多抗转基因水稻植株的获得及其抗性鉴定

利用转Xa21基因(抗白叶枯病)纯合稳定的圣稻301与转Bt基因(抗螟虫)、转car基因(抗除草剂)的纯合稳定株系GK-1杂交,依据田间抗病虫性表现,利用标记基因选择,分子标记辅助选择,获得了多抗转基因水稻植株,其中某些多抗转基因水稻株系表现出良好的农艺性状和丰产潜力。     

转基因黄瓜主要农艺性状观察及其种子抗性研究

通过对转基因黄瓜和非转基因黄瓜田间农艺性状的观察,转基因黄瓜的T1代植株与对照亲本在主要农艺性状上没有差异。不同转基因株系自交后的T1代种子对除草剂BASTA的抗性各不相同,但远远高于对照。经过除草剂处理后的抗性种芽的叶绿素含量显著高于非抗性种芽,而非抗性种芽的可溶性蛋白总量和可溶性糖总量则因受除草剂的毒害生长缓慢而高于抗性芽,这也反证了转基因抗除草剂种子的生长。     

粳稻抗虫转基因保持系的研究

利用基因枪转化法,以优质粳稻保持系早花二B为受体,获得了含有GNA和Hyg基因的转基因植株。对T2产生的6个纯合株系进行多代潮霉素筛选、PCR分子检测及稻飞虱接种鉴定,表明标记基因在受体中稳定遗传,并高效表达,且一经纯合不再分离;而目的基因表达效果不一样,只有T-10(克隆号A5-32)表达效果最好,其抗虫性达到中抗(MR)以上水平,比受体抗性(S)明显提高。将转基因保持系与不育系早花二A回交,获得的转基因不育系高抗潮霉素,且抗性也完全纯合,表明转基因保持系的抗性基因已转化到不育系中,并得到高效表达。     

转G10aroA棉花株系的获得及分子生物学鉴定

【目的】培育具有抗草甘膦除草剂的棉花材料具有极其重要的意义。利用农杆菌介导法在棉花中转入编码EPSPS酶的抗草甘膦除草剂基因G10aroA,通过体细胞愈伤诱导组织培养技术获得能够稳定遗传的转基因棉花株系材料。【方法】首先,利用不同草甘膦抗性筛选条件比较分析不同棉花受体材料的愈伤诱导效率;其次,以R15材料作为受体,利用含有G10aroA的农杆菌侵染下胚轴切段,在进行体细胞愈伤诱导的组织培养过程中通过草甘膦抗性筛选获得棉花再生植株,对获得的棉花再生植株进行纯合繁育。在此基础上,利用PCR扩增检测证实外源G10aroA在转基因植株中能够稳定遗传;利用RT-PCR分析其外源基因在转基因植株不同组织中的转录水平进行研究、并进一步利用Western-blot对转基因植株中外源蛋白的表达进行分析。【结果】在优化的草甘膦筛选条件下,以草甘膦浓度为2.5 mmol•L-1的抗性条件进行棉花愈伤诱导筛选并获得棉花再生植株;利用特异引物进行PCR检测结果表明,在检测的全部再生植株中,扩增得到1.8 kb预期大小目标条带的阳性株系32株,其中,收获的27个株系的外源目标基因能够在T0、T1转基因植株中稳定遗传;对G10aroA在转基因株系L12、L14的不同组织中的转录表达进行定量RT-PCR分析表明,外源G10aroA在转基因棉花植株的不同组织中表达具有差异,相对表达量高低依次为茎、苞叶、叶和花;另外,蛋白检测结果进一步表明,该外源基因能够在转基因株系L7、L12和L14中植株中正常表达为预期46 kD的EPSPS蛋白。【结论】通过农杆菌介导法转化外源抗草甘膦基因G10aroA,在草甘膦抗性条件下进行棉花体细胞诱导的组织培养,成功获得转外源G10aroA的棉花再生株系,并通过分子生物学方法研究证实外源G10aroA能够在T0、T1转基因株系中稳定遗传、转录以及表达。     

用花粉管通道法将bar基因导入水稻获得可遗传的转基因植株

利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32” ,获得转基因植株。抗性鉴定表明 ,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性 ;通过对转基因植株后代进行PCR分析 ,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中。遗传分析表明 ,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代 ,并在T3 代开始分离出抗性一致的稳定株系     

外源基因在不结球白菜转基因植株后代中的表达

应用农杆菌介导法将含有豇豆胰蛋白酶抑制剂基因和新霉素磷酸转移酶基因的重组质粒导入不结球白菜地方品种———“中脚黑叶”和“矮脚黑叶”中 ,获得抗虫转基因植株。卡那霉素抗性和抗虫性在转基因植株自交后代T1代植株中发生分离 ;在T2 代中出现 3种不同类型的株系 :抗性纯合、杂合型和敏感性纯合株系。卡那霉素抗性和抗虫性在转基因植株自交后代中的表现基本符合孟德尔显性单基因的分离规律。从T2 、T3 、T4代中选择出抗虫性纯合株系 ,并获得一批对 1～ 2龄鳞翅目小菜蛾、斜纹夜蛾幼虫的校正死亡率达 6 0 %左右的单株     

籼型杂交水稻恢复系“752”抗除草剂转基因研究

用基因枪法对籼型杂交水稻恢复系“75 2”进行了bar基因的遗传转化 ,共获得可育的抗除草剂Basta的转基因株系 6个。PCR检测结果表明 ,抗性转基因植株表现为阳性 ,而非转化的对照表现为阴性 ,证明T0 代转基因水稻基因组中整合有bar基因。转基因植株的抗性能遗传至后代 ,在T1 代中观察到了抗、感分离现象     

用花粉管通道法将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻获得转基因植株

采用花粉管通道法遗传转化技术,将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻品系9311中,获得了转基因植株。抗虫性鉴定结果表明:部分转基因植株对水稻螟虫的抗性比对照明显提高;PCR扩增获得了与引物扩增片段长度相同的DNA片段,证实API基因已整合到受体植株的基因组中。遗传分析表明,API基因能在有性生殖过程中传递给后代,并于T4代分离出抗性纯合的株系。     

利用玉米萌动胚获得抗除草剂转基因新材料

从甲磺隆抗性结缕草植株中克隆得到乙酰乳酸合成酶基因(ALS),构建35S启动子驱动的该基因的植物表达载体p33-ALS.用农杆菌介导的玉米萌动胚转化方法转化玉米种子,获得抗除草剂的转ALS基因玉米材料.结果表明,经除草剂筛选共获得抗性植株7株,阳性率为1.4％,T1代植株除草剂抗性试验表明,转基因植株能够耐受住5％的甲磺隆溶液喷洒.分离得到的ALS基因导入玉米基因组后能够极大地提高对甲磺隆的耐受能力.     

结球甘蓝抗虫转基因植株及其后代的抗性表现

应用农杆菌介导法将含有豇豆胰蛋白酶抑制剂 (CpTI)基因和新霉素磷酸转移酶 (NPTⅡ )基因的重组质粒导入结球甘蓝栽培品种春甘蓝“鸡心 2 3”和秋甘蓝“黑叶头”。对转基因当代植株 (T0 )及其自交后代 (T1、T2 、T3)群体进行卡那霉素抗性、抗虫性鉴定和分子检测。经PCR DNA分子杂交检测 ,确认抗虫基因———豇豆胰蛋白酶抑制剂基因已整合到受体植株的基因组中 ,并在有性生殖过程中传递给后代。卡那霉素抗性和抗虫性状在T0 代植株上得到表达 ;T1代植株中发生分离 ;T2 代中呈现出 3种不同类型的株系 :抗性纯合、杂合型和敏感性纯合株系 ;从T3 代中获得卡那霉素抗性和抗虫性纯合的株系。试验结果显示 ,卡那霉素抗性和抗虫性状在转基因植株自交后代中的表现基本符合显性单基因的分离规律。在T2 、T3 代抗虫性纯合的株系中 ,鳞翅目小菜蛾、甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的 1～ 2龄幼虫校正死亡率为 6 %～ 10 0 % ,从中选出一批校正死亡率达 80 %左右的单株     

转两类抗虫基因棉花优良纯合品系的选育

 用含合成的Cry1Ac杀虫蛋白嵌合基因 (Bt2 9K)及慈菇蛋白酶抑制剂B(API B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体 ,通过根癌农杆菌介导转化棉花生产品种冀合 32 1,获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。在对转化再生植株进行PCR、卡那霉素抗性和抗虫性测定的基础上 ,经 6代筛选培育出棉铃虫抗性 90 %以上且农艺性状优良的 9个转双抗虫基因棉纯合品系。各纯合株系子代植株的抗虫性及部分序列检测结果进一步表明上述Cry1Ac嵌合蛋白基因是能稳定遗传的。这些品系具有很好的农艺性状 ,其结铃性和纤维比强度明显高于转化受体冀合 32 1,这些纯合系可直接用于生产或作为双抗虫棉种质利用。     

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。     

抗褐飞虱和抗除草剂转基因粳稻新品系的选育及其中间试验

利用根癌农杆菌介导法,将位于同一双元载体pCUGNA-BAR上的GNA基因和Bar基因导入粳稻品种广陵香粳,获得了转基因品系.经PCR扩增检测和Southern杂交分析证明GNA基因已整合到转化植株的基因组中.在转化后代中选育了一个表现优异的转基因水稻新品系3015-1-1进行中间试验,田间农艺性状调查发现该品系3015-1-1基本保持了未转化对照优良的农艺特性.抗虫和抗除草剂试验表明, 3015-1-1对褐飞虱的蜜露排泄量和繁殖率具有显著的抑制作用,对除草剂Basta有明显抗性.     

转Hpa110-42小麦分子鉴定及赤霉病抗性功能评价

【目的】筛选出抗赤霉病转Hpa110-42小麦植株,为抗赤霉病小麦新品种的选育提供材料。【方法】以转Hpa110-42小麦T2植株和受体扬麦158为供试材料,通过PCR、Southern blotting、RT-PCR等分子技术进行外源基因的整合与表达检测,并采用单花滴注法鉴定转基因小麦的赤霉病抗性,同时探讨其抗性生理。【结果】经分子检测证明,外源Hpa110-42以1—3个拷贝整合到小麦基因组中并能够稳定遗传,在转录水平上也能正常表达。赤霉病抗性鉴定表明,株系T2-17、T2-15、T2-68、T2-44和T2-36的平均病小穗率极显著低于扬麦158。除T2-17外,其余株系的平均病小穗率极显著高于苏麦3号,均未达到苏麦3号的抗性水平。T2-17株系平均病小穗率显著低于T2-15、T2-68和T2-44,极显著低于T2-36、T2-11和T2-20株系。抗性生理分析显示,接种赤霉菌孢子后,所有植株的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性均上升,但转基因高抗植株比扬麦158上升更快,而感病株上升相对缓慢;尽管可溶性蛋白含量呈下降趋势,但转基因植株的高抗植株始终高于其它株。β-1,3-葡聚糖酶活性和可溶性蛋白含量与赤霉病抗性等级值呈极显著负相关。【结论】外源Hpa110-42整合到小麦基因组中,能稳定遗传并正常表达,正向参与了小麦赤霉病抗性调控,获得了抗赤霉病转Hpa110-42小麦植株。     

CRISPR/Cas9技术敲除水稻BR降解相关基因的研究

油菜素内酯(BR)是一种常见的植物类激素,在植物的生长发育过程中起重要的调控作用,对水稻株型改良和抗逆性有重要作用。研究首先构建了水稻4个BR降解相关基因的CRISPR/Cas9载体;然后利用农杆菌介导法,将构建好的4个BR降解相关基因的CRISPR/Cas9载体分别转化水稻中花11的愈伤组织,用50 mg/L的潮霉素作为筛选标记,共获得395株转基因植株。其中,有270株属于野生型,61株属于杂合子类型,64株属于突变类型;64株突变体中有39株是杂合突变体,25株是纯合突变体,纯合突变的概率为6.25%。4个基因均获得了突变材料,但不同基因的突变效率不同,其中转LW26的植株突变率高达41%。     

水稻木葡聚糖内糖基转移酶基因OsXTH11过表达的作用分析

【目的】利用转基因技术对水稻XTH（OsXTH11）进行分析,了解其在水稻生长发育调节和逆境应答中的作用。【方法】构建OsXTH11过表达载体,利用农杆菌介导法将其导入水稻品种日本晴,通过对转基因植株进行表型分析和分子检测验证OsXTH11功能。【结果】Real-time PCR分析结果表明,转基因植株中OsXTH11表达水平明显提高。对T1转基因幼苗的表型分析显示,在正常生长条件下,转基因幼苗生长速度快于野生型;对赤霉素（GA）和生长素（IAA）的响应程度强于野生型;在黑暗和深水条件下,茎伸长速度均显著快于野生型;对100 mmol•L-1 NaCl的耐受能力也优于野生型植株。【结论】过量表达水稻木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因OsXTH11的转基因植株表型显示,OsXTH11在水稻生长发育和抗盐胁迫中发挥作用。     

转cry1Ab基因抗虫水稻的培育

采用农杆菌介导的遗传转化法,将cry1Ab基因导入优良三系恢复系明恢63,共获得了92个独立转化株,其中13株为单拷贝。通过发芽试验,获得了11个单拷贝转基因纯合系。ELISA检测结果表明:不同株系其Bt蛋白含量不一样,但杂种的Bt蛋白含量与其亲本一致。室内人工接虫试验及田间抗虫性试验初步表明:5个纯合株系表现高度抗性,且农艺性状与原品种没有显著差异。由此说明,所获得的这些单拷贝转基因株系可作为育种材料,用于抗虫水稻的培育。