转基因技术在小麦遗传改良中的应用

概述了自第一株转基因小麦问世以上转基因小麦研究取得的巨大进展,简要介绍了基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法等基因转化方法,对转基因技术在获得抗除草剂、抗病虫、抗逆、改良品质和雄性不育转基因小麦植株等方面的应用情况进行了回顾,指出了转基因小麦研究中存在的主要问题,展望了转基因小麦前景。     

小麦基因工程育种的回顾和展望

1　小麦分子育种的国内外进展1.1　小麦遗传转化自1983年Zambryski获得世界上第一例转基因植株,1985年horch首创叶盘法以来,分别建立了农杆菌介导法、PEG介导法、电激穿孔法、病毒介导法、显微注射法、花粉管通道法、超声波法、基因枪法等,转基因成功的有50多个物种共110多种植物。目前已形成了以农杆菌介导法和基因枪法占主导地位的两大植物转基因体系。迄今为止,媒介农杆菌法获得的转基因植物占转基因植物总数的85％左右,主要集中在双子叶植物,但在单子叶植物上的进展却非常缓慢。到目前为止,转有农业价值基因的工作主要集中在水稻上,转其它粮食作物主要是标记基因和报告基因。小麦属于难以转化的禾……     

甘薯遗传转化研究现状、问题及展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物，由于遗传改良进展缓慢，转基因技术逐渐成为研究的热点，并应用于常规育种中去。到目前为止，甘薯已利用叶片、叶柄、茎、原生质体、愈伤组织、新鲜块根、胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为遗传转化受体材料，其中早期以叶片、叶柄为主，目前利用胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为转化受体的研究越来越多。用于甘薯遗传转化的方法有农杆菌介导法、电击法和基因枪法，其中以根癌农杆菌介导法为主。最初甘薯遗传转化外源基因表达频率很低，随着转化条件研究的深入，转化频率得到较大的提高，越来越多的目的基因被应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、抗病毒、抗病、抗除草剂和品质改良等五大类基因转入甘薯基因组中，并且获得了转基因植株。尽管甘薯遗传转化取得了一定的进展，但目前仍缺乏一个有效的遗传转化体系，获得的转基因植株数量有限，还不能应用于生产。存在转化基因型有限、外源基因匮乏、转化方法单一、标记基因存留的问题，以及还不清楚外源基因在转基因植株中的遗传规律等。因此，本文从甘薯遗传转化受体系统、主要转化方法、转化系统以及有益农艺性状基因的应用等对甘薯遗传转化现状进行了综述，分析了目前存在的问题，以及未来甘薯遗传转化研究方向和发展前景。     

转基因小麦的研究与展望

1992年第1株转基因小麦问世。近几年，以基因枪法为代表的转基因体系已经基本建立，农杆菌介导法基因转化获得突破，花粉管通道法转基因取得实用性成果。转基因小麦研究已经由转化体系的建立和完善向改良小麦品种过度。本文主要介绍近几年的进展，提出存在的主要问题和未来的展望。     

水稻常用的遗传转化技术及应用现状

1988年，三个独立的研究小组 率先报道获得了转基因水稻植株（Toriyama等,1988，Zhang,等,1988，Zhang等, 1988）。 十多年来，基因转移技术体系的建立一直是转基因水稻研究的重点。 在遗传转化技术应用方面，前期以采用原生质体为材料的PEG法和电激法为主，但原生质体 培养及再生对基因型依赖很大，转基因株育性较低；中期基因枪法得到了很大发展，迄今还 是单子叶植物首选的基因转化方法之一；而自90年代中期以来，农杆菌介导法在水稻基因转 移中日趋成熟，Hiei等（1994）创造的高效转化技术，首次证实了利用农杆菌转化水稻的 可行性，之后该法得到了广泛的应用。目前，水稻转化中应用比较普遍的方法有基因枪介导 法和农杆菌介导法。     

转基因技术在大豆育种上的应用与研究

近年来,转基因技术在大豆上的研究重点主要集中在建立高效再生体系和稳定地遗传转化体系方面,随着遗传转化技术的发展,我国已获得了抗病、抗虫转基因的大豆植株并取得突破性进展。笔者就大豆遗传转化在受体系统(器官发生受体系统、体细胞胚胎发生受体系统、原生质体受体系统)以及转化方法(农杆菌介导法、基因枪法)等方面的研究进展情况进行了综述,并对今后大豆转基因研究方向进行了探讨。     

整体植株转化法在荞麦上的应用

1985年, Horsh等利用植物细胞的全能性, 借助组织培养技术, 创建了农杆菌介导的植物基因转化系统-叶盘法. 此后, 植物遗传转化的研究得到迅速发展, 目前, 在大量转基因植株中, 80%是由农杆菌介导获得的[1]. 笔者在植物遗传转化的研究中, 以荞麦幼苗的茎尖分生组织为受体材料, 利用转座子Tn5将野生型农杆菌T-DNA中致瘤基因tms1     

BCL、RIP细胞凋亡基因向小麦中的导入和赤霉病抗性鉴定

利用农杆菌介导法将BCL和RIP 2个与细胞凋亡有关的基因分别导入了小麦品种扬麦10号和Bobwhite,转化效率分别为1.60%和1.25%。Southern检测结果表明,细胞凋亡基因已稳定整合到小麦染色体上,多数植株为单拷贝整合。Northern检测结果表明,细胞凋亡基因能以小麦遗传背景高水平转录为RNA。转基因植株T₁代分离比例为2.11～2.33∶1,表明外源基因在后代中能够稳定遗传。BCL转基因植株和RIP转基因植株对赤霉病均表现出一定抗性,其中BCL-20、BCL-21、RIP-8、RIP-18等15个T₁代植株的小穗发病率为5.6%~16.1%,可望进一步培育抗小麦赤霉病新材料。     

转基因油菜研究进展

随着分子生物技术研究的快速发展,油菜的遗传转化研究日趋成熟。2003年,转基因油菜在全球种植面积为352万公顷。油菜基因工程研究的重点主要放在转化的目的基因、筛选标记、再生体系的建立和遗传转化方法方面。目前油菜已建立了子叶、下胚轴、茎段、原生质体培养、小孢子培养的再生体系;用于油菜基因转化的方法有根癌农杆菌介导法、基因枪法、PEG法、激光微束穿刺法、显微注射法和花粉介导法等。在油菜转基因中所转化的目的基因趋于多样化,如:品质改良、抗病、抗逆、不育基因等;较常用的筛选标记基因是新霉素磷酸转移酶基因(NPTII);本文主要从油菜转基因的再生体系建立、筛选标记及转化方法方面进行综述,并对油菜转基因上存在的问题及前景进行了探讨和展望。     

农杆菌介导果树遗传转化的研究进展

综述了农杆菌介导法在果树育种领域研究进展：（1）农杆菌介导的遗传转化在果树抗病、抗虫、抗除草剂、抗冻、抗盐、改良生长特性、生根等方面的研究成果;（2）对农杆菌介导的遗传转化存在的高效离体再生系统的建立、提高转化后再生频率、假转化体和低转化率、过敏性反应、开发基因资源、基因工程的生物安全性、多重转化等问题进行了分析;（3）农杆菌介导叶绿体遗传转化,非组培遗传转化已成为模式植物遗传转化的主要手段,在此简单介绍了其应用情况和技术原理,这些方法在其它植物中也有广阔的应用前景。     

醮花法转基因方法的研究进展

本文论述了拟南芥常用的醮花转基因方法的研究进展,并进一步论述该方法在禾本科作物及其它物种的应用,从理论上说明这种转基因方法的可行性。     

RNAi技术在作物中的应用及安全评价研究

RNA干扰（RNAi）技术在基因功能研究方面应用广泛。近年来,RNAi被认为是具有应用潜力的育种新方法。具有良好抗虫性状的RNAi转基因作物已研究成功,预示其商业化应用成为可能。RNAi转基因作物如何监管成为人们关注的新问题。本文介绍了RNAi转基因作物的发展现状,分析了RNAi技术与传统育种技术及传统转基因技术之间的不同点,总结了RNAi转基因作物的潜在风险,并以美国和欧盟为代表总结了RNAi转基因作物的监管态度,最后分析了RNAi转基因作物存在的监管问题并提出了相关建议,为我国对RNAi转基因作物的监管提供参考。     

豌豆终止子rbc-T在转基因小麦研究中的应用

目前常用的转基因载体元件大多为真菌或细菌来源,引发对转基因食品安全性的担忧。本研究克隆了豌豆终止子rbc-T,并用其替换农杆菌终止子nos-T构建转化载体,利用基因枪法将携带Ubi启动子、GUS基因和终止子rbc-T组成的最小表达框片段转化普通小麦,同时以带有nos-T终止子的载体为对照,经过PCR检测筛选获得T2代稳定遗传的转基因小麦株系。GUS组织化学染色及酶活定量分析结果表明,带有nos-T及rbc-T的转基因小麦中均能检测到GUS基因不同程度的表达。因此认为,豌豆终止子rbc-T可以代替农杆菌终止子nos-T用于小麦的转基因研究。     

根癌农杆菌介导获得稗草Ecppc转基因小麦的研究

采用携带pUbi-Ecppc质粒的3个根癌农杆菌菌株（LBA4404、EHA105和C58c1）,对经过预培养10~12 d的春小麦品种扬麦158、Bobwhite和扬麦12的幼胚愈伤组织进行了遗传转化。对筛选中的抗生素浓度、菌液浓度、共培养温度和时间、受体基因型、菌株-质粒组合等影响转化的重要因素进行了研究。首次将单子叶野生C₄植物稗草的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（Ecppc）导入小麦受体基因型,并得到具有潮霉素（Hyg）抗性的转化植株。从816块共培养愈伤组织中转化得到34株抗性植株,其中14株PCR检测为阳性。扬麦158的转化效率达3.03%。Southern和RT-PCR分析表明外源基因已整合到小麦基因组并得到正确的转录。生理学检测显示,转基因小麦植株的光合速率和PEPC活性都有所提高。说明Ubiqintin基因启动子控制的稗草PEPC cDNA基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。这些工作为进一步探讨PEPC对小麦光合作用及其他生理过程的影响奠定了基础。     

农杆菌介导的植酸酶基因转化棉花的研究

摘要：本研究采用农杆菌介导的方法,将外源植酸酶(Phy)基因导入棉花品种的胚性愈伤组织中,经培养获得再生植株。PCR检测证明植酸酶基因已经插入到棉花基因组中,晋棉14和陕724的转化效率分别为33%和8.3%。此外,本研究还对影响农杆菌侵染棉花胚性愈伤转化效率的因素,如卡那霉素浓度、胚性愈伤组织生长状态、受体材料的基因型等进行了较为系统的比较研究,旨在建立一种转化效率高、稳定性好的棉花农杆菌遗传转化体系。     

GAFP基因导入对彩色棉抗病性和农艺及经济性状的影响

通过对转GAFP基因品系ZB-1-31、ZB-1-49、LB-7-8与原受体品种新彩棉1号、绿9903进行了抗枯、黄萎病性的对比和农艺、经济性状方面的对比研究,结果表明,3个转GAFP基因品系对枯、黄萎病的抗性显著高于受体品种,生育期有所提前,产量均明显高于受体品种,纤维品质也有不同程度的提高。     

花粉管通道转基因技术及在小麦分子育种中的应用

文章首先简要回顾了花粉管通道法转基因技术的发展历程,并从花粉管通道法转化的发育及分子证据的提出出发,详细介绍了转化的作用机理和操作技术,提出花粉管通道法转基因技术是一种十分有效的转基因技术,并以变异频率高,性状变异广泛,类型丰富,稳定快,一次导入片段多及低成本等优点而受到科研工作者的亲睐;其次,就花粉管通道转基因技术在小麦分子育种中的应用进行了综述,指出花粉管通道转基因技术在小麦品质创新及分子育种中具有特殊的意义,主要体现在品质改良育种和抗性育种方面,并且取得了可喜的成就,选育出了一系列新品系,如春小麦89122,丰富了品质资源;最后,就花粉管通道法转基因技术存在的问题和应用前景进行了探讨和展望。     

转GAFP-NPI基因香石竹

将双价抗病基因转入同一植物,是增强植物抗病性、拓宽抗病谱的有效措施.在建立香石竹叶片离体培养再生体系的基础上,将兔防御素基因(NP-I)和天麻毒蛋白基因(gastrodia antifungal protein,GaFP)构建在同一个植物表达载体pBin35SGAFP-NPI上,通过农杆菌介导法,利用香石竹叶片作外植体,将GAFP-NPI双价抗病基因导入香石竹品种Asso、Tuareg、ciao Bianco,经卡那霉素筛选共获得300余株转基因植株,并进行多重PCR检测,证明GAFP-NPI双价抗病基因已整合进香石竹的基因组中.琼脂糖孔隙扩散实验证明转基因香石竹对绿色木霉具有抑菌活性,说明了GAFP和NPI双价抗病基因在转基因植株中得到了表达.     

梨组织培养与遗传转化研究进展

为了总结梨组织培养和遗传转化方面的研究进展,为今后更好地开展梨遗传改良工作奠定基础,本研究分析了培养基类型、植物生长调节剂种类和浓度等对茎尖培养和叶片培养过程中各环节的影响,阐述了外植体的褐变原因及对策,归纳了目前梨遗传转化研究中导入的外源基因,分析了基因型、抗生素、农杆菌等因素对梨遗传转化效率的影响,最后总结了转基因植株的鉴定方法。在前人研究的基础上认为存在以下问题:(1)受基因型的限制,梨组织培养和遗传转化的范围还较窄;(2)农杆菌介导的遗传转化方法,转化频率不稳定;(3)与品质、抗性等相关的功能基因的遗传转化研究还不够深入。因此,今后需要建立高效稳定的再生和转化体系,开发更有效的遗传转化方法,并加快功能基因的研究,从而加速梨的遗传改良工作。