茶树转基因技术研究进展

茶树原产于中国,目前已经成为一种世界性的重要经济作物,也是最流行的健康饮料植物。本文概要介绍了茶树农杆菌介导法和基因枪法遗传转化的特点、研究现状及存在问题,对近年来利用这两种方法转化茶树的范例做了概述,并展望了发展前景,将为新技术在茶树育种及育苗过程中的应用提供理论依据。     

铁观音原生质体高效瞬时转化方法的建立

近年来,茶树基因组测序的完成为茶树在分子和基因水平的研究奠定了基础。但由于转基因技术尚不成熟且茶树生长周期较长,茶树的基因功能研究依然不能有效开展。采用铁观音(Camellia sinensis var. sinensis cv.‘Tieguanyin’)实生幼苗叶片,通过筛选多种纤维素酶、果胶酶、离析酶和甘露醇的浓度组合,并结合原生质体的数量、活性和杂质含量综合确定了最佳配方,成功建立了铁观音茶苗叶片原生质体提取和PEG介导的高效瞬时转化体系,转化率达56.25%。利用该系统探索了茶氨酸代谢通路中2个重要合成酶(茶氨酸合成酶(TSI)和谷氨酰胺合成酶(GSII-1.1))的亚细胞定位。研究发现,这2种酶均定位于铁观音原生质体细胞质中。茶苗叶片原生质体提取和瞬时转化体系的建立为茶树基因组功能研究奠定了技术基础。     

茶树原位转化方法的建立

解决茶树缺乏高效、稳定的遗传转化体系问题,建立了一种基于根癌农杆菌介导的茶树原位转化转基因方法,为茶树基因功能研究和种质创新奠定坚实的基础。以茶树品种‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的实生幼苗为受体材料,进行去顶芽和腋芽处理。利用根癌农杆菌菌液侵染实生苗伤口,通过抗性筛选获得再生芽,经分子生物学鉴定后,采用短穗扦插法获得茶树转基因植株。结果表明,再生芽中GUS(β-glucuronidase)和HYG(hygromycin)标记基因经多次PCR检测均为阳性,经测序验证PCR产物序列与标记基因序列一致。‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的转化率分别为8.14%、2.99%和2.53%。建立了不依赖茶树组织培养的原位转化转基因体系,具有操作简便、转化率高、成本低、试验周期短的特点。     

苏州东山茶树种质资源遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR分子标记对苏州洞庭地区的51份茶树(Camellia sinensis)种质资源进行遗传关系研究。结果表明,从12条引物中筛选出6条引物,共扩增出76个位点,其中多态性位点70个,占92.11%。51份茶树种质资源遗传相似性(GS)变化范围0.37～0.89;其中白沙和东灵1号GS值最大、遗传相似程度最高、遗传距离最近。通过类平均聚类(UPGMA)法,可将51份材料分为2个大类,每一大类又分为4个亚组,相同亚组下的亲缘关系较近。其中,部分来自同一品种的不同品系具有较高的遗传相似性系数。ISSR标记可有效评价苏州茶树种质的遗传多样性,为更有效地保护和利用茶树种质资源和茶树优良品种的选育提供遗传信息。     

水稻遗传转化研究进展

水稻是重要的粮食作物之一,其遗传转化取得了巨大进展.通过对水稻遗传转化的主要方法,用于水稻转化的各种外植体,影响水稻遗传转化和植株分化的各种因素的介绍,概述了水稻遗传转化技术在水稻育种方面的应用.     

基于全基因组SNP的贵州久安古茶树遗传关系分析

贵州久安分布着大量的古茶树资源。为了明晰这些茶树资源间的遗传关系,本研究以分布于久安5个不同区域的100份古茶树为材料,首先利用GBS(genotyping by sequencing)技术对它们的全基因组SNP进行了鉴定,然后基于鉴定到的SNP进行了系统进化树构建、主成分分析以及遗传结构分析。100份古茶树材料共获得548597个高质量SNP,并对这些SNP进行了变异类型注释。系统进化树、主成分分析以及遗传结构分析的结果高度一致,结果表明同一区域内的材料间亲缘关系较近;100份资源可以分为3个类群;古茶园(G)的材料与其他4个区域的材料遗传背景差异较大,这4个区域的资源可能有相同的亲本来源。     

云南茶树资源遗传多样性分析(英文)

利用EST标记对云南134份茶树资源遗传多样性和亲缘关系进行了分析.结果显示:(1)30对引物共检测到等位位点127个,平均每对引物产生4.23个;共检测到263个基因型,平均每对引物所扩增的基因型有8.8个,遗传多态性信息含量变异范围为0.014～0.736,平均达0.50l.(2)资源间的平均遗传距离和相似系数分别为0.413和0.597,聚类可将134份资源划分为4大组.(3)8个种群间的遗传相似系数变异范围为0.753～0.981,平均遗传相似系数为0.891.结果表明,云南茶树资源间的遗传差异比较大,遗传基础较宽,具有丰富的遗传多样性,而不同种间的遗传差异比较小.     

基因枪在水稻遗传转化中的应用及其转化技术的优化

1983年Zambryski等人用根瘤农杆菌介导法进行烟草基因转移,获得了世界上首例转基因植株.随后,应用DNA直接导入技术如电击法(electroporation)和PEG介导法(PEG—mediated)成功地获得了转基因水稻植株.近年来,随着基因枪技术的建立和发展,水稻遗传转化成功的报道逐年增多.目前基因枪技术在植物遗传转化中的应用超过了根瘤农杆菌介导和其它转化方法的应用.这是因为基因枪转化技术不受植物种类的限制,不需要以原生质体作为转化的受体,可以将外源基因直接导入细胞、组织或器官,因而克服了根瘤农杆菌     

中国茶树初选核心种质遗传多样性的RAPD分析

以中国茶树初选核心种质中的69份种质为实验材料,采用改良的SDS法提取它们的基因组DNA,并运用优化的RAPD 分析体系对基因组DNA进行分子标记遗传差异研究。从50个随机引物中筛选出32个扩增效果好的引物,对全部试验材料进 行了RAPD扩增共得到348条有效带,其中多态性带为328条(占94.3%),它们之间的遗传距离为0.223～0.723。研究结果表 明中国茶树初选核心种质的遗传结构、遗传多样性和遗传距离基本上能较好的代表中国的茶树种质资源。同时,指出结合形 态标记和DNA分子标记是构建茶树核心种质较好的选择。     

利用可重复使用的URA3标记基因建立热带假丝酵母基因敲除系统

热带假丝酵母(Candida tropicalis)在发酵工业中具有重要的应用潜力,但二倍体遗传结构和较低的遗传转化效率限制了其代谢工程育种技术的应用。建立可靠的遗传转化技术并高效的删除目的基因是代谢工程改造热带假丝酵母的重要前提。文章以C. tropicalis ATCC 20336为出发菌株,通过化学诱变筛选获得了尿嘧啶缺陷型突变株C. tropicalis XZX(ura3/ura3)。以丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase,PDC)基因作为靶基因构建了两端包含同源臂并在选择性标记C. tropicalis URA3(Orotidine-5′-phosphate decarboxylase,乳清酸核苷-5-磷酸脱羧酶)基因两侧同向插入源于沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的hisG序列的基因敲除盒PDC1-hisG-URA3-hisG- PDC1(PHUHP),并转化宿主菌株C. tropicalis XZX,筛选获得PHUHP片段正确整合到染色体的PDC基因位点的转化子XZX02。在此基础上,将转化子XZX02涂布于5-FOA(5-氟乳清酸)选择培养基上,筛选得到URA3基因从PHUHP片段中丢失的营养缺陷型菌株XZX03。进一步构建了第2个PDC等位基因的删除表达盒PDCm- URA3-PDCm,并转化C. tropicalis XZX03菌株,获得转化子C. tropicalis XZX04。经PCR和DNA测序确认转化子C. tropicalis XZX04细胞染色体上的两个PDC等位基因被成功敲除。文章建立了一种营养缺陷型标记可重复使用的热带假丝酵母遗传转化技术,利用该技术成功敲除了细胞的PDC基因,为进一步利用代谢工程改造热带假丝酵母奠定了基础。     

一种马铃薯高效无标记转基因技术的建立

用农杆菌介导法转化马铃薯栽培品种紫花白的叶盘,通过1/4 MS培养基预培养、热激处理、低pH、高糖培养基共培养,之后利用PCR直接检测转化体,结果表明遗传转化效率可达5.1%,建立了马铃薯无标记转基因技术.该技术受基因型的限制小,用于其它3个不同的栽培品种东北白、晋薯7号和早大白,遗传转化效率亦达到了4.1%~8.3%.利用这项无标记转基因技术,在载体构建时就剔除了标记基因,遗传转化后直接分化培养,不必对转化细胞进行抗性筛选,缩短了遗传转化周期,省去了费时费力的标记基因剔除步骤,亦为重复转化聚合多个优良基因提供了便利.     

花生遗传转化的主要方法和研究进展

花生遗传转化研究对于花生品种改良、新品种繁育具有重要意义。农杆菌介导的遗传转化法和基因枪法是花生遗传转化的主要方法。随着对花生研究的深入开展,花生的遗传转化技术也越来越成熟。介绍了农杆菌介导的遗传转化法和基因枪法在花生遗传转化研究中的应用现状及存在的问题。     

广西部分地区野生茶树遗传关系EST-SSR标记分析

为了明确广西野生茶树种质资源的遗传背景,该研究从广西的宁明县、金秀县、苍梧县收集到14份地方野生茶树种质资源,以17个国家级茶树良种作为参照,采用EST-SSR分子标记技术,探讨了广西这三个地方野生茶树与国家级茶树良种间的亲缘关系以及广西地方茶树自身的遗传多样性。结果表明:15对EST-SSR引物共检测到68个等位基因,平均每个引物可扩增出4.53个,其中多态性位点为60个,多态性比率达88.2%。平均观测杂合度、平均期望杂合度、平均Shannon信息指数分别为0.42、0.55和0.97。PIC值在0.23~0.74之间,平均为0.52,多态性较好。遗传相似系数在0.53~0.9之间,平均值为0.71,31份供试材料在遗传相似系数为0.71分为5组群,76%参照品种聚在A组群,而广西本地的野生茶树资源则主要分布在B、C、D、E组群。利用该研究中的4对核心引物即可将31份供试材料全部区分开,挑选其中10个多态性较好的等位位点进行编码,构建31份供试种质的DNA分子指纹图谱。这表明广西野生茶树资源与国家级茶树良种间遗传差异较大、亲缘关系较远、遗传基础宽、多样性非常丰富,可作为茶树育种的亲本或开展茶树功能基因研究的材料。     

不同灌溉处理对铁观音茶树光合作用的影响

以田间栽培的2年生铁观音茶树为试验材料,应用叶绿素荧光诱导动力学技术,以不灌溉为对照,分析不同灌溉间隔时间处理［5 d（T₁）、10 d (T₂)、15 d (T₃)、20 d (T₄) 和25 d (T₅)］对铁观音茶树叶片光合作用的影响.结果表明: 随着灌溉间隔期的延长,2年生铁观音茶树叶片水势和叶绿素含量降低; 净光合速率(P_n)先上升后降低,在T₂下达到最大(15.55 μmol·m^-2·s^-1); 光系统Ⅱ(PSⅡ)的原初光能转化效率(F_v/F_m)、可变荧光衰减(ΔF_v)和可变荧光淬灭速率(ΔF_v/F_o)均在T₂下达到最大值,分别为0.844、342.5和4.03.初始荧光(F_o)随着灌溉间隔期的延长而降低,而对照的F_o则呈上升趋势,表明干旱可对茶树叶片PSⅡ造成损害.灌溉间隔期为10 d处理有利于茶树叶片光合电子的传递和CO₂的同化,提高茶树的光合作用效率.     

43个福建省茶树品种指纹图谱构建及遗传多样性分析

为了解福建省茶树品种的遗传多样性,从38对SSR引物中筛选出扩增条带清晰,多态性较好的引物23对,对43个茶树品种的遗传多样性进行了分析,并选取扩增条带少、多态性较高的7对SSR引物构建茶树品种指纹图谱。聚类结果表明,43个茶树品种可聚成10个类群,遗传距离最远的品种是‘八仙茶’,距离最近的品种是‘福鼎大毫茶’与‘九龙大白茶’;福建省选育的乌龙茶品种比绿茶品种的遗传多样性丰富;同时来源于共同亲本的品种表现出较高的相似系数,聚为一类;来源地相同的品种也因有较高的相似系数而聚为一类;地理距离越远的品种,遗传距离也越大。这为茶叶生产选种和茶树遗传改良提供参考依据。     

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。     

遗传转化技术在柑桔育种中的研究进展

本文概述了遗传转化技术在柑桔育种中的研究进展,主要内容包括：遗传转化的常用方法,柑桔遗传转化研究的现状,柑桔遗传转化研究中存在的主要问题及发展前景     

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.     

酸化茶园茶树根际土壤微生物蛋白质代谢图谱构建

土壤是茶树生长的载体,在我国茶园普遍存在土壤酸化现象,但是土壤微生物如何响应土壤酸化以及如何影响茶树生长还鲜有报道.本研究以不同酸度的铁观音茶树种植土壤为材料,分别提取茶树根际土壤微生物蛋白质,采用数据依赖采集(data dependent acquisition, DDA)技术建立茶树根际土壤微生物蛋白质数据库,并采用数据非依赖采集(data independent acquisition, DIA)技术定量分析土壤微生物蛋白质,获得不同酸度茶树根际土壤丰度降低的蛋白质并对其进行功能分析,构建了茶树根际土壤蛋白质组代谢调控图谱.结果表明,茶树根际土壤共检测到微生物蛋白质2741种,分子量主要分布在2.64～338.33 kD之间, pI主要分布在3.78～12.15之间.蛋白质定量分析结果表明,不同酸度茶树根际土壤中共有54种微生物蛋白质丰度下降,按其功能主要可分为遗传信号蛋白、能量代谢信号蛋白、土壤抗氧化信号蛋白、土壤养分循环信号蛋白.基于此结果构建的土壤微生物蛋白质组代谢调控图谱表明,随着茶园土壤酸化加剧,土壤微生物为了生存,释放群体感应蛋白质,激发信号蛋白质的表达;在信号通路蛋白质的调控下,信号蛋白质激发不同代谢途径的特定信号蛋白质表达,进而调控不同代谢途径中的蛋白质表达,而这种表达是下调式的;最终导致微生物能量代谢循环能力下降,繁殖能力降低,数量减少.微生物数量及功能的变化导致土壤养分循环能力减弱,茶树在养分吸收上受阻,进而引起茶树生长受阻,以及茶叶产量和品质下降.     

利用荧光SSR标记鉴定茶树自然杂交后代遗传背景

为研究茶树自然杂交后代遗传背景,分析不同茶树自然杂交后代遗传差异,本研究利用24对EST-SSR标记对82个茶树自然杂交后代和34个福建主要栽培品种进行分子标记,分析了茶树自然杂交后代的亲缘关系、群体遗传多样性、亲本模拟分析。结果表明：(1)24对SSR标记共检测到157个多态性位点,平均等位位点数为6.542个,Nei’s多样性指数平均为0.588,Shannon’s 信息指数平均为1.182,平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.577和 0.591。(2)遗传距离聚类将个供试样品划分为4类,群体1主要为‘丹桂’及其自然杂交后代;群体2主要为‘丹桂’、‘黄观音’自然杂交后代与福建省乌龙茶品种;群体3主要为‘白鸡冠’及其自然杂交后代;群体4主要为福建省绿茶品种。(3)‘丹桂’、‘白鸡冠’、‘黄观音’自然杂交后代群体与福建主要栽培品种的遗传距离分别为0.079、0.117、0.107。(4)群体1亚群b内‘丹桂’自然杂交后代模拟亲本准确率为77.8%,模拟父本主要为福建乌龙茶品种,与群体2(亚群a)的遗传相似度、遗传分化系数、基因流分别为0.899、0.043、5.480。(5)AMOVA分析结果显示,有88.52%的遗传变异来自群体内部的个体间,表明遗传变异主要发生在群体内。