植物质体基因工程调控元件研究进展

随着植物合成生物学的发展,质体逐渐成为许多具有商业价值的次生代谢产物和治疗性蛋白异源生产的理想平台。与核基因工程相比,质体基因工程在外源基因高效表达和生物安全性等方面具有其独特优势。然而,外源基因在质体系统中的组成型表达或对植物生长不利,因此需进一步挖掘、设计调控元件实现对外源基因的精准调控。本文概述了质体基因工程调控元件的研究进展,内容包括操纵子设计与优化思路、多基因共表达调控策略及新型表达调控元件的挖掘等,为植物合成生物学的发展提供参考。     

植物多基因干扰载体体系构建与效用分析

多数重要的功能基因属于多基因家族,这些家族成员间存在功能冗余,高效的多基因干扰体系对研究多基因家族成员的生物学功能及其分子调控机制具有重要意义。对pCAMBIA1301载体改造,构建了适用于植物的多基因干扰体系pCAMBIA1301m和pCAMBIA1301s。使用该多基因干扰体系构建了四基因的干扰载体pCAMBIA1301m：35S∷SlPP2C1-2-3-4,4个目标基因为来源于番茄PP2C家族A组的PP2C1、PP2C2、PP2C3和PP2C4,并通过遗传转化导入番茄,用GUS染色和PCR检测转基因阳性植株,再利用RT-qPCR技术检测T₁和T₂代转基因植株中目标基因的干扰效率,用T₂代种子分析转基因番茄对ABA敏感性。结果表明,应用该干扰体系成功获得了四基因干扰的转基因植株35S∷SlPP2C1-2-3-4。在转基因番茄中4个目标基因的表达量显著低于野生型,其干扰效率均高于70%,转基因番茄种子萌发具有强烈的ABA不敏感性。多基因干扰体系能高效地同时沉默多个目标基因。     

转基因玉米HGK60在不同遗传背景下抗虫性鉴定及农艺性状分析

为研究转基因玉米HGK60在不同遗传背景下遗传稳定性和抗虫效果,利用转Bt cry1Ah基因的转基因玉米HGK60为供体,通过回交转育的方式将cry1Ah基因分别导入玉米自交系郑58、昌7-2、lx05-4、lx03-2,获得转基因玉米自交系HGK60-郑58、HGK60-昌7-2、HGK60-lx03-2、HGK60-lx05-4,并杂交获得HGK60-郑单958（HGK60-郑58 × HGK60-昌7-2）和HGK60-鲁单9066（HGK60-lx05-4 × HGK60-lx03-2）,转化体特异性PCR证明cry1Ah基因已转入不同遗传背景玉米中,ELISA检测不同遗传背景转基因玉米叶片中Cry1Ah蛋白表达情况,结果表明在不同遗传背景玉米自交系和杂交种中Cry1Ah蛋白表达没有显著差异;田间人工接虫和室内玉米螟抗虫性鉴定结果表明,不同遗传背景的转基因玉米高抗玉米螟,室内接虫后4 d幼虫死亡率达到100%;对不同遗传背景转基因玉米HGK60进行农艺性状分析,结果显示与受体对照玉米相比,两者之间农艺性状没有显著差异,转基因玉米HGK60可用于抗虫玉米品种的选育。     

茶树品种‘金牡丹’自然杂交后代遗传鉴定

为了对‘金牡丹’茶树自然杂交后代进行遗传鉴定,利用EST-SSR毛细管电泳荧光标记技术对65个金牡丹自然杂交后代进行研究。结果表明,28对SSR标记共扩增出192个等位片段,平均等位基因数(Na)、平均观测杂合度(Ho)及遗传多态信息量(PIC)分别为6.86、0.540、0.532。单亲基因型已知时的累积排除概率为0.999,说明选择的28对SSR标记位点具有高度的多态性和较高的排除概率,适用于遗传分析和个体的亲子鉴定。15个‘金牡丹’自然杂交后代的遗传鉴定结果表明,MD44、JMD45、JMD47、JMD32为早生绿茶类型;JMD51、JMD53为闽北肉桂乌龙茶类型;MD2、JMD56为闽南‘铁观音’乌龙茶类型;JMD24、JMD26、JMD29、JMD55、JMD59、JMD27、JMD61为‘黄棪’乌龙茶类型。     

作物杂种后代基因型值和杂种优良的预测方法

本文提出了利用作物亲本和Ｆ１预测杂种后代基因型值和杂种优势的统计分析方法。该方法运用加性－显性遗传模型,分析双列杂交试验资料,用ＭＩＮＱＵＥ（１）法估算方差分量以及预测遗传效应值。由加性和显笥效应预测值可进一步预测Ｆ１,Ｆ２,ＢＣ１,ＢＣ２,等不同世代的基因型值,在预测Ｆ１群体平均优势和 群丛超亲优势的基础上,可以推导出其它各世代的杂种优势。提出了预测杂种后代保持超亲优热世代数的简单公式,根据杂交组合Ｆ１群体平均优势和双亲相对遗传差异,便可预测该组合能的生产上直接利用的世代数。以棉花六个品种完全双列杂交试验资料为例,分析了各组合Ｆ１和Ｆ２的 基因型值、超亲优势和保持５％超亲优势的世代数。     

三个矮杆小麦的矮生性遗传研究

通过与事国春杂交,利用杂交后代Ｆ２和回交后代ＢＣ１Ｐ１及ＢＣ２Ｐ２,研究了三个小麦新矮杆品系和矮生性遗传特性。结果表明,０００４的矮生性受一对部分显性矮杆基因控制,５７４６和７５３９－各受两对部分显性矮杆基因控制。     

银杉遗传多样性的RAPD分析

用随机扩增多态 DNA(RAPD)标记方法对银杉(Chthaya argyrophylla)75个个体(采自湖南和四川)进行了遗传多样性检测. 21个 10 mer -的寡核苷酸引物共检测106个位点,其中多态位点34个,占32％.相对于其它裸子植物,银杉的遗传变异水平偏低.湖南居群和四川居群的多态位点百分率分别为 18％和 25％,两居群间的遗传变异量占总变异量的 7. 99％,这一数值高于裸子植物居群间遗传差异的平均值(6.8％).同时,发现遗传变异水平的高低与生境的复杂程度有一定的相关性.由于点突变和随机遗传漂变,银杉的部分亚居群间有较强烈的分化,亚居群间的遗传差异最高可达 16. 23％.此外,提出了度量遗传多样性水平的分化指数概念及其计算方法,并指出低水平的遗传多样性可能是银杉濒危的原因之一.