不同大豆基因型对大豆遗传转化效率的影响及外源T-DNA插入分析

大豆通常被认为是较难转化的豆科作物之一,大豆基因型是影响大豆转化效率的重要因素。采用农杆菌介导大豆子叶节遗传转化方法,对2个国外大豆品种和9个国内品种进行转化研究,对转化再生植株进行BAR试纸条和PCR检测。结果表明:不同大豆品种再生率及转化效率存在显著差异。国外品种Jack和Bert,南方大豆品种华春6号和东北大豆品种沈农9号具有较高的再生率和转化效率,转化效率分别达到6.45%、3.80%、3.24%和2.86%。对来源于沈农9号的PCR阳性植株进行Southern杂交检测,结果表明:外源基因已导入受体大豆品种,该受体品种实际转化效率为2.14%。对外源T-DNA插入结构进一步分析表明:低拷贝(1~2个)T-DNA插入比例为75%。本研究筛选了4个转化效率较高的大豆品种,为开展高效大豆遗传转化研究提供依据;同时,作为大豆主栽品种,利用华春6号和沈农9号作为受体品种开展转基因研究,对于加快转基因大豆新品种培育研究也具有重要的参考价值。     

大豆生物工程研究进展

90年代以来，大豆的生物工程研究重点放在建立遗传转化和再生体系上，随着遗传转化和再生技术的发展，我国已获得了抗病、抗虫转基因大豆植株，取得突破性进展。目前，大豆遗传转化主要采用农杆菌介导法、花粉管通法、基因枪及PEG法。农杆菌介导的遗传转化是以大豆子叶、胚轴为外植体，通过卡那霉素筛选，器官发生再生转化植株；花粉管介导法是以植株整体为受体导入外源原因，获得稳定遗传品系；基因枪介导的遗传转化是以大豆幼胚的胚轴、用基因枪轰击生长点，可以从任意一个基因型获得转基因植株；PEG介导的遗传转化是将质粒导入大豆原生质体，通过潮霉素进行筛选，获得转基因植株。     

农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化技术流程及操作要点

大豆遗传转化效率低,是大豆转基因育种亟待解决的重要问题。以大豆子叶节为外植体采用农杆菌介导法,系统地研究了大豆子叶节遗传转化各技术环节的操作要点,包括工程菌液制备、无菌苗获得及外植体制备、农杆菌的侵染及共培养、不定芽诱导、不定芽伸长、根诱导、驯化与移栽、抗性植株的获得及转基因植株的检测等,建立了一套较稳定、高效的大豆子叶节遗传转化体系。并利用该体系,将野生大豆耐盐碱相关基因A1对大豆品种绥农28、合丰50、合丰55、东农50进行遗传转化,系统地探讨了大豆基因型、影响T-DNA的转移效率的各环节、筛选剂浓度及不同基因型转化效率等几个重要因素。     

大豆中转基因成分筛查策略研究

转基因大豆是目前我国进口量最大的转基因作物,为避免转基因大豆及制品的违法使用,快速筛查大豆中转基因成分的方法策略亟待开发。为检索已知商业化转基因大豆的外源基因信息,通过构建转基因大豆常用转化元件的数据库,建立了转基因大豆的筛查策略。结果表明:已知的15个转基因大豆转化事件中,利用Ca MV35S启动子、CP4-epsps基因、Bt基因、pat基因4个靶标元件的组合,可筛查12个转基因大豆的转化事件;另有3个转化事件需要使用转化事件特异性引物检测。使用4个靶标元件和转化事件组合的筛查方法检测的灵敏度可达到1 g·kg~(-1),可对大豆中的转化事件进行快速、高灵敏度的筛查。     

一种简便大豆原位转基因方法研究

以萌发大豆幼苗顶芽为外植体,经纵切及农杆菌侵染后种植到大田中,转化植株用除草剂进行表型鉴定,存活植株进行PCR验证,并分析目的基因EPSPS在T2代转基因植株中的遗传情况;总计获得草铵膦涂抹表型鉴定阳性T0植株75株,草甘膦喷雾鉴定阳性T1植株65个,PCR测序阳性T1植株6个,PCR测序检测转化效率为0.14%;获得T2代PCR阳性植株52个,初步证明目的基因EPSPS能在子代中遗传;该方法能有效解决基因型依赖及再生植株困难等问题,缩短转化周期,为根癌农杆菌阶段的大豆遗传转化体系的优化与改良提供了参考。     

利用RNA干扰技术提高大豆脂肪含量

利用冻融法将大豆11S球蛋白GY1基因RNA干扰表达载体转入农杆菌EH105中,以大豆"吉农28"为受体,通过农杆菌介导的大豆子叶节转化法导入大豆,获得T1代转基因苗12株,并对得到的转基因植株进行分子生物学鉴定。PCR和Southern杂交检测表明,RNAi植物表达载体p3301-Gy1已成功插入到转基因大豆植株的基因组DNA中;RT-PCR和SDS-PAGE检测结果表明RNA干扰在转录后水平发挥了作用,11S球蛋白表达含量降低;利用BUCHI N-500型近红外谷物分析仪对转化的大豆蛋白质和脂肪含量进行检测,结果转化植株的籽粒蛋白质含量(36.07%)平均降低1.43个百分点,脂肪含量(21.28%)平均提高0.76个百分点。因此,利用RNA干扰技术提高大豆脂肪含量是可行的。     

大豆再生植株抗草铵膦的筛选方法研究

为解决农杆菌介导的大豆子叶节转化试验中草铵膦筛选所得转基因后代假阳性高的问题,采用浸种法、根吸法、叶片涂抹法、叶片喷洒法4种筛选方法和多种筛选浓度对大豆再生植株及其后代抗性进行筛选.结果采用1∶ 200 草铵膦浓度的叶片喷洒法效果最佳.叶片喷洒法筛选6802株转化植株,获得了9株抗性植株,其后代的分子检测表明均为阳性植株.因此,采用叶片喷洒法对大豆抗草铵膦植株进行筛选的方法简便可行.     

利用“微创刷”法获得抗草甘膦转基因大豆

以发芽3 d的大豆成熟种子胚尖生长点为作用点,利用"微创刷"法将抗草甘膦基因(EPSPS)转入绥农22中,对转化植株T1代进行草甘膦筛选,对筛选后的抗性植株进行PCR检测,得到抗草甘膦转基因大豆。同时研究了不同浓度草甘膦对野生型绥农22与抗草甘膦转基因绥农22大豆植株的影响。结果表明:绥农22 T0代成株率为97.38%,对T1代具有草甘膦抗性的植株进行PCR检测,初步证明EPSPS基因成功转入大豆中,T1代转化效率为6.20%;对野生型绥农22与"微创刷"法获得的转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦进行相关生理指标测定,抗草甘膦转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦作用下叶片叶绿素含量指数、光合速率高于野生型绥农22大豆,莽草酸含量低于野生型绥农22大豆,进一步证明了大豆抗性植株对草甘膦的抗性。     

农杆菌介导的下胚轴法转化大豆研究

以下胚轴为外植体,采用农杆菌介导方法成功将大豆的蓝光受体启动子pGmPLP1导入大豆基因组中,并且该基因在后代中得到稳定遗传表达.比较了栽培品种黑农44用子叶节法和下胚轴法转化的区别,发现用子叶节法不能获得高效转基因植株的品种可以顺利通过下胚轴法进行转化.     

大豆炸荚基因GmAGL8的转基因鉴定与功能初探

炸荚是大豆的一种自然特征属性,是影响大豆产量的重要因素之一。本研究以前期获得的转大豆炸荚相关基因GmAGL8的T_1代植株为材料,继续繁育获得T_2和T_3代;采用PCR和RT-q PCR检测方法对转基因植株进行基因遗传稳定性和表达情况分析;并以野生型中黄10号为对照,对大豆炸荚性状进行了鉴定分析。结果表明:转基因植株阳性率T_1代为87.5%,T_2和T_3代均达到100%,说明GmAGL8基因已基本能够在转基因后代中稳定遗传。RT-q PCR检测结果显示,转基因植株中GmAGL8基因的相对表达量都明显高于非转基因植株,且各转基因植株之间表达量具有差异性。对T_1、T_2和T_3代植株炸荚率进行了统计,不同世代转基因大豆的平均炸荚率为9.09%,而非转基因大豆炸荚率为83.3%,转基因与非转基因大豆之间炸荚率存在显著差异。综上所述,GmAGL8基因已基本实现在大豆转基因后代中稳定遗传并正常表达,表型鉴定结果初步证明了GmAGL8基因与大豆炸荚性状相关。     

耐旱基因cspB转化大豆的研究

为提高大豆的耐旱性,本研究根据大豆偏爱的密码子将来源于枯草杆菌抗旱相关基因cspB序列进行了优化,并构建了植物表达载体pCAMBIA3301-cspB,利用农杆菌介导法将cspB基因导入大豆栽培品种Bert中。用于遗传转化子叶节外植体共3 800个,经PCR和Southern鉴定,并结合PPT抗性筛选,共获得了95棵阳性转基因植株,转化率为2.5%。经初步筛选,获得了7份耐旱性较好的转基因大豆新材料。这些材料将进一步用于耐旱转基因大豆新品种培育工作。     

根癌农杆菌介导大豆转Bt-cryIA抗虫基因

通过根癌农杆菌介导法,以子叶节为外植体将抗虫基因cryIA转入东农50大豆品种中,对获得的T₀、T₁和T₂代植株采用PCR、RT-PCR及Southern杂交法进行分子检测,并对转基因大豆进行食心虫室内抗性鉴定。经PCR鉴定,T₀植株有4株为阳性植株,T₁有3株为阳性植株,T₂有9株为阳性植株。对3株T₁ 阳性植株进行RT-PCR检测,均扩增得到1 800bp目标片段, Southern杂交分析显示,有2株出现杂交信号,分别为单拷贝和双拷贝。室内抗虫鉴定表明转基因植株食心虫抗性明显优于对照品种,在蛋白质及脂肪酸含量等品质性状上,与对照没有显著差异。证明cryIA基因已整合到受体大豆基因组中,该基因在大豆T₁转基因植株中能够正常转录,抗虫基因cryIA的导入可以提高东农50对大豆食心虫的抗性,其后代的遗传稳定性还有待于进一步的研究。       

利用农杆菌介导法将BrCS基因导入大豆的研究

以大豆子叶节作为外植体,通过农杆菌介导法将含有BrCS基因的pCAMBIA3300的双子叶植物表达载体,导入到大豆品种黑农59和黑农53中,并对黑农59遗传转化的影响因素进行了优化,最终获得了抗性植株.经PCR检测和PCR-Southern杂交分析,初步证明了目的基因已整合到大豆的基因组中.     

转基因技术在大豆育种中的应用

获得转基因植株是植物基因工程的基础,但是由于转化效率较低,在转基因的过程中通常需要一个有效筛选细胞和组织的手段,于是选择标记基因被广泛应用.然而,选择标记基因的使用,存在生物安全性和环境安全性隐患.因此,建立一个安全高效稳定的大豆转化体系,是改善大豆产量、品质、抗逆能力,培育新型大豆品种的保障.该文综述了新型标记基因在...     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

转cry 1Iem基因大豆的培育及抗虫性检测

以大豆子叶节为外植体,应用农杆菌介导法,将抗虫(cry1Iem)基因转化大豆.筛选标记为bar基因.经Glufasinate筛选,获得大量抗性植株.对转基因T_0、T_1、T_2代植株进行PCR检测,初步证明cry1Iem基因已经整合到大豆基因组中.对T2代PCR阳性植株幼嫩豆荚,采用圆盘分隔法接人初孵幼虫,进行初步的抗虫性检测,得到1株具有明显抗虫效果和7株抗虫效果较好的转基因植株.     

转GsSAMS基因大豆主要农艺性状调查与分析

以非转基因受体绥农28为对照,对前期获得的耐盐碱转GsSAMS基因大豆的5个转基因株系SN28-SA-1、SN28-SA-2、SN28-SA-3、SN28-SA-4和SN28-SA-5的T3植株进行了产量性状、品质性状和形态性状的调查与分析。结果表明:在产量性状上,5个转基因大豆株系的单株荚数、单株粒数和百粒重与对照无显著差异;在株高、结荚习性、花色和叶型4个形态性状上,株系SN28-SA-1、SN28-SA-2、SN28-SA-3、SN28-SA-4与对照无显著性差异,但株系SN28-SA-5的株高与对照存在显著性差异(P<0.05),说明同一品种的不同转化株系产生了形态性状变异;在品质性状上,5个转基因株系的蛋白含量高于对照1.42%～2.12%,差异显著,而油份含量差异不显著。因此,转GsSAMS基因大豆的5个转化株系并未在产量性状和品质性状上产生不良变异,同时蛋白含量还有显著提高,具有良好的应用前景。     

农杆菌介导的大豆转基因研究进展

植物基因工程是大豆遗传改良的的重要途径.近几年来转基因植物与日俱增,转化方法也得到了快速的发展.本文综述了农杆菌介导的大豆遗传转化体系及其优缺点,分析了影响转化效率的因素,介绍了农杆菌介导的转基因大豆研究成果.通过对不同方法的比较,结果表明农杆菌介导法是目前大豆转基因中发展较为成熟的方法,但转化体系有待于进一步的优化,从而提高转化率.     

过表达GmNHX1基因提高大豆根系的耐盐性

Na+/H+反向转运蛋白可调控细胞质pH值、钠离子浓度和细胞体积,从而减轻盐胁迫对植物的伤害.利用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)介导法,向大豆根系导入由CaMV35S启动子调控的Na+/H+反向转运蛋白编码基因GmNHX1的cDNA序列,通过该基因的过量表达,提高大豆的耐盐性.通过潮霉素...