利用ihpRNA介导的基因沉默培育抗冷糖化马铃薯

为培育抗冷糖化的转基因马铃薯材料,克隆了368 bp的马铃薯酸性转化酶(AcInv)基因3′端非翻译区(3′UTR)和281 bp的马铃薯VP1-ABI3-like protein基因的第一内含子,构建了内含子连接的马铃薯AcInv基因3′UTR的发夹型RNA(ihpRNA)载体pBIV;采用微束激光穿刺技术转化马铃薯品种,得到了149个转基因株系,其中139个转基因株系在低温贮藏35 d时块茎还原糖含量低于亲本材料。RT-PCR分析表明还原糖含量降低的转基因植株中检测不到AcInv基因mRNA的积累。本研究结果表明以3′UTR作为RNAi载体的干涉片段可以有效地抑制靶标基因mRNA的积累,通过对AcInv沉默可获得抗低温糖化的马铃薯育种材料。     

马铃薯非共生血红蛋白基因StHb1的克隆及表达

采用RT-PCR技术成功分离了马铃薯StHb1基因序列.经半定量RT-PCR分析表明,StHb1基因的表达在抗性品种(陇薯三号)和感性品种(荷兰十五)块茎中均受致病疫霉的侵染所抑制;StHb1基因在正常生长的马铃薯块茎组织中表达量最高;外源NO和H2O2的作用可明显地抑制StHb1基因的表达,但在抗性品种中该基因受抑制的程度低于感性品种.上述试验结果暗示了StHb1基因与马铃薯对致病疫霉侵染的抗性应答具有一定的相关性.     

基因工程技术在马铃薯遗传育种研究中的应用

在马铃薯育种研究中基因工程技术的应用与其他植物相比或与染色体工程技术和细胞工程技术相比,虽然起步较晚,但近年来进展较快,有些研究结果已开始由理论研究转入应用,发展前景令人鼓舞。 1.利用土壤杆菌进行遗传转化和基因转移 1)菌种方面:用土壤杆菌对马铃薯进行遗传转化的研究最早始于1977年,Anand和Hederlein用马铃薯块茎组织诱导出冠瘿瘤。在1985年以前一般都采用野生型菌种进行研究。如1991年Pueppke等用马铃薯两个品种的块茎圆片测定了土壤杆菌属4个种共22个菌系(根癌土壤杆菌18系,发根土壤杆菌1个系,     

利用RNA干涉技术及微束激光转化法培育抗病毒马铃薯

针对马铃薯生产中危害严重、分布广泛并且具有强烈协生作用的马铃薯X病毒和马铃薯Y病毒,开展了抗病毒病的育种研究。采用RT-PCR技术分别克隆了267 bp的编码马铃薯X病毒外壳蛋白(PVX-cp)基因的相对保守区段X和294 bp的编码马铃薯Y病毒外壳蛋白(PVY-cp)基因的相对保守区段Y两个片段,将其按顺序连接,形成融合基因XY,然后分别将融合基因XY正向和反向插入到载体pHANN IBAL中,得到了载体pH IV,再用NoⅠt对pH IV进行酶切,将产生的大片段插入到载体pART27中,得到同时以PVX-cp基因和PVY-cp基因为靶标的XY的RNA i载体pAR IV。采用微束激光穿刺转化技术转化马铃薯品种Favorita的愈伤组织,得到了14株表型正常的转基因植株,转基因植株的southern b lot分析表明,导入的外源融合基因拷贝数介于2~4之间。攻毒实验表明,其中11株转基因植株对PVX、PVYo以及PVX和PVYo混合侵染均表现免疫,而其它3株的病毒浓度也低于对照。这一结果将为利用RNA i干涉技术开展植物抗多种病毒病的育种提供重要依据,验证了所构建的RNA干涉(RNA interference RNA i)载体具有良好的功能,同时又一次证明微束激光穿刺法是一种有效的遗传转化手段。     

马铃薯晚疫病抗病基因研究进展

马铃薯晚疫病是马铃薯和番茄等茄科植物中最主要的病害之一,每年都引起巨大的经济损失。基因工程技术的发展为马铃薯晚疫病的防治工作提出了新的契机,从晚疫病抗性品种中筛选出具有高持久抗性的抗病基因,并将其转化到栽培品种中去,无疑是我们开发持久性晚疫病抗性的最快捷的手段。到目前为至,已经有十几个晚疫病抗性基因从S．demissum,S. bulbocastanum,S．berthauhii,S．mochiquense和S．pinnatisectum等抗性马铃薯品种中鉴定出来并已定位在马铃薯染色体基因组上,并有4个被克隆出来（R1,R3a,Rpi—blb1／RB和Rpi—blb2）。主要概述了马铃薯晚疫病抗病基因的研究现状和发展前景。     

根癌农杆菌介导转化马铃薯与抗病毒基因工程

病毒侵染一直是导致马铃薯品种退化的主要因素,严重影响马铃薯的产量和品质。近年来,随着基因工程的迅速发展和转基因技术体系的日益完善,基因工程技术在提高马铃薯抗病性（尤其是抗病毒）方面显示了极大的潜力,必将成为马铃薯抗病毒育种的主要手段。对其进展进行了综述,并讨论了根癌农杆菌介导马铃薯遗传转化及其体系优化因素。最后提出存在问题及发展趋势,以供广大马铃薯抗病毒育种工作者参考。     

我国培育成功抗卷叶病毒转基因马铃薯

内蒙古大学张鹤龄教授主持的课题组首次用我国自己克隆的马铃薯卷叶病毒 (中国株 )外壳蛋白基因转化并培育成功抗卷叶病毒的转基因马铃薯 ,专家鉴定认为 ,这一成果处于国际先进水平。马铃薯卷叶病毒是引起马铃薯退化的主要病毒 ,严重续发感染可导致减产 80 % ,每年使世界马铃薯减产约 2 0 0万吨。在内蒙古大学张鹤龄教授主持下 ,1993年完成了国家自然科学基金项目“马铃薯卷叶病毒外壳蛋白基因分子克隆”课题。此后 ,他们利用自己合成克隆的马铃薯卷叶病毒 (中国株 )外壳蛋白基因通过农杆菌介导转化 ,经过数年选育 ,获得了性状稳定的 5个品…     

马铃薯晚疫病抗性基因分子标记检测及抗性评价

马铃薯是重庆优势特色作物之一,但其安全生产受到晚疫病的严重威胁。马铃薯生产中种植抗病品种是防控马铃薯晚疫病最为经济有效和环境友好的途径。为了了解来自国内外不同种质的晚疫病抗性基因组成以及确定在重庆市具有晚疫病抗性的马铃薯品种(系),本研究以218份来自国内外的品种(系)为材料,进行了6个晚疫病抗性(R)基因分子标记检测,同时进行了田间晚疫病抗性评价及室内接种鉴定和筛选。研究结果显示,6个R基因的分子标记在供试材料中均有分布,但分子标记的组成不尽相同,主要分为4大类。第Ⅰ类含有具有广谱抗性基因的RB,晚疫病抗性评价表现为中抗以上;第Ⅲ类缺失R2 family基因标记,绝大部分表现为晚疫病敏感型;第Ⅱ类和第Ⅳ类中分别主要含有3个R基因(R2 Family+R3a+R3b)标记类型和4个R基因(R1+R2 Family+R3a+R3b)标记类型,这两类材料中表现出一定比例的晚疫病抗性水平,但第Ⅳ类中出现抗性表现的比例高于第Ⅱ类。结果说明含有RB基因标记贡献了较高的晚疫病抗性,缺失R2 famlily基因标记的材料可能不利于晚疫病抗性,利用这些基因标记辅助筛选有助于提高重庆地区晚疫病抗性育种效率。本研究评价了218份马铃薯材料6个重要R基因组成,并筛选出重庆地区表现抗性的多个材料,为新品种(系)的推广应用以及抗病育种选育提供了科学依据,同时为发掘新的抗病基因提供了遗传资源。     

彩色马铃薯花青素生物合成相关microRNAs及其靶基因表达分析北大核心CSCD

MicroRNAs(miRNAs)是植物中具有调控功能的非编码小RNA,可调节植物生长发育、次生代谢及胁迫响应。为挖掘彩色马铃薯花青素合成相关的miRNAs,本研究基于miRNA和降解组测序数据,对筛选出和花青素相关的miRNA及靶基因进行鉴定,分析其理化性质、蛋白质结构、调控关系及在不同彩色马铃薯品种的表达。结果表明:stu-miR156a_R-1_StSPL9、stu-miR828_StMYB3、stu-miR858_StMYB4、stu-miR5021_StMYB在马铃薯块茎的不同发育时期存在显著的负相关关系。不同彩色马铃薯品种中,stu-miR828负调控靶基因StMYB3,抑制花青素合成;stu-miR156a_R-1负调控靶基因StSPL9,促进花青素合成。stu-miR858负调控靶基因StMYB4,在紫色马铃薯中促进花青素合成,在红色马铃薯中抑制花青素合成。stu-miR5021负调控靶基因StMYB,在紫色马铃薯中抑制花青素合成,在红色马铃薯中促进花青素合成。     

工程植物摄取除草剂并以之为养料

Guido Hartmann及其在Ludwig Maximilian大学(慕尼黑)的同事经遗传工程法产生了能将一种除草剂转化为有用氮源的马铃薯植株。此除草剂抗性是通过包括一种土壤真菌Myrothecium verrucarai氨基氰水化酶基因在内的途径而建立起来的。该酶把氨基氰转化为脲,再同化并转化为其它成份,如氨基酸等。利用CaMV(花椰菜花叶病毒组)载体使之在马铃薯细胞中表达,再从此细胞再生出马铃薯植株。再生株的叶片中大量表达了氨基氰水化酶。当用氨基氰处理时,转基因株与未转化株不同,其生长状     

紫色马铃薯花青素StAN1基因的克隆及功能分析

MYB是植物花青素合成代谢途径中最主要的转录因子。该研究以紫色马铃薯B-5为试验材料,通过同源克隆技术,克隆了马铃薯花青素StAN1基因,并对StAN1基因的表达、遗传转化及其转基因烟草的花青素含量进行分析。结果表明:(1)StAN1基因全长774bp,编码了258个氨基酸;系统进化树分析发现,StAN1与辣椒、茄子、芦竹的亲缘关系最近,与矮牵牛、苹果等的亲缘关系最远。(2)荧光定量PCR分析显示,StAN1基因在马铃薯不同组织均有表达,其表达量从小到大依次为:根叶茎匍匐茎薯皮薯肉。(3)成功构建了表达载体pJAM1502-AN1,并经农杆菌(Gv3101)转化获得根、茎、叶片及叶脉均为紫红色的转StAN1基因烟草,PCR鉴定表明目的基因StAN1已成功转入烟草中。(4)花青素含量分析表明,野生型烟草叶片中花青素含量为2mg/g,叶片颜色为绿色,而转StAN1基因烟草叶片花青素含量达20mg/g,叶片颜色变成了紫红色。     

野生天麻DNA导入马铃薯实现遗传转化的研究

采用浸苗法将野生天麻总DNA导入马铃薯试管苗,对筛选得到的转化植株进行蛋白及药用成份的分析。结果显示:(1)在200株转化的马铃薯中有21株的紫外扫描图谱与正常对照组有显著差异,且在220nm有明显吸收峰。(2)5株经PCR扩增出野生天麻抗真菌蛋白(GAFP)基因。(3)转基因马铃薯与正常马铃薯的蛋白表达有明显差异,并且在转基因马铃薯中有一条与野生天麻抗真菌蛋白(GAFP)相同的条带。而正常马铃薯中无此条带。(4)通过薄层层析法检测出3株转基因马铃薯表达野生天麻的有效药用成份天麻素。说明采用浸苗法进行外源总DNA导入是可行的。     

一种加工型马铃薯品种的农杆菌转化体系研究

大西洋马铃薯是经济价值很高的炸片型加工品种,逆境胁迫下,易产生褐变、空心等问题,影响加工品质。为获取抗逆境胁迫的优质转基因新品种,采用根癌农杆菌介导法,以大西洋马铃薯的茎段为外植体,建立了快速,简便,高效的遗传转化体系。从共培养到转化植株获得只需7-8周,转化频率达80%。结果表明茎段是较好的转化受体,硫代硫酸银可以有效促进不定芽分化并提高再生频率。PCR、Southern杂交分析证明外源基因已经成功整合到马铃薯再生植株的基因组中。该转化体系为大量开发转基因马铃薯植株,进而筛选优质的马铃薯炸片加工型新品种奠定基础。     

马铃薯淀粉合成与降解研究进展

马铃薯是我国第四大粮食作物,其总产量占全国粮食产量的20%。马铃薯是C3作物,其淀粉含量相对较低,这与其淀粉合成和降解过程有关。与马铃薯淀粉合成的相关酶包括腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)、颗粒结合性淀粉合成酶(Granule-bound starch synthase,GBSS)、可溶性淀粉合成酶(Soluble starch synthase,SSS)、淀粉分支酶(Starch branching enzyme,SBE)和淀粉去分支酶(Starch debranching enzyme,DBE)。α-淀粉酶(α-amylase,Amy)、β-淀粉酶(β-amylase,BAM)、葡聚糖水双激酶(Glucan water dikinase,GWD)、磷酸葡聚糖水双激酶(Phosphoglucan water dikinase,PWD)和酸性转化酶(Acid invertase,AI)、中/碱性转化酶(Neutral/alkaline inverstase,NI)则与马铃薯淀粉降解有关。马铃薯淀粉合成与降解基因克隆对马铃薯品种遗传改良具有重要意义,目前部分克隆的马铃薯淀粉合成与降解基因已在增加马铃薯淀粉含量、淀粉改性和改变淀粉组分方面得到广泛应用。总结了马铃薯淀粉合成与降解酶基因的研究进展,并提出今后研究建议,旨为深入开展马铃薯淀粉改良工程研究提供参考。     

马铃薯晚疫病防治的转基因策略

晚疫病是由致病疫霉菌(Phytophthora infestans)引起的病害,是限制马铃薯产业发展最严重的病害之一。采用传统育种和化学农药等方法防治马铃薯晚疫病虽然早有研究,但至今收效甚微。基因工程技术的兴起为防治马铃薯晚疫病提供了新的契机,并已取得了一定成效。但单基因抗性容易丧失、水平抗性应用难度大,要提高抗病基因的持久性,同时释放多个抗病基因,人为提高田间抗病基因的多态性是目前可选途径之一。对各种防治方法进行了综述,通过转基因技术创建抗病基因近等混合系是持久防治马铃薯晚疫病的首选可行方法,概述了其发展前景。     

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。     

根癌农杆菌介导的CMO基因转化马铃薯的研究

通过根癌农杆菌介导法将强组成型表达启动子CaMV 35S和逆境诱导表达启动子rd29A 驱动的菠菜胆碱单加氧酶(CMO)基因导入马铃薯栽培品种夏波蒂(Shepody)和费乌瑞它( Favorita)中,获得了抗卡那霉素再生植株,对转化植株进行PCR检测初步表明CMO基因已整 合到转基因马铃薯基因组中.并对光照强度对马铃薯试管薯遗传转化的影响进行了研究,结果表明在诱导芽分化的过程中,2 000 lx的光照强度有利于试管薯薄片直接再生出抗性芽.     

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.     

马铃薯块茎形成相关基因STI-LIKE在拟南芥植株发育中的功能验证

马铃薯块茎的形成涉及一系列基因的表达和关闭。以马铃薯普通栽培品种"大西洋"为试验材料,采用RT-PCR扩增获得马铃薯STI-LIKE基因全长片段。RT-PCR定量分析表明,该基因在马铃薯营养器官中均有表达。生物信息学分析表明STI-LIKE蛋白具有3个TPR结构域,在高等植物中具有高同源性,是一个普遍存在的蛋白质。为验证STI-LIKE蛋白在拟南芥植株发育中功能,分别构建该基因强启动子表达载体(p BI121)和干扰载体(p HANNIBAL和p ART27),转化拟南芥获得了两种载体的拟南芥转基因植株,同时制备STI-LIKE蛋白抗体验证转基因植株蛋白表达。研究结果表明STI-LIKE基因可能参与拟南芥株型发育过程。     

伪狂犬病毒gD基因转化马铃薯的初步研究

以可直接饲用的马铃薯作为伪狂犬病病毒糖蛋白基因gD的表达植物,探索用马铃薯茎段作为外植体的再生体系和遗传转化体系.结果表明:添加2 mg/L ZT和0.1 mg/L NAA的MS培养基,可使马铃薯茎段愈伤组织诱导率达70%,出芽率达38%;添加0.5 mg/L的硝酸银可明显减少愈伤组织在继代过程中的褐化程度,并且促进其分化.在农杆菌的菌液OD_(600)值为0.1～0.2,侵染茎段1 h,共培养3 d的条件下转化效果最好,抗性愈伤率达到52.3%.实验共获得21株转化植株,挑选7株进行RT-PCR检测,结果证明gD基因已被整合到马铃薯基因组中.