分子标记在油菜育种中的应用

油菜是世界上重要的油料作物之一,为了提高油菜的产量,各国都致力于油菜的育种工作。随着分子生物学的迅速发展,分子标记技术广泛地应用油菜育种。本文从遗传和物理图谱构建、基因的定位与克隆、数量性状位点的遗传分析、遗传多样性的评估、分子标记辅助选择等方面,综述了分子标记在油菜育种中的应用。     

利用植物悬浮培养细胞进行蛋白质快速定位分析的方法

稳定遗传表达分析是一种植物中常用的整体解析基因的方式。有多种转化方式可供选择,也可根据所需要的获得的转基因植物材料选择受体材料。但是由于稳定遗传转化周期较长且大部分材料不适合于进行荧光观察,所以在一些基因的研究中逐渐被瞬时表达分析系统。虽然瞬时表达分析用时短,但是转化效率受到多方面的限制,转化材料无法保存。目前由于植物悬浮培养细胞材料均一,增殖迅速并且可以满足大批量研究需求逐渐成为植物研究中的热点材料。以此同时,在亚细胞定位方面,悬浮培养细胞还是良好的应用材料。采用农杆菌介导法进行植物悬浮培养细胞的转化中方法较为成熟,但是获得纯净的转基因细胞系的转化周期较长。在本研究中针对上述问题我们建立了一种转化时间短,转化效率高的植物悬浮培养细胞稳定遗传转化体系。同时将这个体系应用到基因的亚细胞定位当中进行蛋白质快速定位分析。     

EST-SSRs检测油菜（Brassica napus）亲本遗传多样性

油菜EST-SSRs是从油菜ESTs序列（表达序列标签）中开发的一种新型SSR 标记。这种新型分子标记来源于表达基因, 将其用于油菜遗传研究可直接反映相关基因在不同油菜品种间的表达差异。本研究采用21对油菜EST-SSRs标记检测了42个油菜品种（系）的遗传多样性。这些油菜EST-SSRs引物均可获得清晰的产物, 共检测到85个等位位点, 其中有49个等位变异, 占了总检测位点的57.65%。应用NTSYS 软件的聚类方法分析, 结果表明：42份材料遗传距离范围为0.0087-0.1885, 在遗传距离0.1508下, 可把份材料分为 5 组, 基本反映了品种（系）的地源差异。     

聚乙二醇介导的赭曲霉遗传转化体系的构建

赭曲霉(Aspergillus ochraceus)不仅能够引起谷物霉腐,而且能够代谢产生具有强肾毒性、致癌、致畸、致突变的赭曲霉毒素A (ochratoxinA,OTA),严重危害人类健康.然而,赭曲霉也能够发酵应用于甾体转化和生产木葡聚糖酶等有益方面.为深入解析赭曲霉中OTA的生物合成与调控机制以及探索其有益的基因资源,本研究基于同源重组的原理,利用聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)介导的原生质体转化方法成功构建了赭曲霉的遗传转化体系.基于赭曲霉对潮霉素的敏感性,本研究选择以潮霉素抗性基因作为赭曲霉遗传转化体系的筛选标记基因,筛选浓度为70 μg/mL以上,为保障筛选的稳定性和减少假阳性,选择浓度100 μg/mL的潮霉素进行筛选.赭曲霉原生质体的质量和浓度是转化成功的必备条件,本研究优化2％蜗牛酶和2％纤维素酶为原生质体制备的适宜细胞壁酶解条件.本研究采用融合PCR和巢式PCR技术获得目的基因上下游和潮霉素抗性基因相融合的拟转化DNA片段,利用PEG介导的原生质体转化方法将拟转化DNA片段转化入赭曲霉原生质体,经潮霉素抗性筛选、PCR测序验证鉴定是否为阳性转化子.赭曲霉遗传转化体系的成功构建为今后赭曲霉在OTA生物合成及其分子调控机制和工业生产应用研究的开展提供了有利的技术保障.     

基因枪介导转化水稻花粉获得转基因植株

植物花粉是一种理想的植物遗传转化材料,利用转化后的花粉授粉,借助于植物胚胎的自然发育获得转基因种子,从而简化转化过程.大量研究表明基因枪是花粉转化的较理想工具,目前基因枪介导的花粉转化只在烟草、油菜等少数作物中获得成功.水稻是世界主要粮食作物,建立一个高效的水稻遗传转化体系对于水稻的遗传改良具有十分重要的意义.     

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。     

叶绿体转化及其用于疫苗表达研究的最新进展

随着植物转基因研究的不断深入,核基因组转化的转基因沉默现象严重影响了基因工程的应用效果.植物叶绿体遗传转化以叶绿体基因组为平台对植物进行遗传操作,外源基因定点整合及母性遗传特性能较好地解决＂顺式失活＂和＂位置效应＂等类的基因沉默问题和转基因逃逸等安全问题,成为植物基因工程发展的新方向,在工业、农业及医药生物领域发挥了重要作用,也为生产廉价、安全的植物疫苗提供了新思路.本文在简要介绍叶绿体转化的原理、转化方法与优势的基础上,重点综述了近年来通过该技术表达的一些重要的病毒抗原和细菌抗原.最后,对叶绿体转化技术在表达外源基因方面存在的问题进行分析.未来随着叶绿体基因表达、调控机制研究的逐渐深入及相关技术体系的日臻完善,叶绿体转化有望成为疫苗生产的生力军.     

甘露糖阳性选择系统的建立及在番茄转化中的应用

利用PCR克隆了大肠杆菌(Escherichia coli)6-磷酸甘露糖异构酶基因（pmi)并进行了序列测定。将该基因替换植物表达载体pAMBIA2301中的卡那霉素抗性基因，构建了以pmi为选择标记基因的植物表达载体pPMI，并导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105中。研究了甘露糖对番茄(Lycopersicum esculentum)生长和生根的影响及叶盘对甘露糖的敏感性。通过根癌农杆菌介导对番茄进行遗传转化，获得转化番茄再生植株，并对转化植株进行了PCR扩增检测。研究表明以甘露糖阳性选择系统在番茄遗传转化中应用是可行的。     

基因枪法转移反义油酸脱饱和酶基因获得转基因油菜

以油菜子叶柄作为轰击受体材料，利用基因枪转化方法，将反义的油酸脱饱和酶基因（Fad2）导入油菜，获得了抗潮酶素的再生苗。对所得到的再生苗进行多种分子生物学检测，证明外源基因已整合到油菜基因组中。     

叶绿体转化及其应用于作物改良研究的最新进展

农杆菌介导的核基因转化技术已普遍应用于作物改良和分子育种方面,而其不可避免的转基因沉默现象和生物安全问题是科研工作者和广大民众关注的焦点,进而成为基因工程技术广泛应用的主要限制因素。叶绿体遗传转化技术因具有核转化不可比拟的独特优势,成为植物基因工程发展的新方向和科研工作者研究的热点之一,通过该技术有望培育出真正生物安全的转基因作物新品种。本文围绕叶绿体转化的原理、方法、筛选标记及其应用等方面进行阐述,着重介绍其在作物改良方面研究的最新进展,并对存在问题及应用前景进行了展望。     

大肠杆菌乙酰辅酶A羧化酶accD亚基表达载体的构建及遗传转化研究

为探索大肠杆菌异质型乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）的β-CT亚基accD基因对油料作物含油量的影响,将目的基因E.coli accD（eaccD）与拟南芥Rubisco小亚基（rbcS）转运肽基因融合,构建以油菜Napin启动子驱动的种子特异表达载体。本试验应用农杆菌介导法,将该表达载体转入油菜,通过PCR检测获得了...     

外源NO对铜胁迫下小白菜SBPase基因表达特性及其光合速率的影响

【目的】本研究通过克隆小白菜光合暗反应中限制核酮糖-1, 5-二磷酸(RuBP)再生的关键酶景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(sedoheptulose-1, 7-bisphosphatase,SBPase)基因,分析铜胁迫及添加外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)缓解铜胁迫时该基因的表达情况,并将其与对应处理下小白菜净光合速率(Pn)的变化情况结合在一起进行分析,以期为全面了解外源NO缓解铜胁迫植物光合作用机理提供理论依据。【方法】以小白菜品种“上海青”3~4片真叶大的幼苗为材料,采用RT-PCR技术克隆小白菜SBPase基因,铜处理浓度为200 μmol/L,外源NO供体SNP浓度为300 μmol/L,同时设置相关的4个对照组排除其他可能因素的干扰,在添加处理液后的0、 4、 8、 12 d上午九点测定各处理小白菜相同节位叶片的净光合速率,并利用实时荧光定量PCR技术检测在对应的处理时间及对应节位小白菜叶片中SBPase基因的表达情况。试验环境条件为光照强度200 μmol/(m2·s),光周期12 h,温度25℃/18℃。【结果】 1)克隆得到小白菜SBPase基因(Genbank登录号:AHY18974.1),开放阅读框为1182 bp,编码393个氨基酸,蛋白质分子量为42.34kD,理论等电点为5.85。2)序列分析表明其含有氧化还原活性位点,包含一个具有59个氨基酸残基的叶绿体转移肽序列。小白菜SBPase基因推导的氨基酸序列与其他物种中已分离的SBPase编码的氨基酸序列具有很高的同源性。3)实时荧光定量PCR分析表明,SBPase基因在铜胁迫下的小白菜叶片中表达量下降,且随着胁迫时间的延长下降程度加剧;而在铜胁迫的基础上添加外源NO可以在一定程度上缓解铜胁迫引起的小白菜叶中SBPase基因表达量的下降。4)铜胁迫下小白菜叶片Pn显著下降,且随着胁迫时间的延长,Pn下降加剧,施加外源NO后Pn的下降得到一定程度的缓解,各处理下Pn的变化与SBPase基因表达量变化趋势一致。【结论】铜胁迫及在铜胁迫的基础上添加外源NO后小白菜叶片中SBPase基因表达量的变化,可能是影响对应条件下小白菜叶片的净光合速率变化的原因之一。     

甘蓝型油菜及近缘种中异质型ACCase亚基accd编码基因的克隆及序列分析

采用RT-PCR方法,以甘蓝型油菜、甘蓝、芥菜型油菜和白菜型油菜的幼嫩叶片cDNA为模板对异质型乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）的β-CT亚基（羧基转移酶）的accd编码基因进行扩增,得到长度分别为1470bp、1470bp、1464bp和1464bp的编码序列,分别可编码490、490、488和488个氨基酸的蛋白质。序列分析表明,来自4个油菜近缘种的accd基因高度同源,编码的蛋白质都具有相似的锌指结构和C-末端5个相同的基元,其中基元I（GSMGSVVG）和基元II（PLIIVCASGGARMQE）在所有植物及大肠杆菌的β-CT亚基中普遍存在。Southern杂交显示该基因在甘蓝型油菜及其近缘种的基因组中呈单拷贝。     

Real-time polymerase chain reaction (PCR) quantitative detection of Brassica napus using a locked nucleic acid TaqMan probe

Several countries have introduced mandatory labeling requirements on foods derived from genetically modified organisms. Real-time quantitative Polymerase Chain Reaction (PCR) has quickly become the method of choice in support of these regulations and requires the development of separate PCR assays targeting the transgenic sequence as well as a specific endogenous gene sequence. To develop a Brassica napus-specific PCR assay, partial sequences of the acetyl-CoA carboxylase BnACCg8 gene from B. napus and the closely related Brassica rapa were determined and compared, and a region of unique nucleotide sequence was identified. Universal amplification primers were designed to either side of this region, and a locked nucleic acid TaqMan probe was designed to the B. napus-specific sequence. Evaluation of this primer/probe combination indicated a high level of specificity to B. napus: no amplification signal was observed with any other species tested, including five closely related Brassica species. The method was assayed with 14 different B. napus cultivars, and comparable amplification curves were consistently obtained for all. The assay was highly sensitive, with a limit of detection between 1 and 10 haploid copies. Practically, the method was demonstrated to be effective for the detection of processed food samples and for the quantification of Roundup Ready canola content in mixed samples.     

甘蓝非编码RNA基因BoNR1的克隆与表达分析

非编码RNA是近年来新发现的一类在生物体内广泛存在、能够在生命活动中行使重要功能的特殊基因。根据普通白菜花粉特异的非编码RNA基因BcMF11的全长序列设计引物,通过PCR直接扩增的方法从甘蓝中克隆出BcMF11的同源基因BoNR1,该基因全长798bp,缺乏明显的开放阅读框,而且在序列中多处出现终止密码子。生物信息学...     

油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体的构建

根据拟南芥叶绿体基因组序列设计PCR引物,从我国甘蓝型油菜栽培品种F4叶绿体基因组中克隆了长度为1.5kb的trnI和trnA2个基因序列,核酸序列分析表明它们与拟南芥基因的同源性高达94%和99%,这两个克隆的油菜叶绿体基因组序列trnI和trnA被用于构建叶绿体定点整合表达载体。利用烟草叶绿体基因强启动子Prrn和终止子TpsbA,以及筛选标记基因aadA和目的基因HSA,构建了多顺反子表达盒Prrn-aadA-HSA-TpsbA,将表达盒置于油菜叶绿体trnI和trnA序列之间,最后构建成油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体pIPaHTA。酶切鉴定及序列分析证实,构建的表达载体具有预期的调控元件及结构,这为后期油菜叶绿体转化体系的建立奠定了基础。     

芥蓝BaCSLD的克隆、亚细胞定位及表达分析

为获知芥蓝中类纤维素合成酶基因的序列特征和表达特性,利用RT-PCR技术从芥蓝中扩增获得1个类纤维素合成酶基因全长cDNA序列,命名为BaCSLD (GenBank 登录号:MH491418),对该基因的序列特征、亚细胞定位、组织特异性表达情况进行分析,并通过最大似然法构建系统进化树。结果表明,BaCSLD cDNA序列包含一个2 796 bp的最大开放阅读框,编码931个氨基酸,且BaCSLD属于跨膜蛋白,具有8个跨膜区。BaCSLD与12个物种同源序列在进化树上分为4组,来自十字花科的AtCSLD与BaCSLD处于同一分支,亲缘关系较近的为苦瓜中的McCSLD,而与同属的油菜中的BnCSLD和芜菁中的BrCSLD关系较远。BaCSLD::GFP融合蛋白定位于细胞膜。此外,BaCSLD仅在芥蓝三级花蕾和花中表达。本研究结果为类纤维素合成酶基因功能的深入研究提供了参考。     

转Barnase基因无籽植物的研究

种子败育的无籽瓜果具有较强的市场竞争力和可观的经济价值.来源于解淀粉芽胞杆菌(Bacillus A myloliquefaciens)的Barnase基因编码12kD的胞外小分子核糖核酸酶(RNAase).在缺乏其天然抑制物Barstar的情况下,单独表达Barnase通常会造成宿主细胞的死亡.本研究用油菜(Brassica napus)种子特异启动子Napin调控Barnase基因,构建T-DNA表达载体,并用叶盘转化法转化烟草(Nicotiana benthamiana),获得55株转基因植株.随机抽取10株对其花器官进行形态学分析,并比较转基因植株和非转基因植株在不同发育时期花器官的形态学变化,发现转基因植株和非转基因植株在授粉前的花器官形态没有明显差异,但是受精以后转基因植株花瓣逐渐枯萎,不能正常发育形成种子,而非转基因植株能够正常形成种子.为了进一步了解转基因烟草种子败育的原因,将转基因植株和非转基因植株正反杂交,均不能正常结籽,表明转基因烟草的种子败育不是由自交不亲和性引起的.将转基因植株和非转基因植株花粉分别使用亚历山大染液染色,显微观察花粉的大小、形状和色泽,发现转基因花粉和非转基因花粉无明显差别,转基因植株和非转基因植株均能产生具有正常授粉活性的花粉.以上研究表明,使用种子特异性启动子驱动Barnase基因表达,外源基因不会通过花粉渗漏表达.本研究成功获得了Barnase基因在种子中特异表达的无籽转基因烟草,该研究为无籽植物的研制提供了一种全新的模式和思路.     

施硅对小白菜吸收累积和迁移重金属铬的影响

蔬菜品质越来越引起全社会的关注,如何预防和治理重金属对蔬菜产品的污染是目前需要迫切解决的环境问题。通过模拟铬污染土壤施硅的盆栽试验,探讨硅、铬在土壤-蔬菜作物系统间的迁移、转化特性,为研究通过施硅调控蔬菜重金属污染提供依据。研究结果表明:(1)在不同铬水平胁迫下,硅在小白菜体内的积累量不同,根吸收硅的量不同;总的趋势是在试验的各个铬污染水平,一定的施硅量均可提高小白菜地上部的硅含量。(2)铬的各污染处理均有随施硅量的提高而降低小白菜铬积累量的趋势,说明施硅可有效抑制小白菜对铬的吸收。(3)硅的施入,可抑制根吸收的铬进一步运输到地上部,因而减轻了小白菜可食部分受铬污染的程度,在高浓度铬污染处理下,小白菜根中的铬较难运转到茎部;而运输到茎部的铬却易于向叶部转移。(4)硅的加入降低了小白菜各部位对铬的富集能力,从而降低了重金属铬对小白菜的污染。     

油菜毛状体发育相关基因GLABRA2启动子的克隆与功能验证

GLABRA2(GL2)基因在拟南芥毛状体发育中具有重要作用.实验利用基因组步移巢式PCR的方法,通过两次步移克隆得到一个油菜(Brassica napus)GL2基因启动子序列,序列分析发现它与拟南芥GL2启动子同源性较差,但有一些共同的顺式作用元件如MYB结合位点、G box等,也有油菜GL2基因所特有的应答元件如E-box.将其中具有启动子的基本特征的序列GP1与GUS报告基因融合构建重组载体pBI121-GP1,转化拟南芥(Arabidopsis).用卡那霉素筛选得到10株阳性苗.在T2代转基因株系中有6个株系的绿苗与黄花苗的比例都接近3:1,推定T-DNA是以单拷贝的形式插入拟南芥基因组DNA.GUS组织化学染色表明,GP1调控下报告基因主要在子叶、真叶的表皮毛以及根部的幼嫩组织中表达,与拟南芥GL2基因启动子表达模式基本一致,但也有明显不同:油菜GL2启动子GP1只在表皮毛发育早期强烈表达,而拟南芥GL2启动子调控表皮毛发育的整个过程.