多选择标记植物表达载体的构建

具有多选择标记的植物基因表达载体有利于转基因植物研究中的转基因植株的筛选.本研究对植物基因表达载体pCAMBIA1301进行了改造,产生了1个具有可溶性的红移绿色荧光蛋白基因(smRS-GFP)、抗除草剂Basta、葡萄糖苷酸酶(GUS)及潮霉素(Hpt)的多选择标记的新的植物基因表达载体.运用这一表达载体的多选择标记可以有效降低检测和筛选转化植株时的假阳性率.此外,如此的基因表达载体也能满足实验室的不同筛选方法的需求.     

转基因猪中外源基因拷贝数和整合位点的研究

主要采用了绝对定量PCR和热不均一交错PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR),检测了体细胞核移植技术生产的绿色荧光蛋白转基因猪中外源基因拷贝数和整合位点,并利用旁侧PCR(Junction PCR)对整合位点进行确定,同时进一步分析了整合位点的纯合性．结果表明,绝对定量PCR可以准确有效地检测外源基因拷贝数,标准曲线为：log₂N (拷贝数) =-0.935 4ΔCt + 3.411 6 (R²=0.997 4,P < 0.001),两只转基因猪中外源基因拷贝数分别为30.85 ± 1.77和18.87 ± 1.34;TAIL-PCR能成功地克隆转基因猪中外源基因整合位点,得到25条特异性条带,经BLAST比对,共获得TgInS1 (1 440 bp)、TgInS2 (1 263 bp)和TgInS3 (1 861 bp) 3个整合位点．以整合位点侧翼序列特异性引物与外源基因特异性引物的组合引发Junction PCR,得到预计大小的特异性片段,确定了整合位点上、下游侧翼序列的准确性．采用整合位点5′上游和3′下游侧翼序列特异性引物与外源基因特异性引物的组合,进行Junction PCR,在两只转基因猪中都得到与野生型猪一致的侧翼序列特异性引物扩增片段,表明我们获得的转基因猪都为整合位点杂合子．初步建立了绝对定量PCR和TAIL-PCR对外源基因拷贝数和整合位点检测的体系,为今后研究外源基因在转基因猪中遗传和表达的稳定性打下了基础．     

转水稻NibT基因玉米植株的获得及抗病性研究

以玉米(Zea mays L.)自交系'金黄96B'为受体材料,供体为质粒pWM101并携带有水稻矮缩病病毒复制酶基因Nib的提前终止突变体基因NibT,采用超声波处理花粉介导植物基因转化方法将NibT基因导入受体,经PCR检测和Southern杂交分析证实获得转基因植株,进而对T1～T3代转基因植株(株系)进行分子分析、田间抗病鉴定和农艺性状调查.逐代分子检测分析结果证明,目的基因可稳定遗传.抗病鉴定结果证明转基因植株(株系)各代抗病水平基本一致,抗病性比对照提高3级.农艺性状调查分析表明,与对照比较,转基因植株株高增加7～18 cm、穗位高增高0～13 cm、穗长增加0.7～2.1 cm、穗粒数多8～35粒、百粒重增加1.1～2.6 g,转基因株系与阴性对照间、各代转基因株系相互间都差异显著(P＜0.05);调查还发现转基因植株的株高和穗位高随着世代的增加,与对照间的差异逐代减少.研究也说明,超声波处理花粉介导植物基因转化方法是一种简捷、快速和有效的植物转化工具.     

5种转基因油菜转化体特异性多重PCR检测方法

【目的】全球转基因植物及其产品的数量和种类越来越多,迫切需要可同时精准高效检测多个转化载体的检测方法。【方法】针对RF1、MS8、Topas19/2、Oxy235和RF3等5个转基因油菜品系的侧翼序列及油菜内源基因cruciferin A(Cru A)序列设计多重聚合酶链式反应特异性引物,通过对转基因油菜、转基因大豆、转基因玉米、转基因水稻、转基因棉花等不同作物进行PCR扩增来测试所选择的引物特异性,优化多重PCR反应引物的浓度,用所建立的检测体系对不同混合比例的转基因油菜进行多重PCR扩增来测试所建立的检测方法的灵敏度。【结果】通过测试,仅在含有目标样品中检测出阳性结果,灵敏度达0.05%,表明所建立的6重PCR检测方法可同时精准检测RF1、MS8、Topas19/2、Oxy235和RF3等5种转基因油菜转化载体。【结论】所建立的6重转基因油菜转化体特异性PCR检测方法通量高、特异性好、灵敏度高,符合有关转基因产品检测的要求,可作为转基因油菜检测的有效方法。     

无选择标记转基因植物的培育

植物转基因研究中通常都要使用选择标记基因来筛选转化细胞并获得转基因植株。但是当转基因植株育成后,选择标记基因就失去了存在的意义。为了消除由选择标记基因引起的安全性隐患,人们发展了一些培育无选择标记转基因植物的策略。这些策略主要包括共转化、位点特异性重组和转座子转座等。去除选择标记基因将促进公众对转基因作物的接受。评述了无选择标记转基因植物的研究进展。     

TAIL-PCR技术及其在植物基因中的克隆

热不对称性PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR)是一种用来分离与已知序列邻近的未知DNA序列的分子生物学技术.该技术利用3个根据已知序列设计的嵌套特异性引物分别和简并引物组合进行PCR反应,选择恰当退火温度对目标片段进行PCR扩增.TAIL-PCR技术作为一种使用技术简单易行,反应高效灵敏,产物特异性高,重复性好,能够在较短的时间内获得目标片段,已经在分子生物学研究领域广泛应用.本文从TAIL-PCR技术原理出发,对该技术特异性引物设计、随机引物组合选择、PCR反应条件等关键性问题进行综述,并介绍TAIL-PCR技术在植物基因克隆上的应用现状及发展前景.     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因在烟草中的表达

质粒pLS9含有1．5kb的编码菠菜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因。经限制酶切后克隆到植物表达载体的35S启动子和PolyA终止子之间。经农杆菌介导转化烟草,获得90多株抗卡那霉素再生植株。经PCR检测证明60％以上再生植株含有BADH基因。转基因植株经Western blot,BADH酶活性测定,BADH酶活性特异性染色法检查和耐盐性分析,证明菠菜BADH基因在烟草正常表达。在叶绿体和胞液中均有BADH酶存在。转基因植株能耐较高浓度盐。     

LAMP实时浊度法检测转基因植物NPTⅡ基因

根据转基因植物常用的选择标记基因NPTⅡ(HE582394.1)的序列,设计6条特异性LAMP引物,利用实时浊度仪对反应体系中扩增产物的实时监控筛选出最佳引物,最终建立转基因植物NPTⅡ基因的LAMP检测方法,并对该方法的特异性、灵敏度、稳定性进行了评价。结果表明,该方法能够特异性检出含有NPTⅡ基因的植物及其加工产品,特异性高,灵敏度达0.5%。对转基因玉米MON863(含NPTⅡ基因)含量为10%、1%、0.5%、0%(W/W)的样品DNA分别进行扩增,其稳定性好,无假阳性和假阴性。所建立的LAMP方法适用于特异性筛选检测含NPTⅡ基因的植物及其加工样品。     

转Cry1Ab基因水稻分子特征及其特异性PCR检测方法

转Cry1Ab基因水稻Bt01为一种新型的转基因水稻, 文章首先利用Southern blotting验证了外源基因Cry1Ab转入了Bt01中, 且为单拷贝, 再利用TAIL-PCR方法获得了其插入位点信息, 根据获得的Bt01的5′端插入位点序列, 设计了相应的定性与定量PCR检测体系的引物及探针, 实验结果显示, 定性PCR检测体系的最低检测极限(LOD)为10个拷贝, 定量PCR检测体系的LOD为5拷贝, 最低定量极限(LOQ)为10拷贝。同时为了验证建立的定量PCR体系的准确性, 利用该体系检测已知转基因水稻Bt01含量分别为3%和0.5%的样品, 定量结果分别为2.7%和0.47%。研究结果表明, 该转化体特异性定性与定量检测方法具有高度的特异性和良好的灵敏性, 为转基因水稻Bt01的身份识别和检测提供了有效的方法。     

转Cry1Ab基因水稻分子特征及其特异性PCR检测方法

转Cry1Ab基因水稻Bt01为一种新型的转基因水稻,文章首先利用Southern blotting验证了外源基因Cry1Ab转入了Bt01中,且为单拷贝,再利用TAIL-PCR方法获得了其插入位点信息,根据获得的Bt01的5′端插入位点序列,设计了相应的定性与定量PCR检测体系的引物及探针,实验结果显示,定性PCR检测体系的最低检测极限(LOD)为10个拷贝,定量PCR检测体系的LOD为5拷贝,最低定量极限(LOQ)为10拷贝。同时为了验证建立的定量PCR体系的准确性,利用该体系检测已知转基因水稻Bt01含量分别为3%和0.5%的样品,定量结果分别为2.7%和0.47%。研究结果表明,该转化体特异性定性与定量检测方法具有高度的特异性和良好的灵敏性,为转基因水稻Bt01的身份识别和检测提供了有效的方法。     

核酸试纸条在检测转EPSPS基因作物中的应用

目的:建立快速、简便和特异的检测转EPSPS基因作物的方法。方法:针对转EPSPS基因作物外源基因cp4-EPSPS的8个区域,设计2对特异性引物和1对环引物,对反应体系中的MgSO4、内引物、环引物、甜菜碱、dNTP浓度和反应温度等条件分别进行优化,并用核酸试纸条对扩增产物进行检测,建立用于检测转EPSPS基因作物的环介导等温扩增方法(LAMP)。结果:用建立的LAMP方法检测转EPSPS基因作物时,在64℃恒温反应30 min,即可根据试纸条显色直接观察结果;该方法具有高度特异性,可检测到10个拷贝的EPSPS DNA。结论:LAMP方法可快速、灵敏、特异、经济地检测转EPSPS基因作物,在基层和实验室都具有良好的应用前景。     

六种作物内标准基因开发与检测研究进展

内标准基因（internal reference gene）是指能够区分物种的特异性、具有单一或恒定的低拷贝数、低变异的保守DNA序列。指定作物种类的内标准基因在转基因成分检测、物种及其产品判别等众多领域内作为鉴别其他物种的主要遗传标志,尤其是在转基因产品定量定性检测中,可用于检测样品中的物种来源以及转基因含量,对转基因产品定量定性检测具有重要意义。目前,已有多种作物的内标准基因被开发,其中玉米、油菜和水稻开发的内标准基因数量较多,但仍缺乏更为透彻的比较研究,导致选择与应用较为困难。基于此,根据国内外已有的研究成果,综述了6种检测或鉴定需求较大的作物（包括玉米、大豆、油菜、棉花、水稻和小麦）的内标准基因的研究进展,并对常见作物的内标准基因进行了系统的比较和研究,以期为植物源性、转基因成分及相关检测鉴定提供技术支撑。     

提高转基因作物生物安全性的分子策略

随着各类转基因作物的问世及其农产品的不断上市,转基因作物的安全性问题已成为公众关心的焦点。综述了提高转基因作物生物安全性的几种分子策略,其中包括选择标记的去除,转基因的组织特异表达和诱导性表达以及转基因逃逸的控制等。     

Potential effects of oilseed rape expressing oryzacystatin-1 (OC-1) and of purified insecticidal proteins on larvae of the solitary bee Osmia bicornis

Despite their importance as pollinators in crops and wild plants, solitary bees have not previously been included in non-target testing of insect-resistant transgenic crop plants. Larvae of many solitary bees feed almost exclusively on pollen and thus could be highly exposed to transgene products expressed in the pollen. The potential effects of pollen from oilseed rape expressing the cysteine protease inhibitor oryzacystatin-1 (OC-1) were investigated on larvae of the solitary bee Osmia bicornis (= O. rufa). Furthermore, recombinant OC-1 (rOC-1), the Bt toxin Cry1Ab and the snowdrop lectin Galanthus nivalis agglutinin (GNA) were evaluated for effects on the life history parameters of this important pollinator. Pollen provisions from transgenic OC-1 oilseed rape did not affect overall development. Similarly, high doses of rOC-1 and Cry1Ab as well as a low dose of GNA failed to cause any significant effects. However, a high dose of GNA (0.1%) in the larval diet resulted in significantly increased development time and reduced efficiency in conversion of pollen food into larval body weight. Our results suggest that OC-1 and Cry1Ab expressing transgenic crops would pose a negligible risk for O. bicornis larvae, whereas GNA expressing plants could cause detrimental effects, but only if bees were exposed to high levels of the protein. The described bioassay with bee brood is not only suitable for early tier non-target tests of transgenic plants, but also has broader applicability to other crop protection products.     

Concerted Action of Endogenous and Heterologous Phytase on Phytic Acid Degradation in Seed of Transgenic Wheat (Triticum aestivum L.)

Expression of heterologous phytases in crops offers a great potential for improving phosphate and mineral bioavailability in food and feed. In this context it is of relevance to describe the concerted action of endogenous and hetrologous phytases on the transgenic seed inositol phosphate profile. Here we report metal-dye detection HPLC analysis of inositol phosphate degradation in flour from transgenic wheat materials possessing wheat endogenous 6-phytase [EC 3.1.3.26] and Aspergillus 3-phytase [EC 3.1.3.8] activities under the control of the maize ubiquitin-1 promoter and the wheat high molecular weight glutenin subunit 1DX5 promoter respectively. During 50 min incubation there is an accumulation of InsP5 to InsP2 breakdown products in non-transgenic material. Aspergillus niger phytase specific breakdown products are transiently detected in transgenic material but after 50 min incubation virtually all InsP5, InsP4 and InsP3 isomers are hydrolysed.     

转基因作物中2种除草剂抗性基因aad1和dmo的PCR检测方法

【背景】抗除草剂转基因作物是全球种植面积最大的一类转基因植物,以除草剂抗性基因作为检测靶标的分子鉴定方法的研究与应用,对转基因生物安全的检测与监测有重要意义。【方法】根据除草剂抗性基因aad1和dmo的核苷酸序列设计PCR检测引物,并进行PCR反应体系优化、方法特异性、灵敏度、再现性等方面的测试,分别建立aad1基因和dmo基因的特异性PCR检测方法。【结果】建立的PCR检测方法在56~64℃的退火温度范围内均能获得一致性结果,具有良好的稳健性。该方法可将含有aad1基因和dmo基因的转基因作物与其他转基因作物区分开,其灵敏度可分别达到20个拷贝和40个拷贝。通过将aad1基因和dmo基因的检测引物放入同一管PCR反应体系中,还能在一次PCR中同时检测这2个靶标基因,双重PCR的检测灵敏度与单一PCR一致。【结论与意义】建立的分子方法可精准检测出含有aad1基因和dmo基因的转基因作物,具有特异性强、灵敏度高的特点,为抗除草剂转基因作物的筛选检测提供了可靠的技术支撑。     

Cry1Ah蛋白标准物质候选物的制备与纯化（英文）

随着转基因技术的迅猛发展,转基因产品的安全性受到了广泛关注。转基因检测用有证标准物质在确保转基因产品定性、定量检测结果的可比性和可追溯性方面发挥着重要作用。但转基因蛋白质标准物质的开发相对缓慢,其中一个难点是制备高纯度的转基因蛋白质候选物。苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis cry1Ah1基因因其对亚洲玉米螟等鳞翅目害虫有很好的杀虫活性,已用于转基因抗虫作物的研制,并获得具有较好抗虫性状的转基因株系。为了研发Cry1Ah蛋白有证标准物质,亟需建立其制备及纯化体系。文中优化了利用Bt表达系统制备Cry1Ah蛋白的体系,利用离子交换色谱法和排阻色谱法逐级纯化的方法,获得了高纯度的Cry1Ah蛋白(排阻色谱纯度:99.6%)。生物活性测定结果表明,纯化的Cry1Ah蛋白与原毒素对小菜蛾Plutella xylostella的杀虫活性没有显著差异。最后使用Edman降解法和质谱法确定了Cry1Ah蛋白活化后的氨基酸序列。综上所述,获得的Cry1Ah纯蛋白可用于蛋白质标准物质的研制。     

Cry1Ah蛋白标准物质候选物的制备与纯化

随着转基因技术的迅猛发展,转基因产品的安全性受到了广泛关注。转基因检测用有证标准物质在确保转基因产品定性、定量检测结果的可比性和可追溯性方面发挥着重要作用。但转基因蛋白质标准物质的开发相对缓慢,其中一个难点是制备高纯度的转基因蛋白质候选物。苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis cry1Ah1基因因其对亚洲玉米螟等鳞翅目害虫有很好的杀虫活性,已用于转基因抗虫作物的研制,并获得具有较好抗虫性状的转基因株系。为了研发Cry1Ah蛋白有证标准物质,亟需建立其制备及纯化体系。文中优化了利用Bt表达系统制备Cry1Ah蛋白的体系,利用离子交换色谱法和排阻色谱法逐级纯化的方法,获得了高纯度的Cry1Ah蛋白 (排阻色谱纯度：99.6%)。生物活性测定结果表明,纯化的Cry1Ah蛋白与原毒素对小菜蛾Plutella xylostella的杀虫活性没有显著差异。最后使用Edman降解法和质谱法确定了Cry1Ah蛋白活化后的氨基酸序列。综上所述,获得的Cry1Ah纯蛋白可用于蛋白质标准物质的研制。     

Biotechnology and the improvement of oil crops – genes,dreams and realities

During the past decade, there have been many optimistic claims concerning the potential of novel oil-based products from genetically engineered crops, particularly for the manufacture of a new generation of renewable, carbon-neutral, industrial materials. Such claims have been underpinned by an impressive series of scientific advances that have resulted in the isolation of genes encoding most of the enzymes directly involved in oil biosynthesis. In some cases, these enzymes have even been re-engineered by site-directed or random mutagenesis to allow production of new fatty acid profiles that are not present in any existing organism. This has opened up the prospect of engineering `designer oil crops' to produce novel fatty acids with chain lengths from C8 to C24 and with a wide range of industrially useful functionalities, including hydroxylation, epoxidation, and conjugated and non-conjugated double or triple bonds. However, there remain significant technical challenges before this promise of designer transgenic crops is likely to be translated into large-scale commercial reality. For example, it has proved surprisingly difficult to engineer high levels of novel fatty acids in genetically engineered transgenic plants, although many wild type seeds can readily accumulate 90–95% of a single fatty acid in their storage oil. Another complication is the recent discovery of multiple pathways of triacylglycerol biosynthesis and the difficulty in ensuring that novel fatty acids are only channelled towards storage triacylglycerols and not to membrane or signalling lipids in major target crops like rapeseed. New findings from our lab have suggested that there may also be problems with the tissue specificity of some of the `seed-specific' gene promoters that are commonly used in transgenic crops. There are also considerable and often underestimated challenges associated with the economics, management and public acceptability of all transgenic crops, even for non-food use. In most cases the projections of petroleum reserves over the next few decades make it unlikely that crop-derived commodity products that substitute for petroleum will be competitive. Also the scale of crop production required to generate millions of tonnes of commodity oils, e.g., for biodegradable plastics, is likely to seriously impinge on food production at a time of increasing global populations, and is therefore unlikely to be acceptable. An alternative strategy to transgenic oil crops is to use molecular breeding techniques in order to develop new crops that already synthesise high levels of novel fatty acids of interest. Finally, the most promising market sectors and product ranges for the future development of oil crop biotechnology will be discussed.     

国内外转基因作物产业化的比较

当前,全球转基因作物研发和产业化迅猛发展, 创造了巨大的经济、社会和生态效益。转基因作物产业化发展的快慢, 是关系到我国农业可持续发展和提高农产品国际竞争力的重大问题。就国内外转基因作物的产业化进行了优劣势比较, 并从影响转基因作物产业化的技术瓶颈和安全性监管两方面进行了探讨。