高等植物的质体基因转化

质体基因转化技术由于其独特的优越性,已开始成为植物基因工程中新的研究热点。本文对质体基因转化技术所面临的几个关键性问题,包括外源基因导入方法、外源基因的整合及表达、质体转化体的有效筛选标记等进行了讨论,同时对质体基因转化的优越性及其应用与发展前景进行了综合评述。     

拟南芥GH3.9基因的过表达及其表型分析

为研究GH3.9基因在植物生长发育过程中的作用,利用RT-PCR成功克隆到GH3.9基因,该基因全长为1 750bp。通过构建pEGAD-GH3.9过表达载体转化拟南芥,获得过表达GH3.9基因纯系转基因株系GH3.9ox-3和GH3.9ox-7。对拟南芥野生型(WT)和转基因株系(GH3.9ox-3和GH3.9ox-7)幼苗用不同光强和光质进行处理,结果显示:在蓝光、红光、远红光等不同光照强度下培养,过表达株系幼苗下胚轴的生长均明显受到抑制,且较野生型明显;采用不同光周期处理拟南芥幼苗,过表达幼苗下胚轴的伸长明显低于野生型;对成年植株表型进行观察,发现过表达株系植株矮小、雄蕊变短、果荚短小。研究表明:GH3.9基因参与了拟南芥生长发育调控,过表达GH3.9基因对拟南芥生长有抑制作用。     

拟南芥中PLC4基因的超表达对花粉发育的影响

从salk库中取得1种PLC4基因突变体,PCR检测表明其T—DNA插入位点比网上的位置有235bp的偏差,在PLC4基因的3’非翻译区,位点的插入造成该基因的超表达。表型分析表明,该突变株的花粉形态与野生型有差异。推测该基因的超表达对花粉发育造成影响。     

拟南芥bso-1突变体的基因定位及表型分析

通过EMS化学诱变在拟南芥Columbia(Col-0)野生型突变体库中筛选获得1株器官显著增大的突变体,命名为big size organ1(bso-1)。遗传分析表明,bso-1受单个隐性核基因控制。表型观察发现,突变体植株的幼苗、花、果荚及种子与野生型相比都表现出明显的增大。组织切片结果显示,突变体种子的增大主要由胚细胞个体增大导致胚体积增大而实现,因此突变体种子的重量也较野生型有明显增加。利用图位克隆方法将相关基因初步定位在4号染色体上SSLP标记T5L19与F28M11之间58kb区间内,生物信息学分析显示此区间内未见调控植物器官大小发育相关的已知基因的报道。该研究结果为进一步克隆bso-1突变体相关基因及探讨其在控制植物器官发育尤其是种子发育过程中的作用奠定了基础。     

花粉作为外源基因媒介的植物遗传转化

以花粉作为２外源ＤＮＡ的媒介,获得转基因植株是有潜力的遗传转化体系,它可避免离体培养过程中的遗传变异和转基因植株的嵌合现象。本文介绍以花粉为外源基因的载体,利用植物有性生殖过程和小孢子胚胎发生两条途径进行植物遗传转化的研究进展。     

离子束介导GUS基因转化拟南芥种子的研究

以拟南芥种子为研究对象,研究离子束介导GUS基因导入拟南芥种子的转化效果。结果表明:直接注入干种子后进行转化,未得到瞬间表达的结果。而注入玻璃化保护后的2天龄幼苗,再进行转化,转化效果明显提高,得到了大约10%的瞬间表达。揭示对于像拟南芥这样的小粒种子,采用幼苗注入后转化,效果可能会更好一些。     

调控拟南芥花粉发育突变体zy1511的基因定位及特征分析

为了进一步研究花药花粉发育过程,我们通过EMS诱变,筛选到拟南芥雄性不育突变体zy1511。遗传分析表明,zy1511为隐性单位点突变。细胞学观察表明．突变体花药中小孢子从四分体释放出后绒毡层并没有开始退化,花药发育后期绒毡层依然部分存在。说明突变体花药绒毡层退化比野生型的要迟,因此,小孢子不能发育成正常花粉粒。利用图位克隆的方法将zv1511定位于第一条染色体上分子标记F25P12和T8L23之间134．kb的区间内。本项工作为zy1511基因的克隆及对花粉发育功能分析奠定了基础。目前尚未见到该区间内雄性不育基因的报道。因此,zy1511是控制花粉发育的尚未发现的关键基因。     

拟南芥花粉活力的测定及其在花粉发育研究中的应用

花粉发育是植物生活周期中一个重要且复杂的过程, 需要多种基因的参与。花粉发育是否完善可以根据花粉形态特征, 并通过检测花粉的生活力、萌发力、可育性和受精能力等生理特征来判断。以拟南芥候选基因突变体为材料, 通过对花粉的这些生理特征的检测, 可以初步推测候选基因参与花粉发育的功能和作用机制。本文介绍了用于花粉活力测定的几种技术的原理和方法, 以及应用这些方法进行花粉发育研究的进展。     

拟南芥花粉活力的测定及其在花粉发育研究中的应用

花粉发育是植物生活周期中一个重要且复杂的过程,需要多种基因的参与。花粉发育是否完善可以根据花粉形态特征,并通过检测花粉的生活力、萌发力、可育性和受精能力等生理特征来判断。以拟南芥候选基因突变体为材料,通过对花粉的这些生理特征的检测,可以初步推测候选基因参与花粉发育的功能和作用机制。本文介绍了用于花粉活力测定的几种技术的原理和方法,以及应用这些方法进行花粉发育研究的进展。     

质体基因工程中选择标记基因研究进展

与细胞核基因工程相比,质体基因工程能更安全、精确和高效地对外源基因进行表达,作为下一代转基因技术已广泛用于基础研究和生物技术应用领域。与细胞核基因工程一样,质体基因工程中也需要合适的选择标记基因用于转化子的筛选和同质化,但基于质体基因组的多拷贝性和母系遗传特点,转化子的同质化需要一个长期的筛选过程,这就决定了质体基因工程中选择标记基因的选择标准将不同于细胞核基因工程中广泛使用的现行标准。目前,质体基因工程的遗传转化操作中使用较多的是抗生素选择标记基因,出于安全性考虑,需要找到可替换、安全的选择标记基因或有效的标记基因删除方法。本文在对质体基因工程研究的相关文献分析基础之上,对主要使用的选择标记基因及其删除体系进行了综述,并对比了其优缺点,同时探讨了质体基因工程中所使用的报告基因,以期为现有选择标记基因及其删除体系的改进和开发提供一定参考,进一步推动质体基因工程,尤其是单子叶植物质体基因工程的发展。     

SARS S1基因对番茄的遗传转化与转基因番茄植株的获得

利用DNA直接导入法将含有SARS S1基因的植物表达载体pCS1导入农杆菌LBA4404中,并通过农杆菌介导的叶盘转化法得到12株再生小苗。PCR、Southern杂交检测结果证实,有6株为真正的转基因植株。     

小麦耐逆基因-TaLEA2转化拟南芥的研究

研究小麦第3组LEA基因中T aLEA2对耐旱和耐盐性能的影响.将小麦第3组LEA基因T aLEA2连接在双元表达载体pB I121 C aM V 35S启动子下游,构建了能在植物中高效表达的载体pB I121-T aLEA2.通过农杆菌介导的真空渗透法,将其转入野生拟南芥中,经抗性筛选及PCR验证,获得T0代转基因植株,并用不同浓度的PEG 4000和N aC l对转基因拟南芥的耐逆性进行检测.结果表明,这些转基因植株可明显改进拟南芥在10%PEG及0.8%N aC l培养基上的生长状态.在实验条件下,转基因拟南芥的耐旱性及耐盐性均有所提高,提示T aLEA2基因在植物水分调节方面有重要作用.     

报春PFsHSP17-1基因转化拟南芥及耐热鉴定

根据灰岩皱叶报春PF sHSP 17-1热激蛋白基因序列,采用PCR法从差减文库中克隆得到该基因,并构建pCAMBIA1301-PF sHSP 17-1植物表达载体,通过根癌农杆菌介导的花器浸染法转化拟南芥,经潮霉素筛选、PCR和RT-PCR法鉴定后,对转基因植株和野生型对照进行高温胁迫,分析其耐热性差异.结果显示,在40℃、42℃、44℃处理下,转基因拟南芥的相对电导率和丙二醛含量升高的幅度均显著低于野生型对照,而脯氨酸含量的积累明显高于对照,可溶性蛋白的含量在热胁迫下也比对照稳定,仅有轻微下降.试验证明,PF sHSP 17-1基因对植物的耐热性有重要作用.     

Accumulation Pattern of IgG Antibodies and Fab Fragments in Transgenic Arabidopsis thaliana Plants

For the further optimization of antibody expression in plants,it is essential to determine the final accumulation sites ofplant-made antibodies. Previously, we have shown that, uponsecretion, IgG antibodies and F_ab fragments can be detectedin the intercellular spaces of leaf mesophyil cells of transgenicArabidopsis thaliana plants. However, immunofluorescence microscopyshowed that this is probably not their final accumulation site.In leaves, IgG and F_abfragments accumulate also at the interiorside of the epidermal cell layers and in xylem vessels. Theseaccumulation sites correspond with the leaf regions where waterof the transpiration stream is entering a space impermeableto the proteins or where water is evaporating. In roots, plant-madeF_ab fragments accumulate in intercellular spaces of cortex cells,in the cytoplasm of pericycle and, to a lesser extent, endodermiscells, and in cells of the vascular cylinder. In other words,antibody accumulation occurs at the sites where water passeson its radial pathway towards and within the vascular bundle.Taken together, our results suggest that, upon secretion ofplant-made antibodies or F_ab fragments, a large proportion ofthese proteins are transported in the apoplast of A. thaliana,possibly by the water flow in the transpiration stream. ⁴Corresponding author. Fax 32-9-2645349; e-mail: anpic{at}gengenp.rug.ac.be     

大叶补血草LgNHX1基因对烟草的遗传转化及耐盐性分析

目的:通过农杆菌介导法将大叶补血草液泡膜Na+/H-逆向转运蛋白基因LgNHX1转化烟草,并对转化烟草的耐盐性进行分析.方法:采用叶盘法进行遗传转化,对得到的转化植株经PCR和RT-PCR鉴定后,用不同浓度的NaCl溶液胁迫,分别测定了它们的丙二醛含量、相对电导率及根和叶中的K+和Na+含量.结果:在200～300mmol/L NaCl胁迫下,转基因植株叶片的丙二醛含量分别为2.85nmol/g FW、3.50nmol/g FW,对照为3.25nmol/g FW、4.39nmol/g FW;转基因植株叶片的相对电导率分别为42.22%、74.10%,对照为53.2%、84.33%;在300mmol/L NaCl胁迫下,转基因植株根和叶中的K+/Na+比分别为5.80和3.10,对照为4.32和2.35.结论:在NaCl胁迫下,转基因烟草的耐盐性有了一定程度的提高.     

慈菇蛋白酶抑制剂通过花粉管途径对小麦的导入及转基因植株分析

慈菇蛋白酶制剂（ＡｒｒｏｗｈｅａｄＰｒｏｔｅｉｎａｓＩｎｈｉｂｉｔｏｒ,ＡＰＩ）是来源于慈菇（Ｓａｇｉｔｔａｒｉａｔｒｉｆｏｌｉａ）储藏器官的一种天抗虫物质,属于丝氨酸蛋白酶抑制剂类,能抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和激肽释放酶,对某些鳞翅目,双翅目以及鞘翅目等昆虫有毒杀作用。     

转人α-乳清白蛋白基因烟草中半胱氨酸含量的提高

将人α-乳清白蛋白基因构建到植物表达载体上,通过农杆菌介导采用叶盘法将人α-乳清白蛋白基因导入到烟草中,经过PCR和Southern blot分析表明:人α-乳清白蛋白基凶已经整合到烟草基因组中;经过RT-PCR葙GUS组织化学染色证明:人α-乳清白蛋白基因得到了表达.测定了9株转基因烟草叶片半胱氨酸含量,大部分植株有着明显的提高,最高幅度达到了318.02%,半胱氨酸含量平均提高了166.40%.     

A Sulfonylurea Herbicide Resistance Gene from Arabidopsis thaliana as a New Selectable Marker for Production of Fertile Transgenic Rice Plants

A mutant acetolactate synthase (ALS) gene, csr1-1, isolated from sulfonylurea herbicide-resistant Arabidopsis thaliana, was placed under control of a cauliflower mosaic virus 35S promoter (35S). Rice protoplasts were transformed with the 35S/ALS chimeric gene and regenerated into fertile transgenic rice (Oryza sativa) plants. The 35S/ALS gene was expressed effectively as demonstrated by northern blot hybridization analysis, and conferred to transformed calli at least 200-fold greater chlorsulfuron resistance than nontransformed control calli. Effective selection of 35S/ALS-transformed protoplasts was achieved at extremely low chlorsulfuron concentrations of 10 nm. The results demonstrated that the 35S/ALS gene is an alternative selectable marker for rice protoplast transformation and fertile transgenic rice production. The results also suggest that the mutant form of Arabidopsis ALS enzyme operates normally in rice cells. Thus, the mechanism of protein transport to chloroplast and ALS inhibition by chlorsulfuron is apparently conserved among plant species as diverse as Arabidopsis (dicotyledon) and rice (monocotyledon).     

植物的质体转基因及其应用

文章就植物质体转基因的发展历程、技术原理、最新的研究进展和技术突破进行介绍,并对这一技术的应用前景作了展望。