是转基因植株抗逆性提高的主要分子机制。     

水稻SL基因调控水稻的粒形

水稻产量和稻米品质的提高是水稻研究的中心问题。水稻产量主要取决于单株穗数、每穗粒数和粒重;粒重作为一个非常重要的产量性状,由粒长、粒宽和粒厚所决定。影响粒重和粒形的基因多为数量性状基因,精细定位并克隆到的较少。本研究中,我们克隆到一个影响粒形的基因SL,超表达（SL-OE）转基因植株表现出粒长增加、粒宽减小、叶宽减小的表型;同时,SL-RNAi的转基因植株呈现出粒长缩短、叶宽增加的表型。颖壳表面细胞在超表达转基因植株中伸长,而在RNAi转基因植株中缩短。叶片横向细胞数目在转基因植株中发生变化,推测乩基因可能与细胞分裂相关。SL-OE转基因植株中G嗽因被明显上调,说明盟基因可能通过调节GW2的表达对水稻粒宽造成影响。另外,观基因影响稻米的品质。     

表达反义核酶RNA的转基因水稻对矮缩病毒复制和症状的抑制作用

用基因枪法将含有ＲＤＶ第五片段反义核酶序列基因的植物表达载体ｐＲＯＫＩＩ转化水稻幼胚,在Ｇ４１８存在的条件下,约２～３个月可筛选出抗性愈伤,转入分化培养基中培养可分化出幼苗。经Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交法检测为阳性的水稻幼苗进行抗病性测定显示,转ＲＤＶ反义核酶基因的水稻植株对ＲＤＶ的复制和症状有显著抑制作用。转基因植株发病较轻,并能部分结实,而对照植株则明显矮化且大多不能抽穗。     

苦参凝集素蛋白基因转化水稻的研究

以水稻杂交品种‘云资粳41号’为受体材料,通过农杆菌介导法将苦参凝集素蛋白基因(SFL)导入水稻细胞,采用氯酚红法和PCR检测外源基因是否整合到水稻基因组中。结果显示:外源基因成功转入水稻基因组,并获得一批转基因水稻植株;转基因植株叶片离体接种稻瘟病菌的检测结果显示,转基因植株与对照(非转基因植株)相比有明显的抗性,证明SFL基因在水稻中得到表达。研究表明,基于SFL基因所具备的广谱抗菌作用,可以预期所得转基因水稻植株很可能对水稻的多种病原菌具有良好的抗性,为选育新的抗稻瘟病水稻新品种以及拓宽栽培稻抗病遗传基础增加抗稻瘟病基因奠定了基础。     

转拟南芥AtNPR1基因增强水稻对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性

AtNPR1基因是拟南芥系统获得抗性的一个重要调节基因,在拟南芥中过量表达AtNPR1基因能使拟南芥对细菌和真菌的抗性同时增强.为了研究在水稻中过量表达AtNPR1基因对水稻抗病性的影响,将该基因转入到广西主栽籼稻恢复系品种桂99中.经PCR验证得到了79株转基因植株,DNA斑点杂交表明ATNPR1基因已经整合到桂99染色体DNA中.Northern杂交和RT-PCR分析表明,AtNPR1基因在桂99中已经表达;同时还检测了转基因植株对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性,结果表明转基因植株对该两种病害的抗性均显著增强.     

沙冬青脱水素基因提高转基因紫花苜蓿的耐旱性

为鉴定转基因紫花苜蓿的耐旱能力,本研究以转基因紫花苜蓿T0代植株为材料,通过干旱胁迫,从转基因植株的表型、生理指标和分子水平等层面检测转基因植株的抗旱特性,试验表明,干旱胁迫后转基因苜蓿和对照的茎、叶片全部干枯,而复水后转基因苜蓿大部分恢复生长,对照几乎全部死亡。干旱胁迫后苜蓿叶片的Pro和MDA含量均随处理时间延长而逐渐增加,转基因植株叶片的Pro含量高于对照,而其MDA含量低于对照植株,且二者均达到了显著差异;转基因苜蓿的离体叶片失水率也明显低于对照。在20%PEG胁迫下,植株体内ProDH和P5CS基因的相对表达量都是先升后降,转基因植株和对照中ProDH和P5CS基因的表达量显著增加,且二者在转基因植株与对照间存在显著差异。这表明,在干旱胁迫条件下,由于AmDHN基因在紫花苜蓿中的过量表达,可能引起植株体内脯氨酸的大量积累,并进一步诱导脯氨酸合成相关基因的表达,最终引起植株抗旱性的提高,因此,推测转基因苜蓿的耐旱性比对照强。     

虫压胁迫对抗虫转基因水稻生长发育及产量性状的影响

在大田条件下,以转基因抗虫水稻Bt63、R1和R2及非转基因水稻汕优63(对照)为材料,设置高、低两种虫压环境条件,研究虫压胁迫对转Bt抗虫基因水稻生长发育及产量相关性状的影响.结果表明： 抗虫水稻在虫压胁迫条件下可充分体现出外源基因的抗性特点.在高虫压条件下,3种转Bt基因水稻受螟虫危害程度远低于对照植株,株高、分蘖数、地上部鲜质量、穗长、穗质量、单株穗数、单株实粒数、实粒质量、结实率、千粒重等生长发育和产量指标均高于对照,但仅株高、分蘖数和穗长3个指标与对照有显著差异.因此,抗虫外源Bt基因的引入对水稻结实性不会产生负面效应,高虫压胁迫条件对抗虫转基因水稻产量的影响较小.     

水稻OsBP-73基因表达需要其内含子参与

该实验室以前的研究表明,水稻OsBP-73基因含有2个外显子和1个长度为2 471 bp的内含子.该文报告用OsBP-73基因ATG翻译起始密码子(在第1外显子中)上游序列(1- 818～ 215)与GUS基因构成嵌合质粒pRSSl,将该质粒转化水稻后,在抗性愈伤组织和转基因植株中未能检测到GUS基因的表达.只有用含有完整的内含子及其上游序列(1 818～ 2 844)与GUS基因构成嵌合质粒(p13GNF)时,才能在p13GNF的转基因抗性愈伤组织和植株中检测到GUS基因的表达.实验还证明,单是内含子序列并不能驱动GUS基因在转基因水稻中表达.由此推测:OsBP-73基因的启动子序列驱动基因表达时,需要基因内含子的参与.     

水稻PHD-finger转录因子基因OsMsr16增强耐盐性的可能性研究

Os Msr16(Oryza sativa L.multi-stress-responsive gene 16)是一个新的水稻植物同源结构域(PHD)-finger家族转录因子基因。之前研究显示,Os Msr16受到低温、高温和干旱胁迫的诱导表达。本研究中,q RT-PCR分析表明Os Msr16同样受到盐胁迫的诱导表达,推测该基因可能参与植物在高盐胁迫下的生理调控。苗期盐处理条件下,与对照相比,过表达Os Msr16的转基因水稻植株叶片失绿面积较少,存活率更高。盐胁迫条件下,转基因植株中积累更高含量的脯氨酸和可溶性糖,而丙二醛含量和双氧水含量明显降低。转基因植株中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性明显高于对照。以上结果说明Os Msr16基因可能在植物防御盐胁迫过程中发挥重要作用。     

利用Ac/Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记转基因植株的方法

获得无选择标记转基因植株是进行重复转基因及消除转基因植株中标记基因潜在危害性的关键。实验采用了Ac／Ds转座子系统在水稻(Oryza sativa,L．)中进行无hpt选择标记的转基因。将含有目的基因bar的Ds元件和hpt标记基因置于同一个T-DNA中,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHAl05介导将Ac-T-DNA及Ds-T-DNA分别转入到不同的水稻植株,再将单拷贝的Ac-T-DNA植株与单拷贝的Ds-T-DNA植株杂交得到同时含有Ac和Ds元件的F1植株,Fl自交产生F2后代,F2植株中转座后的Ds元件与T-DNA独立分离,在总共100株F2水稻植株中筛选得到2株只含有Ds元件插入而无hpt标记基因的转基因水稻植株。结果表明,利用Ac／Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记的转基因植株是可行的。     

转OsCDPK7基因水稻的培育与耐盐性分析

以4℃处理的水稻品种辽盐241植株叶片总RNA为模板, 用基因特异引物通过RT-PCR扩增出1 700 bp的OsCDPK7基因。该基因序列比已报道的基因序列(GenBank登录号：AB042550)缺失了26个氨基酸, 而丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性中心和钙结合结构域完整, 具备钙依赖的蛋白激酶活性。构建了由组成型启动子E12调控的OsCDPK7基因植物表达载体, 利用农杆菌介导法转化水稻, 经Km筛选及Southern杂交验证, 获得10株转基因植株。耐盐性分析表明：OsCDPK7基因的组成型表达提高了T₂代转基因植株的耐盐性, 部分转基因水稻在0.2 mol/L NaCl培养基中能够萌发; 幼苗期水稻经0.4 mol/L NaCl浇灌10 d, 去除胁迫后能恢复正常生长; 而对照在以上情况下均不能萌发和恢复。结果表明, 利用植物信号转导过程中的调控因子能够提高转基因作物的耐盐性。然而, 在不同耐性的转基因植株中, OsCDPK7基因的表达有一定的差异。     

Pi-ta+基因和几丁质酶基因双价基因导入水稻的研究

为了提高‘云资粳41’和‘云资粳43’的抗稻瘟病能力,利用农杆菌介导法将二价表达载体pCAMBIA1300-Pi-ta⁺-Bchi转化到水稻愈伤组织中。经组织培养获得再生苗,再通过氯酚红显色法、PCR检测和抗稻瘟病鉴定法获得抗稻瘟病的转基因植株,为进一步创建持久、广谱抗稻瘟病水稻新材料奠定基础。结果显示:(1)抗性愈伤组织经分化和生根培养后,共获得T⁰代水稻再生苗137株,其中‘云资粳41’14株,‘中花11’82株,‘云资粳43’41株。(2)经氯酚红显色法和PCR对再生苗检测,‘中花11’、‘云资粳41’、‘云资粳43’的转化苗阳性率分别为66%、43%和55%。证明2个外源基因已经整合到水稻基因组中。(3)对转化阳性植株温室接种稻瘟病病菌66b鉴定结果显示,转基因植株较非转基因植株对稻瘟病的抗性明显增强,而且转Pi-ta⁺基因和几丁质酶基因双价的水稻植株比转单价Pi-ta⁺基因或几丁质酶基因的水稻植株抗稻瘟病能力强。（4）氯酚红检测结果存在一定的假阳性,PCR检测结果更真实可靠,但氯酚红显色法方便、快速,结果观察直观,可对大量的转基因植株进行初步筛选。研究表明,转Pi-ta⁺基因和几丁质酶基因双价基因的水稻植株具有更高的抗稻瘟病能力。