根癌农杆菌转化单子叶植物研究概况

单子叶植物过去被人们公认公以为难以用根癌农杆菌转化,但最近有了新的进展。本文对用根癌农杆菌在转比单子叶植物方面的研究历史、现状、所取得的成功以及酚类化合物对根癌农杆菌介导的转化的促进作用做了较为详细的综述。     

根癌农杆菌转化植物的细胞学及分子生物学概论

植物冠瘦瘤是由根癌农杆菌诱发产生的。致瘤的 遗传信息贮存在根癌农杆菌的肿瘤诱导质校- Ti质 粒上,冠瘦瘤的产生是Ti质粒T区DNA整合进植 物细胞染色体并表达的结果。     

根癌农杆菌对栝楼的遗传转化

用根癌农杆菌侵染栝楼（Ｔichosanthes kirilowii Maxim.)无菌苗后,获得冠瘿组织;栝楼冠瘿组织经除菌后能在无激素的ＭＳ培养基上良好生长,并合成冠瘿碱、表明Ｔi质粒转化成功,栝楼冠瘿组织中最高蛋白含量为１３０．６mg/g（鲜重）。经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ检测其含有的蛋白种类与栝楼根含有的基本一样,研究表明,利用栝楼冠瘿组织作为培养系统生产天花粉粉蛋白有很好的开发前景。     

根癌农杆菌转化紫草的研究

紫草 (ＬｉｔｈｏｓｐｅｒｍｕｍｅｒｙｔｈｒｏｒｈｉｚｏｎＳｉｅｂ .ｅｔＺｕｃｃ)是传统中药。其根部含有萘醌类化合物—紫草素及其衍生物 ,具有显著的抗菌、抗炎、抗癌以及促进伤口愈合等生理活性。紫草素同时也是一种名贵化妆品染料。科学家对紫草的研究兴趣是基于其资源的缺乏及紫草植物本身所具有的一些特点 ;如 :紫草素及其衍生物的颜色特性可凭借肉眼观察 ,紫草素及其衍生物只在紫草的根部积累 ,紫草素合成的次生代谢途径受多种酶和外界条件 (光照 ,营养等 )的调节等。紫草细胞培养 (Ｆｕｊｉｔａ等 ,1983;叶和春等 ,1991)可以产…     

根癌农杆菌介导的水稻遗传转化

就根癌农杆菌介导水稻遗传转化的研究历程和影响农杆菌转化水稻的几个关键因素以及这一问题的前景作了评述和展望     

根癌农杆菌介导的水稻转化研究进展

农杆菌介导的水稻基因转化是水稻基因转化的热门。本文对由农杆菌介导转化获得的水稻品系（品种）,影响农杆菌介导转化的因素,农村菌浸染的方法,外源基因的检测和遗传等方面作综合论述,并提出了农杆菌介导转化水稻的前景。     

农杆菌转化单子叶植物的可能性及问题

本文评述从农杆菌转化单子叶植物的可能性以及农杆菌转化单子叶植物后外源基因表达活性的影响因素,试图对提高农杆菌转化单子叶植物的可能性的途径进行探讨。     

根癌农杆菌介导的大豆遗传转化

农杆菌介导法是大豆遗传转化的重要方法之一 ,许多实验室应用该方法得到了转基因大豆 ,但目前使用该方法进行转化的效率还比较低 ,尚需深入研究。农杆菌菌株、大豆基因型、组织培养条件、T-DNA的转移效率和转化后的筛选模式都会影响大豆转化的效率。概述了近年来根癌农杆菌介导的大豆遗传转化的一些重要成果 ,以及转化过程中大豆的易感性与农杆菌的转化能力、乙酰丁香酮促进vir基因活化、转化的受体系统和巯基混合物减轻受体材料的褐化、提高T DNA的转移效率等几个重要因素的研究进展 ,并介绍了转化中常用的几个筛选标记基因 (nptⅡ、hpt、bar基因和突变的ahas基因 )及通过共转化法去除标记基因的方法 ,同时对今后研究的重点进行了讨论.     

根癌农杆菌介导丝状真菌遗传转化的研究进展

根癌农杆菌介导的丝状真菌遗传转化是近年建立起来的一种新方法,该方法和以往的真菌转化体系相比具有转化方法简单、材料易得、效率高以及转化子中T-DNA单拷贝插入比例高等特点。就根癌农杆菌转化的丝状真菌种类、转化的具体过程以及影响转化效率的因素等方面进行了综述,并展望了该方法的应用前景。     

金鱼草基因转化和转基因植株再生

本实验采用根癌农杆菌ＬＢＡ４４０４（ｐ３５ＳＧＵＳＩＮＴ与金鱼草下胚轴切段共培养,将ＧＵＳ基因导入金鱼草细胞,通过不定芽发生途径获得抗Ｇ４１８再生植株．经ＤＮＡ／ＤＮＡ斑点杂交及ＧＵＳ活性原位组织检测初步证实外源基因ＧＵＳ已整合进金鱼草基因组并得到表达．     

根癌农杆菌对甘蓝型油菜的转化及转基因植株的再生

用根癌农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍ ｅｆａｃｉｅｎｓ）共培养法把外源基因导入甘蓝型油菜（Ｂｒａｓｓｉ－ｃａ ｎａｐｕｓＬ．）主要栽培品种“云北２ 号”,获得转基因植株。所用外植体为带有１—２ ｍ ｍ 子叶柄的完整子叶,根癌农杆菌为Ａ２０８ＳＥ（ｐＴｉＴ３７－ＳＥ, ｐＲＯＡ９３）。Ｔｉ质粒ｐＲＯＡ９３ 带有ＮＰＴⅡ及ＧＵＳ嵌合基因。共培养２ 天后转到附加２５ ｍ ｇ／Ｌ卡那霉素的分化培养基（ＭＳ＋ ４．５ ｍ ｇ／ＬＢＡＰ）上。ＡｇＮＯ３ 和羧苄青霉素促进芽的分化,头孢霉素则有抑制作用。最高转化频率为２７％ 。把分化出的茎芽切下,插入含有２５ ｍ ｇ／Ｌ卡那霉素的生根培养基中。羧苄青霉素不利于根的形成。把完整抗性植株移入盛土壤的盆中,生长状况良好。测定β－葡糖苷酸酶活性,８４％ 明显高于对照。以ＮＰＴⅡ基因作探针进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ分析,证实外源基因已插入到植物细胞基因组中     

ACC合成酶基因及其反义基因对西瓜的遗传转化

以2日龄西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Mansfeld)无菌苗子叶为外植体,通过与根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)进行叶盘共培养建立了西瓜的遗传转化系统。所用根癌农杆菌中含有改建后分别携带嵌合NPTⅡ基因和番茄的ACC合成酶基因及其反义基因的质粒。外植体在MSA培养基(MS盐类、B_5维生素、1.0mg/L BA、0.2mg/L IAA)上预培养3～4d后,与根癌农杆菌共培养4d,随后转移外植体至附加100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的MSA培养基上筛选转化芽。将带芽外植体移入含有100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的伸长培养基(MS 0.2mg/L KT)上进行芽伸长,切取2～3cm高的伸长芽移入生根培养基(1/2MS 0.1mg/L NAA)生根。Southern blot结果证明获得转基因植株,乙烯释放指标表明转入的正义和反义ACC合成酶基因得到不同程度的表达。     

高效马铃薯遗传转化体系的建立及甜蛋白基因的导入

本研究选用了三个马铃薯(Solanum Iuberosum L.)栽培品种“85T-14-3”、“86-2”及“Favorita”的块茎、微型薯和试管薯为起始材料,应用根癌农杆菌 Ti 质粒系统成功地建立了一种方法简单、速度快和频率高的遗传转化体系。其中试管薯薄片的转化速度最快,经根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)共培养后,薄片在100mg/L 卡那霉素的分化培养上,2—3周就可产生出抗性小芽,这些小芽进一步仲长后可在50—100mg/L 卡那霉素的无激素MS 培养基上生根。从共培养到转化植株的获得只需6—7周。微型薯和试管薯的转化频率较高,最高可达67.5%。大多数抗性植株均能检测到胭脂碱合成酶或 GUS 基因的表达。把带有甜蛋白基因和胭脂碱合成酶标记基因的Ti质粒导入马铃薯,获得大量转化植株。叶片抗性检测和 nopaline 检测可推断外源甜蛋白基因已进入马铃薯基因组。     

影响根癌农杆菌附着禾谷类作物培养细胞的因素

本研究利用水稻、小麦、玉米等主要禾谷类作物悬浮培养细胞,观察农杆菌对禾谷类作物培养细胞的附着,实验结果表明:植物细胞的生理状态和分化发育进程对农杆菌的附着有明显的影响;通过对农杆菌的Vir 区基因进行预活化诱导处理,能显著提高其在禾谷类作物培养细胞上的附着,胭脂碱型农杆菌C 58 C 1(pMP 90+pBI 121)预处理后增加附着的效果较章鱼碱型农杆菌LBA 4404(pAL 4404+pBI121)更显著些。此外,在改善共培养环境条件下(如添加对农杆菌表现强烈趋化性的精氨酸和施行抽气减压处理),农杆菌能大量附着在经过果胶酶预处理的禾谷类作物悬浮培奍细胞上。     

土壤杆菌固氮生理特性研究

对根癌土壤杆菌C58/pGV3850菌株的固氮生理特性研究结果表明,该菌具有自生固氮活性,其固氮活性的最适pH为8.0,温度为30℃.固氮活性在对数生长后期(14h)最高,延缓期和静止期乙炔还原活性较低.该菌株好氧,通过氧呼吸和吸氢酶的作用达到避氧固氮.当通入氧气超过呼吸耗氧时,对固氮活性产生抑制作用.在培养过程中增加NH_4~+浓度,固氮活性会降低,当达到15mmol/L时完全丧失固氮活性,表现NH_4~+阻遏固氮酶蛋白合成.在乙炔还原测定系统中加入NH_4~+并不影响乙炔还原反应,说明没有NH_4~+关闭现象.培养过程中加入MSX(2.5mg/ml)能解除10mmol/L NH_4~+对固氮酶合成的阻遏作用.固定的游离氮不能以NH_4~+形式分泌于胞外.固氮过程中放出大量氢气,培养16小时产氢量达65μmol H_2/mg蛋白.在限碳条件下(0.2%蔗糖)其吸氢酶活力可达520nmol H_2·ml~(-1)·h~(-1).     

抗氧化剂对农杆菌介导的大豆下胚轴GUS基因瞬时表达的影响

大豆(Glycine max)下胚轴作为大豆遗传转化的外植体材料,能快速高频再生不定芽。然而,在遗传转化过程中褐化影响基因转化效率。在该研究中,我们用含有GUS染色基因和hpt II(Hygromycin phosphotransferase II)筛选基因的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) LBA4404侵染大豆下胚轴,并用组织化学定位法测定了GUS基因的瞬时表达,以确定大豆的优化基因转化条件。结果显示,在共培养基中加入硫代硫酸钠、L_半胱氨酸以及二硫苏糖醇等抗氧化剂,可以有效地抑制大豆下胚轴在组培过程中褐化的发生,并大幅度提高农杆菌在下胚轴的瞬时表达率。这些结果说明抗氧化剂可以降低这种影响并有效提高基因转化效率。     

根癌农杆菌ATC15和438T与唐菖蒲细胞结合的扫描电镜研究

通过扫描电镜,研究了含烟草花叶病毒外壳蛋白基因的根癌农杆菌ATC15和438T转化单子叶植物唐菖蒲愈伤组织时,菌体与植物细胞结合的最适条件.研究结果表明,乙酰丁香酮(AS)在农杆菌培养和农杆菌与植物组织共培养时的最适浓度为30μg/ml.如果愈伤组织切块在共培养之前,在液体MS培养基中浸泡两小时,农杆菌在共培养时可大量附着到唐菖蒲组织切块的外表面细胞.     

利用根癌农杆菌和基因枪法转化获得转抗虫融合蛋白基因(Bt-CpTI)甘蓝植株

以下胚轴、带柄子叶和茎尖为外植体,利用根癌农杆菌和基因枪法将抗虫融合蛋白基因(Bt-CpTI)导人甘蓝品种“中甘8号”,得到了13株卡那霉素抗性植株。经PCR扩增反应和Southern blot分子验证表明:农杆菌介导转化下胚轴和带柄子叶来源的Ⅰ型抗性植株均为转基因植株,而农杆菌介导转化茎尖外植体得到的Ⅱ型抗性植株属“假阳性”植株,基因枪介导转化茎尖的2株Ⅲ型植株中,有1株是非转基因植株。经胰蛋白酶抑制剂活性分析和抗虫测试证明,部分转基因植株有较高的胰蛋白酶抑制剂活性和抗菜青虫能力。     

紫云英细胞转化条件的研究

研究了紫云英（ＡｓｔｒａｇａｌｕｓｓｉｎｉｃｕｓＬ．）细胞遗传转化的条件。根癌农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｍ ｅｆａｃｉｅｎｓ）经含乙酰丁香酮的低ｐＨ／ＰＯ３－４ 诱导培养后,用来感染紫云英下胚轴原生质体,随后的细胞ＧＵＳ瞬间表达活性显著提高,间接证明了上述预培养诱导活化了细菌ｖｉｒ基因,促进了Ｔ－ＤＮＡ 向植物细胞转移。在ＰＥＧ介导的ＤＮＡ 转移中,较高的ｐＨ 和Ｃａ２＋ 浓度能够提高细胞ＧＵＳ活性。质粒ＤＮＡ 浓度及启动子类型对外源基因在植物细胞内表达也有一定影响。采用外植体－农杆菌共培养法,获得ＧＵＳ和ＮＰＴ Ⅱ基因稳定表达的紫云英转化植株