The Study on the Transformation and Selection of Insect-resistant Cotton Harboring Double-gene

采用花粉管通道法，将人工合成的ＧＦＭＣｒｙＩＡ和修饰的ＣｐＴＩ杀虫基因导入棉花优良品种（系）中棉所２３、中棉所２７、中９４０９和中９０系。经田间选择和室内生物鉴定，已获得了转基因抗虫植株。依据生物鉴定结果，对所获得的抗虫材料进行了ＰＣＲ分析，结果证明Ｂｔ和ＣｐＴＩ基因均整合于相应的抗虫材料染色体基因组中，通过自交选育，双价抗虫基因能够传递至ＺＧＫ９７０８抗虫材料Ｒ３代。抗虫鉴定表明，双价抗虫基因能够遗传，后代抗虫性稳定；在获得的Ｒ１代植株中，不同转化体对棉铃虫的抗性存在着差异。     

转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因棉花的获得及其耐盐性鉴定

甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)是合成甜菜碱的关键酶,广泛用于植物的耐盐转基因研究。为获得耐盐性提高的棉花植株,本研究通过花粉管通道法将山菠菜甜菜碱醛(BADH)基因转化到陆地棉品种——中棉所35。经卡那霉素田间抗性鉴定、标记基因NPT-Ⅱ和目标基因BADH的PCR检测,以及Southern杂交检测,结果表明BADH已整合到棉花的基因组中,并获得转标记基因NPT-Ⅱ和目标基因BADH棉株5株。通过对T2种子在0.6%Na Cl盐池发芽实验结果表明,转化植株的出苗率高达63.4%,对照材料出苗率2.4%,转化植株耐盐性较对照有明显提高。本研究获得转基因植株可作为抗逆育种的种质材料。     

转EPSPS基因抗草甘膦棉花的遗传分析

为分析转基因抗草甘膦棉花早代遗传情况,以花粉管通道法获得的26个转5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶基因(EPSPS)抗草甘膦棉花转化事件为材料,以其背景亲本中棉所49为对照,喷施草甘膦后对转基因棉T1、T2分离比例进行考察。T1田间抗性鉴定结果表明,经卡方检测20个转化事件T1分离符合3∶1的分离规律,即外源基因插入1个位点;6个转化事件不符合1对基因的分离规律,出现了偏分离。T2田间抗性鉴定结果表明,通过花粉通管法共获得152个纯合株系,分别来源于25个转化事件;对T2不纯合株系继续进行分离比例的考察,发现来源于15个转化事件的57个株系符合3∶1的分离规律;此外卡方检测结果表明,每个转化事件都有不符合3∶1分离规律的株系,且其中10个转化事件没有符合3∶1分离规律的株系。表明通过花粉管通道法获得的转基因植株中外源基因的整合和遗传均较复杂。     

小麦花粉管通道法转基因研究进展

自1983年我国学者创立花粉管通道法以来,在多种农作物中得到应用。本文概述了花粉管通道法的转化原理,重点介绍了小麦花粉管通道法转基因的操作技术和各种影响因素,转基因后代的遗传变异以及小麦花粉管通道法所取得的成果,在此基础上,指出应加强外源DNA导入后对受体DNA的作用机理研究,进一步优化各种转化条件,提高转化效率,使花粉管通道法在转移外源基因上发挥更大的作用。     

转epsps-G6基因棉花的Southern杂交及遗传特性分析

为鉴定epsps-G6基因成功导入棉花基因组并分析转基因抗草甘膦棉花的拷贝数和遗传特性,以花粉管通道法获得的8个转epsps-G6基因抗草甘膦棉花株系(G6-1、G6-4、G6-5、G6-7、G6-11、G6-19、G6-20、G6-25)为材料,通过Southern点杂交、双酶切和单酶切的Southern杂交后进行分析,结果表明,外源epsps-G6基因已成功整合到棉花基因组上,且其中4个转化株系含有单拷贝插入的epsps-G6基因。选用其中3个单拷贝插入、自交纯合且草甘膦抗性强的株系G6-1、G6-5、G6-19,分别与转基因遗传背景材料(中棉所49)和陆地棉标准系(TM-1)进行正反交,遗传分析结果表明,这3个转基因株系均符合3∶1的孟德尔分离规律,不受细胞质效应的影响。     

转Bt-CpTI-GNA基因棉花的研究

采用农杆菌介导法将外源三价抗虫基因(Bt-CpTI-GNA)导入常规棉花品种中,获得转基因再生株,分子检测表明外源基因已在棉花体内表达,并遗传给后代材料。PCR分子检测与转化的标记基因和外源目的基因抗性三者极有规律性。其所携带的基因在转基因棉花中有分离现象,这可能是外源基因整合到受体棉株体内“基因沉默”而引起所致。     

花粉管通道转基因技术及在水稻分子育种中的应用

中国学者创立花粉管通道法转基因技术以来,在多种农作物分子育种中得到应用。广泛的研究表明,花粉管通道法转基因技术与其他转基因方法相比,具有能直接得到转化种子,转化频率高,操作简便经济,大量快捷,性状稳定快和导入材料多样性等优点。同时重点介绍了花粉管通道法转基因技术在水稻分子育种中的研究和应用,采用该方法将多种植物外源DNA导入水稻,获得了包括植株形态,产量性状,抗病虫性,稻米品质和生理生化等方面的变异,是一种简便有效的水稻分子育种方法。     

棉花转基因技术的研究及应用

目前应用于棉花遗传转化的主要转基因技术是农杆菌介导、基因枪和花粉管通道导入外源基因等方法。本研究对这3种方法的技术特点、研究动态及其在棉花分子育种中的应用进行了综述。     

提高棉花花粉管通道技术转化率的研究

利用花粉管通道技术将含有IPT基因的双元表达载体质粒 pBG121 导入不同的陆地棉品种(中棉所10号、中棉所24和中棉所36)中,采取正交试验设计,探讨基因型、导入时间、导入DNA的浓度和化学诱变剂的浓度对棉花转化率的影响,筛选出了适宜提高棉花花粉管通道技术转化率的方法。应用结果表明,改进方法的转化率比传统的方法提高两倍。     

盐穗木耐盐基因通过花粉管通道法对棉花遗传转化的研究

以新疆主栽陆地棉品种为实验材料,通过花粉管通道法导入盐穗木耐盐相关基因HcNHX1和HcVP1.经过连续两代筛选繁育,结果显示:外源基因已经整合进棉花受体材料基因组中,并且在RNA水平有表达:外源基因对T1代棉花转基因植株生长影响很大,表现为生长势弱,植株矮小,株铃少,但T2代的棉花转基因植株在株高、果枝数和株铃等方面...     

转RRM2和ACO2-E6基因棉花冠层特征和光合特性与产量形成的关系

为探明转基因棉花产量形成关键期的生理机制,2014―2015年以转RRM2基因棉花及其亲本中棉所12(CK1)、转ACO2-E6基因棉花及其亲本中棉所24(CK2)为材料,研究冠层特征、光合特性等与转基因棉花产量形成的关系,分析比较转基因棉花与亲本的生长发育、产量及其构成的差异。结果表明:转RRM2基因棉花的铃重、籽棉产量、皮棉产量、纤维上半部平均长度和断裂比强度均高于或显著高于中棉所12。转ACO2-E6基因棉花的衣分、籽棉产量、皮棉产量、纤维上半部平均长度和断裂比强度均高于或显著高于中棉所24。转基因棉花的籽棉产量与盛铃期的叶面积指数、光系统Ⅱ光化学量子产量、光系统Ⅱ最大光化学效率和可溶性总糖含量等分别呈显著的线性相关。转基因棉花的叶面积指数和可溶性总糖含量于产量形成关键期均高于或显著高于各自对照,且表现出较优的冠层结构以及较合理的源库比。     

转Bt基因抗虫棉中棉所30的碳、氮代谢特征

本试验在田间条件下研究了转Bt基因抗虫棉中棉所30的碳、氮代谢特征,于各主要生育期测定了棉株地上部营养器官的全N、非蛋白质N和可溶性糖及淀粉含量.研究结果表明,与轮回亲本中棉所16相比,中棉所30苗蕾期的C/N较低,非蛋白质N含量较高,N代谢比较旺盛;初花期至盛花期的C/N则较高,C代谢明显加强;进入结铃早期,中棉所30叶片中可溶性糖、淀粉及营养体中非蛋白质N的含量均下降,反映出其"根源”和"叶源”的功能已减弱,表现出早衰迹象.为了改善转Bt基因抗虫棉中棉所30的生育状况,提高其产量和品质,"促源”是根本.     

土壤缺钾对棉花钾运转和分配的影响

在盆栽条件下应用86Rb 标记和原子吸收分光光度法,研究了常规棉中棉所12、中棉所35和转基因抗虫棉新棉99B、中棉所41四个品种的钾运转和分配情况.盛花期中棉所35上部叶的86Rb 主要运转到主茎,中部叶的86Rb 主要运转到产量器官.缺钾促进了棉花下部主茎叶和果枝叶中的钾向上部和中部转移,有利于提高钾在植株体内的再利用;而抗虫棉新棉99B和中棉所41下部主茎叶和果枝叶中钾的转运能力较差,可能是它们在生产上后期易早衰的原因之一.产量器官是棉花钾营养的第一大和最终库器官,而主茎则担负着储存和中转的功能.土壤缺钾时,棉花主茎叶和产量器官的钾运转和分配比例提高;另外,种子和纤维的钾浓度随供钾水平的变化在棉株各器官中最小.这些结果说明,钾缺乏时棉株一方面会尽可能维持叶片的功能,从而满足棉株对同化产物的需求;另一方面会利用有限的钾资源优先保证后代的繁衍.     

Preliminary Study on the Sourcesink Relationship of Bt Transgenic Cotton

以转Ｂｔ基因抗虫棉中棉所３０（ＣＣＲＩ３０）及其对照品种中棉所１６（ＣＣＲＩ１６）为材料,在大田和温室盆栽条件下初步研究了Ｂｔ抗虫棉源库器官的发育特点和源库关系。试验结果表明,转Ｂｔ基因抗虫棉中棉所３０的光合叶面积及根系活力均低于对照品种中棉所１６,源器官的功能较为低下;但前者库器官的活性较强,对同化物的竞争能力高于后者。虽然中棉所３０在盛花期和结铃期提高了叶片中１４Ｃ同化物的输出率,但仍然不能从根本上解决源器官的制造能力和库器官需要之间的矛盾。文中提出了Ｂｔ抗虫棉生产中栽培措施的主攻方向。     

基因型差异对棉花光合产物生产和分配的影响及遗传改良研究

通过研究转双价基因(Cry1Ac CpTI)、转单价基因(Cry1Ac)抗虫棉以及常规棉三种基因型棉花光合产物生产和积累分配规律表明,三种基因型棉花光合速率峰值均出现在蕾期和花期,但峰值差异不显著。转基因棉花(单价和双价)花前光合产物积累量降低是生物学产量降低的主要原因;花后光合产物输出率提高是转基因棉花维持产量的主要因素。转基因棉花大量花后光合产物束缚在铃壳中导致转基因棉花铃重较低。在转基因棉花育种中应加强花前光合产物积累量和花后光合产物棉铃有效利用率的选择。     

Bt棉对棉叶螨发生的影响及与次生代谢物质的关系

 为明确Bt棉对棉叶螨发生的影响及其与棉株次生代谢物质的关系,以4个Bt棉品种为材料,以不携带Bt基因的常规棉为对照,在大田和温室中调查了棉叶螨的发生趋势,室内观察了棉叶螨的发育历期,测定了不同品种棉花叶片的棉酚和单宁含量,以及取食不同棉花品种的棉叶螨羧酸酯酶的比活力。结果表明,棉叶螨在4个Bt棉品种上的发生显著重于非Bt棉中棉所12,取食4个Bt棉品种的棉叶螨发育历期均明显短于取食中棉所12的棉叶螨的发育历期。4个抗虫棉品种间棉酚和单宁含量虽有差异,但均显著低于中棉所12,而取食中棉所12的棉叶螨的羧酸酯酶比活力也显著低于4个Bt棉品种。Bt棉本身次生代谢物质含量的改变可能影响了棉叶螨的发生。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

单、双价转基因抗虫棉对棉铃虫适合度及其抗药性的影响

 室内以分别用转双价基因棉中棉所41（Cry1Ac+CpTI）、转单价基因棉中棉所44（Cry1Ac）和常规棉中棉所49（CK）连续筛选16代的AYBC、AYBT和AYCK棉铃虫种群为材料,分别继续用上述材料再连续筛选10代,研究抗虫棉对棉铃虫适合度及其抗药性的影响。试验结果表明：经室内连续筛选26代后,与AYCK对照种群相比,AYBC和AYBT种群的幼虫发育历期明显延长,蛹重、产卵量、卵孵化率均明显降低,蛹历期和雌虫百分率差异不显著;与AYBT种群相比,AYBC种群的幼虫发育历期明显延长,产卵量显著降低,蛹重、蛹历期、雌虫百分率和卵孵化率差异不显著。17－26代,AYBC种群与AYBT种群同一筛选代数间对Cry1Ac毒素的抗性倍数差异不显著,并且随着筛选代数的增加,AYBC和AYBT种群的抗性倍数都有所增加。     

棉花钾吸收动力学的初步研究和应用

研究了影响棉花钾吸收动力学参数的因素,初步确定了钾吸收动力学方法在棉花上应用的条件,比较了转基因抗虫棉新棉99B和常规棉中棉所35苗期的钾吸收特性。结果表明,棉花钾吸收动力学参数受到苗龄、耗竭液中起始钾浓度及培养液中钾浓度的显著影响,在苗龄较小(3～4叶苗与4～5叶苗相比)、耗竭液中起始钾浓度较高(0.35与0.2mmol·L1相比)、培养液中钾浓度较高(2.0与0.5mmol·L1相比)的情况下,Km、Cmin均比较高,而Imax在前两种条件下较高、在后一种条件下较低。在5～6叶期,新棉99B的Imax显著降低于中棉所35,而Km、Cmin显著高于后者(培养液中K 为0.5mmol·L1),耗竭液中起始K 为0.2mmol·L1),说明新棉99B吸收有限钾的能力低于中棉所35。     

利用PLFA方法研究转 Bt 基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响

 在大田条件下,用3个转Bt基因棉花品种和一个常规品种,利用磷脂脂肪酸（PLFA）方法研究转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响。试验结果表明,转基因棉花增加了土壤微生物PLFA的含量。转基因棉花降低了棉田土壤格兰氏阳性细菌的比例,提高棉田土壤的真核生物、真菌和放线菌的比例;转基因棉花在蕾期提高了土壤原生动物比例,在吐絮期比例反而降低;转基因棉花在蕾期提高了棉田土壤格兰氏阴性细菌的比例,吐絮期则降低了格兰氏阴性细菌的比例。主成分分析和聚类分析表明,转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化有明显影响。PLFA方法可作为转基因生态安全评价的一种方法。