转基因技术在大豆育种上的应用与研究

近年来,转基因技术在大豆上的研究重点主要集中在建立高效再生体系和稳定地遗传转化体系方面,随着遗传转化技术的发展,我国已获得了抗病、抗虫转基因的大豆植株并取得突破性进展。笔者就大豆遗传转化在受体系统(器官发生受体系统、体细胞胚胎发生受体系统、原生质体受体系统)以及转化方法(农杆菌介导法、基因枪法)等方面的研究进展情况进行了综述,并对今后大豆转基因研究方向进行了探讨。     

甘薯遗传转化研究现状、问题及展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物，由于遗传改良进展缓慢，转基因技术逐渐成为研究的热点，并应用于常规育种中去。到目前为止，甘薯已利用叶片、叶柄、茎、原生质体、愈伤组织、新鲜块根、胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为遗传转化受体材料，其中早期以叶片、叶柄为主，目前利用胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为转化受体的研究越来越多。用于甘薯遗传转化的方法有农杆菌介导法、电击法和基因枪法，其中以根癌农杆菌介导法为主。最初甘薯遗传转化外源基因表达频率很低，随着转化条件研究的深入，转化频率得到较大的提高，越来越多的目的基因被应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、抗病毒、抗病、抗除草剂和品质改良等五大类基因转入甘薯基因组中，并且获得了转基因植株。尽管甘薯遗传转化取得了一定的进展，但目前仍缺乏一个有效的遗传转化体系，获得的转基因植株数量有限，还不能应用于生产。存在转化基因型有限、外源基因匮乏、转化方法单一、标记基因存留的问题，以及还不清楚外源基因在转基因植株中的遗传规律等。因此，本文从甘薯遗传转化受体系统、主要转化方法、转化系统以及有益农艺性状基因的应用等对甘薯遗传转化现状进行了综述，分析了目前存在的问题，以及未来甘薯遗传转化研究方向和发展前景。     

大豆遗传转化及转基因大豆安全性研究进展

转基因大豆是世界上最早商品化、推广应用速度最快的转基因作物,但其遗传转化仍然是基因工程领域的难点之一,如何建立高效稳定的遗传转化体系是转基因大豆的研究重点,同时随着转基因大豆走上人们的餐桌,关于其安全性也引起了人们的质疑。为此,概述了大豆遗传转化的几种方法,对转入大豆的外源基因进行了分析,并从环境安全和食品安全两大方面探讨了转基因大豆的安全性问题。     

农杆菌介导大豆遗传转化研究进展及其应用

农杆菌介导是大豆遗传转化的主要手段。近几年来大豆遗传转化方法得到了快速发展,但是仍然存在受体基因型匮乏、转化效率低,再生系统不完善等问题,为了进一步探讨大豆遗传转化的主要问题和策略,本研究归纳了近年来农杆菌介导大豆遗传转化在受体基因型及外植体选择,菌株筛选,标记基因选用和培养基组成等方面所做的改进,以得出有效的解决方法。并且介绍了农杆菌介导大豆遗传转化在作物改良和功能基因组学上的应用。     

植物转基因的非孟德尔遗传

多年的植物基因转化实践表明，外源基因在植物体内的遗传行为十分复杂。本文对转基因植物中外源基因的基本整合方式和遗传类型进行了介绍，并重点讨论了植物转基因的非孟德尔遗传现象及其影响因素，分别从受体植物的遗传背景、配子的存活能力、染色体异常、转基因沉默及转化时采用的方法和策略等方面对造成植物转基因发生非孟德尔遗传的可能原因进行了阐释。对转基因植物遗传规律，特别是非孟德尔遗传现象的研究和阐释，将为改进植物基因转化策略，提高转基因在实践中的应用价值提供理论指导。     

转基因技术在玉米种质改良中的应用

简述了玉米转基因工程中遗传转化的受体系统、目的基因和转基因技术的研究进展.分析了转基因技术在改良玉米品质、抗虫、抗病、抗除草剂、耐盐、抗旱、抗寒性、雄性不育、抗真菌和抗病毒病基因等方面取得的成效.     

转几丁质酶和核糖体失活蛋白双价基因大豆的获得与抗病性鉴定

以东北地区4个主栽大豆品种为试材,通过农杆菌介导法,将2个抗真菌病基因,即几丁质酶基因和核糖体失活蛋白基因构建在同一植物表达载体上,对受体材料进行遗传转化,获得了经Southern检测同时整合双价基因的T₀代转基因大豆植株,转化频率为0.5%。将T₀代转基因大豆植株扩繁至T₂代,并进行了大豆疫霉根腐病和大豆灰斑病的抗性检测,4个株系的抗性均比对照有明显提高。分子生物学验证及RT-PCR检测表明2个外源基因在4个株系中均进行了转录表达。     

转chi和rip双价基因大豆抗疫霉根腐病评估

大豆疫霉根腐病(phytophthora root rot,PRR)是由大豆疫霉菌(Phytophthora sojae)引起的一类世界性大豆病害。培育抗病品种是控制病害发生,减少大豆产量损失最为经济有效的措施。本研究采用农杆菌介导转化法,将菜豆几丁质酶基因chi和大麦核糖体失活蛋白编码基因rip导入栽培大豆品种,获得对大豆疫霉菌1号生理小种抗性显著提高的转基因大豆。Southern杂交表明,外源基因以寡拷贝形式整合至大豆基因组中。连续多代(T1~T4)喷施草丁膦和PCR跟踪检测表明,外源基因在转基因大豆不同代际间能够稳定遗传。采用下胚轴伤口接种法,对T3和T4代转基因大豆接种鉴定表明,转基因大豆接种死亡率为6.0%~15.0%,均显著低于对照受体品种沈农9号(93.33%~94.44%)和Williams82(41.18%~56.25%),表明chi和rip双价基因过表达显著提高了转基因大豆抗PRR水平。农艺性状分析表明,转基因大豆在生育期、株高、分支数、节数、叶形、花色、结荚高度、和百粒重等方面与对照受体品种没有显著差异。本研究将chi和rip双价基因转入大豆中,显著提高了转基因大豆对PRR的抗性,对大豆PRR抗性育种工作具有重要的意义。     

转基因玉米研究进展

植物转基因技术开辟了作物遗传改良的新途径。转基因玉米是植物基因工程领域研究的热点之一。近年来,应用转基因技术已经获得抗虫、抗除草剂和其他有用性状的转基因玉米。在此,就玉米转基因在受体系统、目的基因及转化方法方面的研究成果,尤其是近年来玉米转基因研究方面存在的问题、解决途径以及其他类型玉米的转基因研究进展做了综述。     

转基因林木中安全标记基因的研究进展

近年来,林木转基因研究进展迅速。但是,由于基因工程技术中使用选择标记基因可能对生态、环境、非靶标生物等带来危害,标记基因的安全性问题已越来越受到人们的关注。据报道在基因工程研究特别是植物转基因研究中使用安全标记基因遗传转化系统方面已作了大量尝试。本文主要综述林木植物转基因研究中应用安全标记基因遗传转化系统的研究现状,重点介绍了正选择标记的使用,可重组系统去除标记基因,利用位点特异性重组去除叶绿体DNA中标记基因的叶绿体遗传转化表达载体系统,及未来基于高转化率和大量快捷PCR筛选的完全无选择标记基因的遗传转化体系等研究进展与应用前景。     

大豆体细胞胚胎组织培养及遗传转化研究进展

大豆体细胞胚胎遗传转化体系是提高外源基因遗传稳定性,克服嵌合体的有效途径,因此建立高效稳定的大豆体细胞胚胎组织培养体系并广泛应用于大豆的遗传转化是完善大豆遗传转化研究的重要研究内容。本文从大豆体细胞胚胎再生体系研究和转基因研究方法两个方面阐述了大豆体细胞胚胎再生体系的研究进展,并对影响大豆体细胞胚胎遗传转化的影响因素进行了探讨。     

大豆组织培养再生系统的研究进展

大豆因其愈伤组织难以分化、原生质体再生困难等因素,其再生体系一直不够完善。直到20世纪80年代初期,才成功建立了大豆的体细胞胚胎发生和器官发生再生系统。80年代末期原生质体培养获得突破。介绍了大豆器官发生再生系统、体细胞胚胎再生系统和原生质体再生系统的研究进展;对这3种再生系统进行遗传转化的优缺点作了比较;并提出了关于大豆遗传转化再生系统的几点展望。     

影响农杆菌介导的大豆转化效率的因素研究

本研究运用农杆菌介导的大豆子叶节转化的方法,探讨了包括基因型和抗生素在内的对大豆转基因效率有重要影响的多个因素.研究发现通过侵染4周后丛生芽报告基因表达的检测可以早期评估农杆菌的侵染效率,而侵染4周后丛生芽的出芽率刚能准确地反映大豆的再生能力.通过比较9个大豆品种的再生能力和对农杆菌EHA101的敏感性,得出对该法侵染效果最好的受体品种为黑农37;通过对转基因组培系统中广泛运用的4种抗生素组合的抑菌效果及对转化效率的影响的比较,得出最优的抗生素组合为头孢噻肟(cefotaxime)100 mg/L加羧苄青霉素(carbenicillin)500 mg/L.实验还发现,农杆菌侵染大豆子叶节的最佳侵染时间为30～60min,共培养时间为3～5 d,组培筛选体系选用草丁膦代替潮霉素效果更好.     

菜豆组织培养及遗传转化研究进展

笔者概述了近年来国内外菜豆组织培养及菜豆遗传转化研究进展。重点阐述了菜豆组织培养过程中外植体选择、分生组织培养、愈伤组织的诱导、不定芽的诱导、生根培养及移栽等方面的研究成果。同时总结了农杆菌介导法和基因枪法2种遗传转化方法在菜豆转基因方面的应用情况。指出了基因型的差异是菜豆组织培养及遗传转化的主要限制因素,因此如何建立一套不存在基因型差异的菜豆再生体系,是今后菜豆组织培养和遗传转化的研究重点。     

Recent advances in soybean transformation and their application to molecular breeding and genomic analysis

Herbicide-resistant transgenic soybean plants hold a leading market share in the USA and other countries, but soybean has been regarded as recalcitrant to transformation for many years. The cumulative and, at times, exponential advances in genetic manipulation have made possible further choices for soybean transformation. The most widely and routinely used transformation systems are cotyledonary node–Agrobacterium-mediated transformation and somatic embryo–particle-bombardment-mediated transformation. These ready systems enable us to improve seed qualities and agronomic characteristics by transgenic approaches. In addition, with the accumulation of soybean genomic resources, convenient or promising approaches will be requisite for the determination and use of gene function in soybean. In this article, we describe recent advances in and problems of soybean transformation, and survey the current transgenic approaches for applied and basic research in Japan.     

农杆菌介导法将热激转录因子8基因转入大豆

植物转化是开展基因工程育种和鉴定基因功能的重要途径。本研究的目的在于向大豆受体导入热激转录因子8（heat shock factor 8,hsf8)基因,以加强目的基因hsp70的表达和增加转基因大豆的抗逆性,同时探索提高大豆转化率的途径。本文以大豆子叶节为外植体,通过农杆菌介导法将hsf8基因转入栽培大豆品种科新3号中,获得了13株抗卡那霉素的转化植株。PCR检测表明,其中的9株呈阳性反应,证明hsf8基因已整合到大豆基因组中。本实验获得的实际转化率为2．39％。文中讨论了选择适宜的种子灭菌方法和大豆受体品种对提高转化率的有效作用。     

梨组织培养与遗传转化研究进展

为了总结梨组织培养和遗传转化方面的研究进展,为今后更好地开展梨遗传改良工作奠定基础,本研究分析了培养基类型、植物生长调节剂种类和浓度等对茎尖培养和叶片培养过程中各环节的影响,阐述了外植体的褐变原因及对策,归纳了目前梨遗传转化研究中导入的外源基因,分析了基因型、抗生素、农杆菌等因素对梨遗传转化效率的影响,最后总结了转基因植株的鉴定方法。在前人研究的基础上认为存在以下问题:(1)受基因型的限制,梨组织培养和遗传转化的范围还较窄;(2)农杆菌介导的遗传转化方法,转化频率不稳定;(3)与品质、抗性等相关的功能基因的遗传转化研究还不够深入。因此,今后需要建立高效稳定的再生和转化体系,开发更有效的遗传转化方法,并加快功能基因的研究,从而加速梨的遗传改良工作。     

花生组培再生及农杆菌介导遗传转化研究进展

农杆菌介导法是花生遗传转化最常用的转化方法,近年来,花生农杆菌介导转化技术日渐成熟,但仍存在再生体系不完善,以及转化效率低和基因型限制等难题。为了建立高效的再生和遗传转化体系,本文归纳了近十几年来国内外花生组织培养及农杆菌介导转化方法,分析了不同方法的诱导效率和转化效果,认为花生体胚转化体系可以提高外源基因的遗传稳定性,并克服嵌合体等问题。在现有的组培再生基础上,对花生体胚诱导再生进一步优化,建立高频的花生体胚再生体系,进一步提高花生的转化效率,建立标准化、规模化、工厂化以及可重复的安全高效转化体系,是花生遗传转化的发展趋势。