农杆菌介导的玉米遗传转化研究进展

农杆菌介导的转基因法是目前玉米遗传转化的主流方法之一。目前,模式玉米种质幼胚的转化体系已程式化,且开发了新筛选基因和获得不含筛选基因转基因玉米的方法,但是大多数育种骨干自交系转化频率低和转化受体基本上是幼胚。从农杆菌、受体及培养条件多方面各种因素对问题进行分析,多数研究认为针对特定基因型和受体材料建立好的受体再生系统,结合高效率农杆菌转化体系,获得多目的基因聚合(无其它外源片段)的转基因玉米将是农杆菌介导玉米转化体系研究的最终目标。本文主要从农杆菌介导(转基因)法应用于玉米遗传转化的历史、现状、问题等方面进行综述,为同领域的研究者提供一定的参考。     

主要农作物转基因研究现状和展望

近15年来,大豆、水稻、玉米、小麦等主要农作物转基因研究取得了较大进展,几乎各种遗传转化方法在这些作物上都取得了成功,尤其是农杆菌介导法,不仅在难转化的双子叶作物大豆上取得了成功,而且在单子叶作物水稻、玉米、小麦上先后取得了突破。同时,将一些与重要性状改良有关的外源基因转入了主要农作物,包括抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆、品质改良、发育调控、营养吸收等。转基因大豆、玉米、棉花、油菜在生产上得到了大面积种植,产生了极大的经济效益,2004年全球转基因作物的种植面积达到了8100万公顷。本文对大豆、玉米、水稻和小麦等主要农作物转基因研究历史和产业化现状进行了综述,并对主要农作物转基因研究中存在的问题进行了分析。     

农杆菌属介导的植物细胞遗传转化研究现状

自20实际70年代末提出农杆菌属介导产生转基因植物以来,已相继有很多农作物和园艺植物被农杆菌成功转化。在一些发达国家已有大量种植的转基因经济作物如玉米、大豆、棉花、马铃薯、番茄等。但越来越多的经济作物以及园林树木和园艺植物对粒子轰击等转化方法无效或效果不佳,因而农杆菌因其介导的遗传转化率较高就越来越受到重视。但是,农杆菌介导的转基因在表达稳定性和可预见性方面仍然存在诸多问题。本文介绍了有关农杆菌分子生物学的基础研究及提高农杆菌介导的遗传转化效率的研究进展。     

转SAMS基因玉米自交系获得及抗旱性分析

以玉米自交系‘掖478’的茎尖为受体,采用农杆菌介导法将小麦抗旱SAMS基因转入玉米中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,并以18%PEG-6000模拟水分胁迫对T1代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果显示:(1)共转化518个玉米芽,得到453株转化苗。获得T0代阳性植株16株,转化率为3.53%,有14株自交结实,经RT-PCR检测,T1代转基因玉米有9个株系为稳定遗传阳性株系。(2)在同一水分胁迫时间下,转基因玉米的叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性均高于非转基因玉米,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量均低于非转基因玉米。在60 h水分胁迫处理下,转基因玉米叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性比非转基因玉米上升8.16%、20.02%、32.21%、22.77%,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量比非转基因玉米下降14.38%、29.41%。研究表明,通过导入SAMS基因,可以提高玉米的抗旱性。     

马铃薯遗传转化体系的优化及玉米淀粉分支酶基因SBEⅡb的导入

以马铃薯脱毒试管苗茎段为转化受体材料,建立并优化了农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系。通过农杆菌介导法将玉米淀粉分支酶基因(Starch branching enzyme b,SBEⅡb)的过表达载体转化马铃薯,接种762个茎段,共获得35株抗性植株。经PCR检测获得了4株转基因阳性植株;对转基因植株进一步进行GUS活性组织化学染色,发现转基因植株的茎段与试管薯均被染上蓝色,表明外源SBEⅡb基因已整合到马铃薯基因组,且正常表达。     

Optimization of genetic transformation system of potato and introduction of maize starch branching enzyme gene SBEⅡb into potatoFAN

以马铃薯脱毒试管苗茎段为转化受体材料,建立并优化了农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系.通过农杆菌介导法将玉米淀粉分支酶基因(Starch branching enzyme b,SBEⅡb)的过表达载体转化马铃薯,接种762个茎段,共获得35株抗性植株.经PCR检测获得了4株转基因阳性植株;对转基因植株进一步进行GUS活性组织化学染色,发现转基因植株的茎段与试管薯均被染上蓝色,表明外源SBEⅡb基因已整合到马铃薯基因组,且正常表达.     

根癌农杆菌介导的草莓遗传转化研究进展

随着植物离体再生技术的日益成熟和多种外源目的基因的分离与克隆,转基因技术以目的性强、周期短等优点成为草莓品种改良的重要途径。在草莓上采用的遗传转化方法主要是农杆菌介导法。概述了农杆菌介导法的转化机理以及基因型、农杆菌菌株、侵染时间和菌液浓度、共培养时间、酚类物质等对草莓遗传转化的影响,并从草莓果实贮藏保鲜、抗除草剂、抗病毒、抗虫、抗真菌、转基因疫苗等方面对近年来草莓的转基因研究进展进行了总结。     

农杆菌介导法向玉米茎尖导入抗草甘膦EPSPS基因的研究

以玉米自交系郑58的茎尖为受体,通过农杆菌介导法将抗草甘膦EPSPS基因转入玉米中,研究以茎尖为受体的农杆菌转化体系的可行性。98株转化苗,经过300 ppm的除草剂(农达)筛选,共获得13株转基因植株,经PCR检测,其中7株表现阳性,转化率达7.14%。初步证明外源基因已经整合到玉米基因组中,以玉米茎尖作为受体的转化系统用于基因转化是可行、高效的。     

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     

针叶松遗传转化操作的研究进展(英文)

1986年从火炬松方面获得了首例针叶松愈伤组织以后,针叶松遗传转化研究取得了明显的进展。1991年从Larix decidua方面获得了第一个转基因再生植株。最近,通过农瘤杆菌介导的转化方式在Larix kaempferi ( L. Decidua杂交树种上获得了转基因针叶松,通过鸟枪法在Picea glauca、Picea mariana、Picea abies、Larix laricina、Pinus radiata上亦获得了转基因植株。已经有多种办法用于转化针叶松。本文就目前在针叶松上所用的遗传转化方法??诸如：T－DNA转化法、农瘤杆菌介导转法化、鸟枪法、电转化法等给以粗略的评论。     

玉米转基因研究进展

玉米的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。自1990年以来,玉米转基因研究取得了显著进展,目前已有转基因的抗虫、抗除草剂玉米杂交种进入商品化生产。从玉米转化受体系统、转化方法、筛选方法以及外源基因在转基因后代中的遗传表达等方面,论述了玉米转基因研究方面的最新研究进展。     

三个方便实用的植物表达载体构建与验证

为满足植物功能基因组学研究及转基因安全性需要,本研究根据一些国内外引进或商业化的植物表达载体及其相关元件,构建了3个适合于植物,尤其是单子叶植物转化的表达载体,即p AH006、p WMB022和p WMB025。p AH006载体包含由玉米泛素ubi启动子调控的GUS基因和bar基因的完整T-DNA区域,此区段能够被酶切回收,可用于单子叶植物农杆菌介导转化效率评价及基因枪介导线状DNA转化效果研究;p WMB022载体携带由双35S启动子调控的玉米色素基因Lc和C1,可用作基因枪介导的共转化筛选标记,直观筛选含目标基因转基因材料;p WMB025载体携带由ubi启动子调控的、商业化转基因植物中广泛利用的EPSPS基因,可用于禾谷类作物农杆菌或基因枪介导的遗传转化,载体多克隆位点可通过酶切方式更换目标基因。酶切鉴定结合农杆菌或基因枪介导的小麦幼胚愈伤组织或叶片转化验证此3个载体表明,载体构建正确,其标记基因、可视化基因和报告基因均能正常表达。这3个载体的构建对于小麦等植物转化效率提升、安全型转基因作物获得和植物功能基因组学研究等具有重要意义。     

农杆菌介导玉米遗传转化体系的研究进展

玉米(Zea maysL.)是世界上三大主要粮食作物之一,至今其遗传转化仍比较困难,目前报道有多种成功的方法,其中农杆菌(Agrobactierium tumefaciens)介导法是当前玉米遗传转化的主要方法。本文综述了农杆菌介导的玉米遗传转化研究的发展历史、存在问题和影响因素等,并对未来发展趋势进行展望。     

基因枪法和农杆菌介导法对水稻转基因拷贝数的基因重排概率的影响

基因枪法和农杆菌介导法转化的外源DNA整合到植物梁色上是随机进行的,因此,它们可能会产生不同的转基因拷贝数,得到不同的基因表达盒完整率,这反过来会影响基因的表达,为证实这一假说,作首先将同一质粒pAcPG-CAM分别用基因枪法和农杆菌介导法转化到水稻（Oryza sativa L.cv.TNG67)愈伤组织,为了揭示不同质粒是否也出现类似结果,也用农杆菌介导法,基因枪法分别将pTOK233和pJPM44导入水稻愈伤组织,并获得一批转基因植株,Ｒ０代值转基因表达的分析用ＧＵＳ组织化学染色法,用质粒上的单切点酶酶切基因组DNA后的Southern杂交结果确定转基因拷贝数,总DNA髟双切点酶（分别位于表达盒两侧）酶切后的Southern杂交结果确定了完整转基因表达盒数目,结果表明,农杆菌介导转化法的转基因植株的转基因拷贝数相对少一些（平均为2．1和2．3）,而基因枪法转化产生的转基因植株的转基因撬贝数相对多一些（平均为4．2和5．6）,并且农杆菌介导转化法的转基因植株的基因表达盒DNA重排概率低于由基因枪法转化产生的转基因植株的基因表达盒DNA重排概率－农杆菌介导转化法的DNA重排概率为0．07和0．106,由基因枪法转化的DNA重排概率为0．57和0．66。研究还分析了基因表达情况与转基因的拷贝数或完整表达盒数之间的关系,GUS定量分析结果表明,为了准确揭示转基因的表达情况与转基因之间的关系,用完整基因表达盒数而不是转基因DNA拷贝数更准确,并于用不同转基因方法将同种质粒导入植物体分析基因表达盒DNA重排概率为首次报道。     

植物遗传转化新技术和新方法

目前通过遗传转化技术获得了许多植物的转基因植株,一些重要农作物转基因新品种已进入产业化阶段,展现出极好的应用前景。但随着研究的不断深入,在如何提高遗传转化效率和转基因安全性等方面,一些新的技术和方法不断出现并得到应用,如胚状体再生系统、叶绿体转化系统、超声波辅助农杆菌介导法、位点特异重组MATvector系统、正选择系统以及新的转基因分子检测方法,使遗传转化技术向高效、安全方向发展,新一代的转基因植物也将会更适应人们和生态环境的需求。     

影响农杆菌介导玉米优良自交系遗传转化的因素

以我国玉米骨干自交系9046,齐319,414,Mo17的幼胚为材料,在已经建立的农杆菌介导的玉米幼胚转化体系的基础上,研究了影响农杆菌介导玉米优良自交系遗传转化的因素,建立了优化的玉米优良自交系的遗传转化体系.研究结果表明,1.0-2.0mm的玉米幼胚是最适宜的转化受体;在感染液和共培养基中都加入乙酰丁香酮(200μmol/L)和抗坏血酸(50mg/L),能显著提高农杆菌对玉米的侵染能力;而感染前将幼胚高渗透压预处理未能提高转化率;延迟筛选有利于提高抗性愈伤组织的存活率.应用优化后的转化体系,获得了这4个玉米优良自交系的转基因植株,PCR阳性植株率为1.71%-4.09%.转化植株叶片总DNA的PCR和Southern杂交分析表明,T-DNA上的外源基因已经整合进了玉米基因组,并且在大多数转基因植株(71.4%)中为单位点插入.这一体系的建立,为进一步将有用基因导入玉米优良自交系奠定了基础.     

玉米花粉体外萌发方法改进及其对花粉介导转基因的作用

超声波处理花粉介导植物基因转化方法由山西省农业科学院生物技术研究中心发明, 已被国家知识产权局授予发明专利(专利号ZL 99121152.9)。在该专利的基础上, 针对玉米(Zea mays)花粉取样、保存和处理条件等因素对其体外萌发的影响进行深入研究, 提出了改进玉米花粉体外萌发实验的方法。研究结果表明, 在不同时期对开花的玉米进行花粉培养时所需蔗糖溶液的浓度不同; 确定了玉米花粉的保存时间、条件及其对超声波处理后花粉萌发率的影响, 以提高该转化方法中花粉的活力, 并进一步验证了该转基因方法的可靠性; 讨论了玉米花粉体外萌发的操作技巧和各因子的参数, 对提高花粉介导植物基因转化效率有一定的参考价值。     

农杆菌介导法与基因枪轰击法结合在植物遗传转化上的应用

根癌农杆菌介导法(Agrohacterium mediated transformation)和基因枪轰击法( particle bombardment transformation)是植物遗传转化的主要方法。两种方法各有优缺点．农杆菌介导法是一种天然的植物遗传转化系统,外源基因在转基因植物中的拷贝数低,遗传稳定性好;基因枪转化法不受材料基因型的限制。通过结合两种方法的优点,发展了3种农杆菌介导和基因枪轰击法相结合的遗传转化方法,分别为农杆枪法、基因枪轰击／农杆菌感染法、金粉或钨粉包裹菌体细胞作为微弹轰击法。对3种结合转化方法的技术途径、原理、转化受体及研究进展等方面进行了综述。     

玉米转基因方法研究进展

玉米是重要的粮食作物,玉米的遗传转化取得了重大成就,而玉米的遗传转化又是玉米遗传改良的有效手段。总结了玉米转化过程中受体的选择标准,比较了各种转化方式,如：农杆菌介导法、基因枪法、花粉管通道法,并探讨了如何有效地选择转化后的阳性事件。     

甘蓝型油菜的遗传转化

甘蓝型油菜的各种外植体经遗传转化、组织培养后可以再生为转基因植株,但再生频率会因外植体的基因型、年龄、培养基添加成分和农杆菌共培养的不同而发生变化。转化方法包括农杆菌介导转化、基因枪法、花粉介导法、PEG介导法等,其应用前景非常广阔。甘蓝型油菜的遗传转化在其品质改良、抗逆性提高、雄性不育系的获得和一些特殊性状方面都取得了很大成就。简要介绍甘蓝型油菜的再生体系建立、转化方法及所取得的部分成就。