基因工程与猕猴桃种质改良

利用植物基因工程进行猕猴桃遗传改良潜力很大,目前已建立有效的基因转化体系,并获得了转基因植株。猕猴桃转基因主要包括果实发育、成熟与衰老及其抗逆性等有关的目的基因。总结了猕猴桃目的基因分离与克隆、基因转化方法和影响因素以及基因工程在猕猴桃种质改良中的应用等方面的研究进展,并对猕猴桃基因工程研究中存在的主要问题及应用前景进行了讨论。     

转基因技术及其在苹果育种研究中的应用

介绍转基因技术中几种较为常用的外源DNA导入方法——载体介导法、直接转化法和自身机制法,并针对其在苹果抗性育种、控制发育和品质改良方面的应用进行简单概述。同时,对苹果转基因效率低、基因沉默及转基因苹果的安全性问题进行相关讨论。     

百合分子育种研究进展

从百合基因克隆（包括减数分裂基因、花发育基因、花色基因、花粉发育基因以及抗性相关基因）,再生体系建立（包括不定芽再生系统、原生质体再生系统、体细胞胚再生系统、愈伤组织再生系统）,外源基因转化方法（包括农杆菌介导的遗传转化、DNA直接导入系统的基因转化、花粉管通道法）及转基因应用等方面,介绍近年来国内外百合分子育种的研究进展,并讨论了百合分子育种研究中存在的问题和应用前景。     

农杆菌介导TCS及RIP基因转化草莓的研究

采用农杆菌介导法,将TCS基因和RIP基因导入草莓中,探讨影响草莓遗传转化的主要因素,建立了高效的草莓遗传转化体系。并经Km抗性筛选,获得了若干转基因植株,对这些植株进行了TCS基因和RIP基因的PCR检测和PCR-Southern杂交检测,结果显示,TCS基因及RIP基因已转入草莓植株的基因组中。     

桃PpCuAO家族基因鉴定及在果实发育和成熟中的表达分析

【目的】明确铜胺氧化酶(CuAO)基因与桃果实发育和成熟过程中多胺积累的关系,探究CuAO介导的多胺分解在桃果实成熟中的作用。【方法】采用乙腈浸提法提取黄水蜜桃果实发育过程中的多胺,采用高效液相质谱联用方法测定多胺含量。挖掘并分析桃基因组CuAO基因家族成员在不同组织及桃果实不同发育时期的表达水平,并利用转基因技术验证关键成员在多胺分解代谢中的作用。【结果】多胺含量分析发现,伴随着桃果实发育和成熟过程,多胺含量逐渐降低。在桃基因组中鉴定了4个CuAO候选基因(PpCuAO1～4),各基因呈现明显的组织表达特异性,其中PpCuAO4在果实发育后期受到明显诱导。利用外源多胺处理及转基因技术分析,表明PpCuAO4可能参与亚精胺(spermidine,Spd)的氧化分解代谢。【结论】PpCuAO4介导的多胺分解是导致桃果实成熟过程中多胺积累减少的重要原因。     

甜瓜反义酸性转化酶基因对甜瓜的遗传转化

利用子房注射法将甜瓜反义酸性转化酶基因导入厚皮甜瓜自交系‘0123’果实, 应用PCR和Southern Blot对后代进行分子鉴定。结果表明, 330株甜瓜转化植株中, 有2株为阳性转基因植株, 转化率约为0.6%。进一步研究发现, T0代转基因甜瓜植株生长势减弱, 果实比对照小30%左右, 但可溶性糖含量比对照提高了52%。PCR和PCR - Southern Blot鉴定表明, T0-1的自交后代没有基因丢失, 反义酸性转化酶基因已在转基因植株中稳定遗传。T1代转基因植株生长势也明显减弱, 但成熟果实可溶性总糖含量提高了26% , 蔗糖含量比对照提高了2.5倍, 果糖和葡萄糖含量略有降低, 酸性转化酶活性比对照明显降低。这些结果表明, 反义酸性转化酶基因通过降低酸性转化酶活性, 调控了甜瓜果实蔗糖代谢过程, 改变了甜瓜果实糖分组成, 同时抑制了植株生长。     

柑橘果实柠檬酸代谢研究进展

柑橘果实中柠檬酸含量是决定果实品质好坏的重要因素之一.综述柑橘成熟果实中有机酸的种类、柑橘果实发育过程中柠檬酸的代谢、调控、相关酶及柠檬酸代谢的分子生物学研究等内容;详细介绍柠檬酸的代谢途径及相关酶活性的变化,并提出今后的研究方向、思路和需要解决的问题.     

基因枪法和农杆菌介导的Bt抗虫基因转化芥蓝

以芥蓝品种小香菇为试材,分别采用基因枪法和农杆菌介导转化法将Bt抗虫基因Cry2Aa2转化到芥蓝中,并对两种转化方法进行了优化和比较。结果表明:基因枪法在轰击距离为6cm、轰击次数为1次时转化效率最高,为0.43%;农杆菌介导转化法以带子叶下胚轴为外植体、预培养2d、侵染10min、共培养2d、抑菌培养5d后转入筛选培养基为最佳参数,转化效率为0.37%。经PCR和PCR-Southern鉴定,基因枪法和农杆菌介导转化法均成功将目的基因导入芥蓝基因组中。经抗虫性表型鉴定,T_0代转基因芥蓝植株对甘蓝夜蛾幼虫的抗性高于非转基因植株。     

柑橘果实柠檬酸积累调控基因研究进展

有机酸是果实主要的品质组分物质之一,直接影响柑橘果实的口感和风味。多数柑橘果实的柠檬酸占总酸含量的70%以上,是主要的有机酸类型。介绍了柑橘果实柠檬酸的代谢途径和国内外柑橘果实柠檬酸研究涉及的果实类型及有机酸特点,综述了参与调控柑橘果实柠檬酸积累的相关基因,指出了柠檬酸合成相关基因CS在不同报道中的功能差异,整理了目前报道的柠檬酸降解相关的Aco、IDH、ACL、GAD、GS基因以及贮藏相关的PH、AHA基因在影响柑橘果实柠檬酸含量中的作用;特别指出了近年来报道的调控柑橘果实柠檬酸积累的相关转录因子研究。柑橘果实柠檬酸积累是一个复杂的过程,受多种因素影响,与其他果实性状研究相比其研究还处于起步阶段。为此,笔者对调控柑橘果实柠檬酸积累的重要基因研究进行了综述,分析了研究现状和存在的不足并展望了今后的研究方向,旨在为柑橘果实柠檬酸代谢研究提供参考。     

转基因结球大白菜分子生物学检测

采用农杆菌介导法将TuMV-CP基因导入结球大白菜中,建立了高效的大白菜离体再生体系、遗传转化体系,并对转基因植株进行分子生物学检测,证实得到的再生植株为转基因植株,目的基因已在部分植株上表达.同时,对转基因植株的后代进行检测,分析该基因所控制性状的遗传稳定性以及基因表达情况,为大白菜基因工程抗病毒病育种奠定基础.     

柑橘抗CTV转基因与分子标记研究进展

综述了柑橘抗衰退病基因工程中两方面的研究进展。介绍多种来源于柑橘衰退病毒(Citrustriztezavirus,CTV)核酸序列的转基因柑橘和抗性种质资源中抗性基因的分子标记,以及所涉及的方法和遇到的问题。目前研究表明,虽然已成功实现对病毒衣壳蛋白(CP)等基因的转化和Ctv等抗性基因的标记,但尚未获得对CTV有高度抗性的转基因柑橘,而抗性基因亦不能实现定点克隆和转化。因此上述两方面研究还有待深入。     

柑橘衰退病晚期抑制差减cDNA文库的构建及初步分析

为了研究柑橘衰退病晚期应答的分子机理,利用经典的抑制差减杂交技术,以感染柑橘衰退病3年后的‘不知火’杂柑实生苗叶片组织的c DNA为测试方,以脱毒的‘不知火’实生苗叶片组织的c DNA为驱动方进行差减杂交,构建了柑橘衰退病诱导的正向抑制差减c DNA文库。随机挑取此文库中210个阳性克隆进行测序,获得了192条有效序列。将这些EST序列聚类拼接后,共获得77条非重复序列。对这些EST进行GO和KEGG分析,发现这些EST的功能主要与胁迫及防御、代谢、转录、转运、蛋白命运等途径相关。用实时定量RT-PCR验证了其中4个基因:几丁质酶基因、茉莉酸响应基因的转录抑制因子1基因(JAZ1)、钙调素结合蛋白基因、咖啡酸—氧甲基转移酶基因,结果表明在衰退病的诱导下,‘不知火’杂柑叶片中这4个基因的表达量均有明显提高,说明这些基因可能参与了‘不知火’杂柑叶片晚期衰退病应答。JAZ1基因的上调表达表明可能宿主衰退病晚期应答过程中的诱导系统抗性受到了抑制。     

分泌型Cecropin B 抗菌肽基因转化血橙提高其抗溃疡病水平

 为了利用Cecropin B（CB）抗菌肽基因提高柑橘对溃疡病的抗性,人工合成了两个含有信 号肽的Cecropin B 抗菌肽基因PR1aCB 和AATCB。洋葱表皮瞬时表达分析表明,与非分泌型CB 抗菌肽 相比,PR1aCB 和AATCB 抗菌肽在细胞间隙中优势积累。进一步构建了CaMV 35S 调控 PR1aCB 和AATCB 基因的植物表达载体,转化塔罗科血橙（Citrus sinensis Osbeck）上胚轴,获得转基因植株。GUS 组织化 学染色、PCR 和Southern blot 分析表明外源基因已成功整合入柑橘基因组。Real-time PCR 定量分析表明, 抗菌肽基因在转基因植株中成功表达。柑橘叶片离体抗性分析表明,转PR1aCB 和AATCB 基因植株的抗 性显著强于非转基因植株,其抗性水平与高抗品种‘南丰蜜橘’（C. succosa Hort. Ex Tan）和‘四季橘’ （C. madurensis）相当。     

柑橘中类黄酮的组成与代谢研究进展

柑橘是人类膳食中类黄酮的主要来源之一。类黄酮对人体健康有多方面的生理功能,且其抗癌、抗病毒、抗炎及抑菌效果可能基于其强抗氧化活性。柑橘中的类黄酮类物质分为黄烷酮、黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇和花色苷等几类,且以黄烷酮糖苷类含量最为丰富。柑橘中类黄酮组成和含量因种质和组织部位而异,柚果实中含有大量苦味的新橘皮糖苷类,而甜橙和橘果实中以无苦味的柚皮芸香糖苷类为主。目前,对类黄酮代谢途径的认识主要局限于其主通路上,但对类黄酮糖基化、酰基化以及甲基化等相关的基因和酶类研究较少。随着柑橘类黄酮代谢研究的深入,其积累和分布的遗传机理将逐渐得以揭示,这将会为培育功能性柑橘新种质提供理论依据。     

Genetic transformation of Citrus sinensis cv. Hamlin with hrpN gene from Erwinia amylovora and evaluation of the transgenic lines for resistance to citrus canker

Transgenic Citrus sinensis (L.) Osb. cv. Hamlin plants expressing the hrpN gene were obtained by Agrobacterium tumefaciens (Smith and Towns) Conn-mediated transformation. hrpN encodes a harpin protein, which elicits the hypersensitive response and systemic acquired resistance in plants. The gene construct consisted of gst1, a pathogen-inducible promoter, a signal peptide for protein secretion to the apoplast, the selection genes nptII or aacC1 and the Nos terminator. The function of gst1 in citrus was evaluated in transgenic C. sinensis cv. Valencia harboring the reporter gene uidA (gus) driven by this promoter. Histochemical analysis for gus revealed that gst1 is activated in citrus leaves by both wounding and inoculation with Xanthomonas axonopodis Starr and Garces pv. citri (Hasse) Vauterin et al. Genetic transformation was confirmed by Southern blot hybridization in eight cv. Hamlin acclimatized plants. RT-PCR confirmed hrpN gene expression in seven cv. Hamlin transgenic lines before pathogen inoculation. Some hrpN transgenic lines showed severe leaf curling and abnormal growth. Six hrpN transgenic lines were propagated and evaluated for susceptibility to X. axonopodis pv. citri. RT-PCR confirmed gene expression in all six hrpN transgenic lines after pathogen inoculation. Several of the hrpN transgenic lines showed reduction in susceptibility to citrus canker as compared with non-transgenic plants. One hrpN transgenic line exhibited normal vegetative development and displayed very high resistance to the pathogen, estimated as up to 79% reduction in disease severity. This is the first report of genetic transformation of citrus using a pathogen-inducible promoter and the hrpN gene. Further evaluations of the transgenic plants under field conditions are planned. Nevertheless, the evidence to date suggests that the hrpN gene reduces the susceptibility of citrus plants to the canker disease.     

Production and evaluation of transgenic sweet orange (Citrus sinensis Osbeck) containing bivalent antibacterial peptide genes (Shiva A and Cecropin B) via a novel Agrobacterium-mediated transformation of mature axillary buds

Transgenic plants of Jincheng orange (Citrus sinensis Osbeck) and Newhall navel orange (C. sinensis Osbeck) containing antibacterial peptide genes Shiva A and Cecropin B were successfully obtained by a novel Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of the mature axillary buds. PCR and Southern blot analysis of the transgenic plants verified that the Shiva A and Cecropin B genes were integrated into the citrus genome. The transgenic plants began to blossom and bear fruit in the 2nd year after grafting on trifoliate orange (Poncirus trifoliata Raf) rootstock in greenhouse. Water-soluble extracts from transgenic citrus leaves exhibit in vitro suppressive effects on Xanthomonas axonopodis pv. citri, suggesting that the expressed products of Shiva A and Cecropin B in citrus retain their native antibacterial activities. Artificial inoculation in greenhouse and open field further indicates significantly increased resistance of transgenic plants to X. axonopodis pv. citri when compared with non-transgenic lines. No significant difference was found in the content of total soluble solids, total acidity, reduced sugar content and other fruit characteristics between transgenic and non-transgenic plants. In this present study, 11 transgenic lines were obtained from 40 transgenic lines, showing enhanced resistance to citrus canker disease.     

柑橘超量表达CsNBS-LRR通过SA信号途径增强对溃疡病抗性

克隆了柑橘CsNBS-LRR基因,分析该基因在柑橘溃疡病菌（Xcc）、水杨酸、茉莉酸甲酯诱导下的表达特征,通过在晚锦橙中超量表达验证其功能。结果表明,CsNBS-LRR的开放阅读框为3 633 bp,编码1 210个氨基酸。其在感病品种晚锦橙中受Xcc诱导下调表达,而在低感品种四季橘中上调表达;在四季橘中受水杨酸诱导明显上调表达,而晚锦橙中上调幅度较小;两品种CsNBS-LRR受茉莉酸甲酯诱导均不明显;超量表达载体转化晚锦橙获得4个阳性植株;抗性评价表明超量表达CsNBS-LRR明显提升了转基因植株对柑橘溃疡病的相对抗性（病情指数为野生型的75% ~ 88%）;转基因植株中水杨酸含量和水杨酸合成途径中关键基因转录水平明显提高;水杨酸信号途径中的PR基因转录水平也升高。综上所述,CsNBS-LRR是柑橘抗溃疡病的1个抗病基因,它可能通过对水杨酸途径的调控一定程度上增强柑橘对溃疡病抗性。     

枳感染柑橘衰退病病毒后的应答基因分析

 枳（Poncirus trifoliata L.）高抗柑橘衰退病病毒（Citrus tristeza virus,CTV）,但相关抗性机理仍不为人所知。以嫁接健康枝条的无毒枳作为对照,用Affymetrix柑橘基因芯片分析了感染CTV后枳叶片中基因的表达变化情况。结果共检测到表达量差异倍数≥ 2的基因295个,其中216个表达上调,79个表达下调。BLAST2GO分析发现,差异表达的基因中与抗逆反应相关的基因最多,乙烯、茉莉酸、赤霉素、脱落酸、生长素、水杨酸等植物激素代谢和调节相关基因为数不少,一些编码细胞壁形成或组分相关蛋白的基因差异表达明显。本研究可为揭示枳抗CTV的机理提供了转录组学线索。     

Agrobacterium tumefaciens-mediated genetic transformation and plant regeneration from a complex tetraploid hybrid citrus rootstock

Agrobacterium-mediated genetic transformation of a tetraploid “tetrazyg” citrus rootstock selection ‘Orange #16’ [Nova mandarin (Citrus reticulata Blanco) + Hirado Buntan pummelo (Citrus grandis L. Osbeck)] × [Cleopatra mandarin (C. reticulata Blanco) + Argentine trifoliate orange (Poncirus trifoliata (L.) Raf.)] was performed. Juvenile epicotyl segments were transformed with a construct containing a bifunctional egfp–nptII fusion gene under the control of an enhanced double CaMV 35S promoter. Our protocol resulted in a reasonable transformation efficiency of 18%. Stable integration of the transgene was confirmed by visual observation of EGFP expression, PCR and Southern blot hybridization. The purpose of this work was to investigate the amenability of novel citrus rootstock germplasm being developed for improved tree size control, soil adaptation, and disease resistance, to existing transformation technologies. Seed trees of such transgenic tetraploids also have potential as trap plants containing potent insecticidal transgenes, due to their inedible fruit and inherent crossing barriers with conventional commercial diploid scion cultivars, and could be planted around producing citrus groves.