利用Cre/lox重组系统建立番茄基因工程雄性不育恢复系

 【目的】利用Cre/lox重组系统具有的重组删除特性建立番茄工程恢复系,特异删除F1中的雄性不育基因恢复其育性。【方法】将TA29-Barnase雄性不育基因表达盒置于两个同向lox位点之间并与NPTⅡ基因、Bar基因融合后获得植物表达载体pBinBarloxTABn,转化番茄获得雄性不育转基因植株。Cre基因在 CaMV35S启动子的驱动下转入番茄获得工程恢复系。两者在开花时进行杂交,利用Cre重组酶删除F1中的TA29-Barnase不育基因表达盒使育性恢复。【结果】利用NPTⅡ作为转化筛选标记基因获得了番茄雄性不育转基因植株。转基因植株中的Bar基因能正常表达,真叶叶盘在含PPT 3 mg?L-1（phosphinothricin）分化培养基上能分化愈伤组织及芽;真叶具有抗PPT 20 mg?L-1浓度以上的能力。获得的TA29-Barnase转基因植株表现雄蕊退化、无花粉产生或产生少量形状畸形且无生活力的花粉。雄性不育植株自花授粉不能坐果,用非转基因保持系花粉授粉后,果实正常膨大结籽,杂交后代对除草剂Basta的抗性按1﹕1分离。不育植株与Cre转基因工程恢复系杂交后,果实也正常膨大结籽。对不育植株与Cre转基因工程恢复系杂交后代进行分子检测,结果发现同时含Bar 基因和Cre基因F1植株中的TA29-Barnase雄性不育基因被精确删除。TA29-Barnase基因删除植株育性被恢复,能正常开花结果。【结论】利用Cre/lox重组系统建立的Cre工程恢复系成功将番茄F1代中的不育基因删除,恢复了 F1的育性。该研究结果为植物基因工程雄性不育系的育性恢复提供了一条新的途径。     

Copper-Controllable, Site-Specific DNA Excision in Transgenic Plants

A copper-inducible, Cre-loxP recombination-mediated DNA excision system has been developed in transgenic tobacco plants. The copper inducible system derived from yeast was used for the control of the expression of the Cre recombinase. Upon copper induction, the GUS reporter gene expression unit flanked by two direct lox sites was excised from the transgenic tobacco genome. Quantitative fluorometric GUS assays,Northern blot and PCR analyses showed a high-efficient, copper-dependent and Cre-loxP mediated DNA recombination in all the tested transgenic lines. The copper inducible foreign gene excision might be of great potential in genetic control of transgenic crops.     

Construction of chimeric viruses based on pepper mild mottle virus using a modified Cre/loxP system

Cre/loxP, a site-specific recombination system, has been widely used for various purposes, including chromosomal translocations, generation of marker-free transgenic plants, tissue-specific activation of a reporter gene and efficient heterologous gene expression in plants. However, stable or transient expression of Cre recombinase in plants can cause chlorosis or necrosis. Here, we describe a modified Cre/loxP recombination system using a DNA fragment flanked with loxP sites in the same orientation in which necrosis induced by Cre recombinase in Nicotiana benthamiana leaves was alleviated. The modified system was successfully used to create functional GFP-tagged pepper mild mottle virus (PMMoV) and a chimeric virus with coat protein (CP) substitution assembled from separate pro-vector modules. Our results provide a new strategy and flexible technique to construct chimeric virus and infectious clones for plant viruses with large genomes.     

噬菌体phiC31位点重组酶系统在植物转基因中的应用

来源于链霉菌属噬茵体（streptomyces phage）的phiC31定点重组酶系统可诱导重组位点attB（细菌基因组）和attP（噬菌体）之间DNA序列的重组,该重组酶是继Cre／lox重组酶系统和FLP／frt重组酶系统之后的又一种新型位点重组酶系统,在原核和真核生物基因整合、删除和倒位等方面得到广泛应用。文中主要对phiC31重组酶系统的来源、结构特性以及在植物转基因中的应用研究进展进行综述,为phiC31定点重组酶的进一步开发利用提供依据。     

Cre/loxP位点特异性重组系统在植物中应用的研究进展

Cre/loxP位点特异性重组系统自发现以来,在植物基因重组领域得到了广泛应用,已成为提高转基因植物安全性的有效方法。本文介绍了该系统的基本概况及其在转基因植物表达载体构建方面的应用,尤其是在基因删除、定点整合、多基因表达以及杂种优势利用等方面的应用做了重点阐述。     

粳稻转基因恢复系的研究

利用基因枪转化法将抗除草剂的bar基因和抗二化螟的SCK(修饰后的CpTI)基因导入到优质粳稻恢复系超优一号中。经对转基因植株进行分子检测,表明外源基因已整合到水稻基因组中;经田间除草剂抗性检测和二化螟接种鉴定,表明转基因稳定株系直到T6仍表现高抗除草剂且没有分离,说明bar基因能稳定遗传并高效表达;转基因恢复系与非转基因恢复系相比,抗虫性有所提高,但提高程度在株系间有差异。经对转基因恢复系所配杂交组合进行除草剂检测和优势测定,表明转基因杂交稻也高抗除草剂,且F1全部正常结实,结实率达80%以上,并具很强的杂种优势,说明亲本抗性基因通过制种已转移到F1中并得到高效表达,同时说明外源基因的导入没有改变原受体的优良性状;经对部分转基因杂交稻进行纯度鉴定,表明秧田喷施除草剂后,本田的不育株率和杂株率明显降低,特别是两系杂交稻效果更明显。     

粳稻转基因恢复系的研究*

 利用基因枪转化法将抗除草剂的bar基因和抗二化螟的SCK（修饰后的CpTI）基因导入到优质粳稻恢复系超优一号中。经对转基因植株进行分子检测，表明外源基因已整合到水稻基因组中；经田间除草剂抗性检测和二化螟接种鉴定，表明转基因稳定株系直到T6仍表现高抗除草剂且没有分离，说明bar基因能稳定遗传并高效表达；转基因恢复系与非转基因恢复系相比，抗虫性有所提高，但提高程度在株系间有差异。经对转基因恢复系所配杂交组合进行除草剂检测和优势测定，表明转基因杂交稻也高抗除草剂，且F₁全部正常结实，结实率达80%以上，并具很强的杂种优势，说明亲本抗性基因通过制种已转移到F₁中并得到高效表达，同时说明外源基因的导入没有改变原受体的优良性状；经对部分转基因杂交稻进行纯度鉴定，表明秧田喷施除草剂后，本田的不育株率和杂株率明显降低，特别是两系杂交稻效果更明显。     

基于AlcR/alcA和Cre/loxP系统的标记基因诱导删除体系

 【目的】通过构建能够在植物生长发育阶段经乙醇诱导将选择标记基因删除的载体,消除选择标记基因带来的潜在安全隐患。【方法】利用AlcR/alcA诱导系统和Cre/loxP位点特异性重组系统删除选择标记基因。当外源诱导物乙醇存在时,激活下游Cre的表达。Cre重组酶识别2个同向loxP位点,剔除位点之间的DNA片段,包括选择标记基因、AlcR/alcA系统和Cre/loxP系统,而目的基因gus在诱导前后均为组成型表达。【结果】拟南芥转基因植株受乙醇诱导严格控制Cre表达的“开”和“关”。经诱导的转基因植株不能在选择培养基上继续生长。分子生物学检测显示,2个同向loxP位点间序列均已删除,表明标记基因删除效果明显。【结论】基于AlcR/alcA和Cre/loxP系统的标记基因诱导删除体系切实可行,有广泛的应用前景。     

人工雄性不育基因及恢复基因表达载体的构建

结合Cre／loxp定位重组系统和杂种一代的育种特点,构建了雄性不育基因表达载体pCABARTABn和相应的恢复基因表达载体pBINPLUSCre。将位于质粒pTTABn中的雄性不育基因表达盒(含TA29启动子、barnase基因及Nos终止子)切下插入中间克隆载体pGloxp2个同向lox位点之间,再将上述表达盒连同lox位．占、切下插入pCAMBar,获得以除草剂Basta为筛选剂的雄性不育基因表达载体pCABARTABn。PCR方法从溶原菌BM25．8基因组DNA扩增出Cre基因,克隆测序验证无误后插入PBI 525 CaMV 35 S-35S双启动子和Nos终止子之间,再将表达盒切下插入pBINPLUS质粒相应位点,得到恢复基因植物表达载体pBINPLUSCre。     

拟南芥转化体筛选中Basta喷洒时期和浓度试验

为了更加方便有效地利用Basta来筛选带草铵磷(PPT)抗性Bar基因的转基因拟南芥,对不同时期喷洒不同浓度Basta的效果进行了研究。结果表明:拟南芥转化体刚长出2片真叶时对Basta比较敏感,此时开始喷施效果比较好;PPT含量为13.5%的情况下,稀释2 000～4 000倍喷施效果好,此时既可有效筛选出阳性苗,又不会抑制阳性苗的生长;第一次喷施后6天左右移栽阳性苗较好,此时可以明显区分出阳性苗,且移栽后缓苗快、长势好。     

位点特异整合酶φC31的作用机制及应用

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点特异整合酶（Sitespecific recombinase,SSR）,其能够精确并单向的促进attP位点与attB位点的重组,是继Cre/Loxp、FLP之后又一个倍受关注的位点特异整合酶,该整合酶已经成为基因治疗、转基因研究等领域的常用技术手段。现对φC31位点特异性整合酶的作用机制、整合位点及其在转基因和基因治疗中的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望。     

Bt水稻的抗虫性鉴定及转基因的遗传分析

 利用Basta抗性选择技术快速检测Bt转基因水稻及杂交后代群体单株。试验表明 ,阳性单株在室内和田间有良好的抗螟虫性能 ;在杂交后代中抗除草剂bar基因和目的基因cryIA(b)紧密连锁与协同表达 ;外源基因在F2和BC1群体中遵循孟德尔分离规律 ;应用杂交、回交育种方法将抗虫基因转育到推广品种中是可行的。本研究为进一步选育双价抗虫和抗除草剂水稻新品种奠定了基础     

农杆菌转化花粉愈伤组织获取纯合的转基因水稻植株

应用农杆菌介导法成功地将玉米转座子Ds导入粳稻(OryzasattvaI.subsp.japontca)中花11的花粉愈伤组织中,基因转化以对除草剂PPT有抗性的Bar基因和潮霉素抗性基因Hpt为选择标记.共获得了18个独立的转基因绿苗,其中单倍体11株,二倍体7株.转基因植株均抗除草剂BASTA.考查了二倍体植株种子后代(T1)对BASTA的抗性,7个株系的所有植株均抗BASTA,而未发生感抗分离,表明外源基因在转基因植株中是纯合的.PCR和Southernblotting的研究支持上述结果.对获得纯合转基因株系的各种方法做作了比较和讨论.     

油菜雄性不育基因工程植株的建立及鉴定

用含有抗除草剂溴苯腈与雄性不育嵌合基因、抗除草剂溴苯腈与育性恢复嵌合基因转化油菜下胚轴组织，分化再生获得转基因雄性不育植株和育性恢复植株。用除草剂溴苯腈对转基因雄性不育植株和育性恢复植株进行抗性鉴定，抗性可达１０－３ｍｏｌ／Ｌ。再以抗溴苯腈基因为探针分别对其进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析，杂交结果均为阳性。对两种植株花器解剖表明，雄性不育植株的花丝明显比花柱短，花粉少，育性恢复植株与正常植株相同     

酿酒酵母 ERG6基因缺失突变株的构建

设计含有与ERG6基因两侧序列同源的长引物,以质粒pBlue-Kan为模板进行PCR扩增,构建含有Cre/lox P系统的酿酒酵母ERG6基因敲除组件.将基因敲除组件转化至酿酒酵母(Saccharomyce cerevisiae)AD1-8,通过同源重组的方式使目的基因缺失,获得为lox P-Kan-lox P序列组件所替换而产生Kanr的阳性克隆子.然后再将质粒pHis-Cre转入阳性克隆子表达Cre重组酶敲除筛选标记,成功获得酿酒酵母ERG6基因缺失的突变株,并命名为AD1-8-δ.     

抗虫、抗除草剂转基因玉米的获得及遗传研究

利用PIG基因枪，将cryLA(b)基因和bar基因，采用共转化法导入玉米自交系的幼胚中，经PPT筛选，获得抗性愈伤组织并再生植株。除草剂抗性检测、点杂交和Southern杂交分析表明，在多数转基因植株中cryLA(b)基因和bar基因共整合，且呈孟德尔单位点显性基因连锁遗传。Northern杂交及ELISA检测表明，cryIA(b)基因在转录和翻译水平进行也有效的表达。部分转基因植株表现出明显的抗虫活性。     

Cre／loxp位点特异性重组系统在转基因植物中的应用

位点特异性重组系统能够在植物遗传转化中更准确、可靠的操纵外源DNA的引入或删除,已成为植物遗传操作中的重要工具。本文简要介绍目前应用最为广泛的Cre/loxp位点特异性重组系统的重组机制,并着重阐述Cre/loxp系统在删除转基因植物中标记基因及定点整合等方面的应用。     

利用bar基因导入恢复系提高杂交稻纯度的尝试

 利用基因枪轰击水稻京引119未成熟胚获得转基因水稻植株B-119,经连续自交至T#-5代仍可稳定保持对Basta的抗性。采用人工杂交、回交转育等途径也可将转基因植株的bar基因导入杂交水稻恢复系。使用bar基因的恢复系所配制的杂交稻组合,秧苗期喷施0.25%Basta药剂,可以有效清除混杂在杂交稻中的假杂交种,从而保证大田生产的纯度。研究结果对于拓宽杂交稻特别是两系杂交稻不育系的应用范围,展现出广泛的应用前景。     

Breeding of Selectable Marker-Free Transgenic Rice Lines Containing AP1 Gene with Enhanced Disease Resistance

In order to obtain marker-free transgenic rice with improved disease resistance, the AP1 gene of Capsicum annuum and hygromycin-resistance gene （HPT） were cloned into the two separate T-DNA regions of the binary vector pSB130, respectively, and introduced into the calli derived from the immature seeds of two elite japonica rice varieties, Guangling Xiangjing and Wuxiangjing 9, mediated by Agrobacterium-mediated transformation. Many cotransgenic rice lines containing both the AP1 gene and the marker gene were regenerated and the integration of both transgenes in the transgenic rice plants was confirmed by either PCR or Southern blotting technique. Several selectable marker-free transgenic rice plants were subsequently obtained from the progeny of the cotransformants, and confirmed by both PCR and Southern blotting analysis. These transgenic rice lines were tested in the field and their resistance to disease was carefully investigated, the results showed that after inoculation the resistance to either bacterial blight or sheath blight of the selected transgenic lines was improved when compared with those of wild type.     

农杆菌介导的明恢63转化体系的建立

本试验优化了籼稻的农杆菌遗传转化系统,并以明恢63为材料进行了遗传转化.结果显示,从1 100块愈伤组织中获得133块抗性愈伤,其抗性愈伤率为12.7%,分化率为81.3%,所获取的转基因植株后代的分离绝大多数符合孟德尔遗传规律.因此,此系统是一个较好的农杆菌介导的遗传转化系统,可用于基因功能验证、新基因在后代的遗传方式及共转化培养marker-free转基因植株.