过量表达GhAPX基因提高中林美荷杨耐盐性

中林美荷杨扦插易成活、木材材质好、生长周期短,是中国重点推广的绿化造林树种。为提高该树种的耐盐性,本研究将GhAPX基因导入中林美荷杨基因组中,以期获得耐盐性提高的株系。我们采用叶盘法将GhAPX基因导入中林美荷杨基因组中,对所获得的再生植株进行PCR和Southern blotting检测,将检测后的转基因植株进行0.5%的氯化钠盐胁迫处理,其表现出较强的耐盐性。中林美荷杨耐盐株系的获得为该树种在盐碱地区的推广提供了新的种质。     

转人工改造的Bt Cry1Ac 基因中林美荷杨的 获得及其抗虫性分析

中林美荷杨具有适应性强、雄性不飞絮、速生丰产和耐瘠薄等优良性状,然而受到一些害虫的危害,造成树苗生长不良,严重影响苗木的产量和质量。采用中林美荷杨的叶片和节间组织作为外植体,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将人工改造后的抗虫基因Bt Cry1Ac 导入杨树基因组中。对所获得的中林美荷杨转基因植株进行PCR、Southern blotting 和Real-time PCR 等分子生物学检测,结果表明Bt Cry1Ac 基因多以单拷贝整合到受体植物基因组中,其中7 个转基因株系显示外源基因有较高的转录表达。经过实验室喂虫鉴定,筛选出2 个抗性效果好的株系。中林美荷杨转抗虫基因株系的获得为该品种绿化造林和推广提供了条件。     

PyTPS 转化花生对其后代耐盐性和品质性状的影响

为了研究条斑紫菜TPS基因（ PyTPS）对花生种子耐盐性和品质性状的影响,利用花粉管通道法,将携带条斑紫菜PyTPS基因的pCAMBIA2300-PyTPS重组载体导入花生,获得了T0转基因植株。利用PCR对T0植株进行了检测,PCR阳性率为34．7％。将部分转基因植株的T2种子进行耐盐试验,利用半定量RT-PCR分析了PyTPS基因在转基因植株中的表达情况,并用近红外技术测定了T2种子的品质性状。结果表明,部分转基因花生种子在盐溶液中的发芽率显著提高,PyTPS基因可在有些转基因植株中表达,有的转基因植株的蛋白质、油酸、亚油酸或脂肪含量发生了明显变化。总之,条斑紫菜PyTPS基因导入花生后,既可提高转基因花生种子的耐盐性,又对部分后代种子的品质性状产生影响。     

转betA基因的小黑杨花粉植株耐盐性分析

甘氨酸甜菜碱是植物细胞内一种重要的调渗物质,盐胁迫下,甘氨酸甜菜碱的积累可以保护细胞内蛋白质的结构和功能,降低细胞水势,从而增强植物自身的耐盐能力。从大肠杆菌中克隆的胆碱脱氢酶基因(betA)是甘氨酸甜菜碱合成的关键酶基因,该基因编码的胆碱脱氢酶(CDH)可将胆碱一步合成为甜菜碱。本实验室已将胆碱脱氢酶基因(betA)转入到小黑杨花粉植株基因组中,并最终获得了4个转基因株系。本研究以4个转betA基因株系(TB1、TB2、TB3、TB4)及非转基因对照为试材,在浓度为1.2%的NaCl盐胁迫下,测定其甜菜碱含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量,并调查试材的盐害情况,计算盐害指数,目的是为了研究转基因株系的耐盐效果,从中筛选出耐盐能力较强的转基因株系。试验结果表明,4个转基因株系的甜菜碱含量均高于非转基因对照;在1.2%NaCl胁迫下TB1、TB2、TB4的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性均高于非转基因对照,TB3低于对照;TB1、TB4的丙二醛含量低于对照,TB2、TB3与对照相近。进一步的盐害分析表明4个转基因株系中的TB1和TB4株系的盐害指数低于对照的42.1%和33.4%,TB2、TB3与对照无显著差异。综合各转基因株系的耐盐性及生理指标测定结果,4个转基因株系中,TB1、TB2的耐盐性明显优于对照,有希望用于盐碱地造林及推广。     

AtNHX1基因转化番茄及其耐盐碱性分析

高盐是限制作物生长发育和产量最严重的非生物胁迫之一,提高作物的耐盐性已成为一个日益紧迫的研究课题。将含有AtNHX1基因的表达载体pFYC-AtNHX1和含有bar基因的质粒pCAMBIA3300等量混合,采用花粉管通道法共转化番茄。经PPT抗性筛选后,PCR扩增获得12株导入了AtNHX1基因的番茄植株,Southern杂交分析表明该基因已经整合到番茄基因组中,通过RT-PCR检测到了AtNHX1基因的表达。在150 mmol/L NaCl处理下,转基因植株T1代对NaCl耐性显著增强。对转AtNHX1基因番茄T2代进行80 mmol/L碱性盐NaHCO（3pH 8.25）胁迫,以此评价转AtNHX1基因番茄对碳酸盐的耐受性。叶片相对电导率检测结果表明,AtNHX1基因的导入确实提高了番茄对碱性盐NaHCO3的耐受性。培育并栽种转AtNHX1基因的耐盐碱番茄将会降低盐渍化环境对番茄生长发育的影响。     

转BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析

采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑58, 获得了耐盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR扩增、Southern blot杂交分析, 证明BADH基因已导入转化植株并整合到其基因组中。用不同浓度的NaCl溶液对T₂代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转BADH基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对NaCl的反应以及生长状况, 确定250 mmol L^-1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与对照相比, 转基因植株的株高提高10.94%~25.7%, 鲜重增加8.62%~18.2%, 干重增加9%~18.18%, 相对电导率降低37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高64.92%~148.29%, 丙二醛(MDA)含量减少26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将BADH基因导入优良玉米自交系郑58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的植物基因转化方法。     

转GHABF4转录因子棉花植株的耐盐性研究

AREB/ABFs转录因子家族基因主要参与干旱、高盐、低温等胁迫应答反应。为了获得具有较高耐盐水平的棉花新种质材料,通过农杆菌介导法将耐盐转录因子基因(GHABF4)导入陆地棉中棉35中,通过对转化植株的卡那霉素初步筛选及T1、T2、T3目的基因PCR的分子检测,获得T3转基因棉花纯合系。通过盐胁迫试验对5个T3转基因棉花株系和非转基因棉花对照进行耐盐性分析。结果表明,在200 mmol/L Na Cl胁迫下,与非转基因对照相比,5个转基因棉花株系株高提高2.5~4.4 cm,地上部分的鲜质量增加3.6%~11.8%;且抗氧化物酶SOD、POD、CAT活性以及叶绿素含量提高。在盐胁迫条件下,转GHABF4基因棉花表现出优良的生长和生理优势,转GHABF4基因能够提高棉花的抗盐能力。     

转大豆Na~+/H~+逆向转运蛋白GmNHX1基因植株的获得

制约大豆生产的因素很多,土壤盐渍化就是其中之一。大量研究证明过表达NHX逆向转运蛋白可以提高植物的耐盐性。为获得耐盐性良好的转基因大豆材料,我们将大豆Na~+/H~+逆向转运蛋白(GmNHX1)基因构建到植物表达载体pCAMBIA3300上,应用农杆菌介导法将GmNHX1导入大豆品种黑农56和黑农59中,共获得18个转基因株系,并对T_1代转基因株系进行了PCR和实时荧光定量PCR检测。PCR结果表明转基因后代株系呈阳性的植株有4株;经Real-time PCR检测该4个PCR阳性转基因株系的G NHX1基因表达水平均高于对照株系;200 mmol/L NaCl溶液的盐试结果表明;对照植株的生长速度滞缓于4个转基因株系的生长速度。     

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。     

豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)抗虫转基因新疆杨的获得

利用根癌农杆菌介导法将广谱抗虫基因豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因导入新疆杨(Populus a1-ba var．pyramidalis)，经筛选获得了大量转基因植株。对转基因植株经PCR鉴定、PCR-Southern和点杂交分子检测结果证实CpTI基因已整合进杨树基因组中。部分转基因植株的饲虫实验表明，饲喂转基因杨树叶片可明显抑制杨尺蠖幼虫生长发育。     

棉属野生种旱地棉苏氨酸醛缩酶基因GarTHA的克隆及功能验证

盐胁迫是影响作物生长和发育的重要因素之一。一些棉属野生种具有较好的耐盐性, 是开展棉花耐盐性机制研究以及改良陆地棉耐盐性的重要资源。本研究基于cDNA-AFLP技术分离获得的旱地棉(Gossypium aridum)盐胁迫下差异表达片段序列信息, 经电子克隆技术和RT-PCR方法克隆了旱地棉苏氨酸醛缩酶基因cDNA全长, 命名为GarTHA (GenBank登录号为KC167360)。该cDNA全长为1 018 bp, 包含一个822 bp的完整ORF, 编码273个氨基酸残基, 蛋白质分子量为82.57 kD, 等电点为4.89。GarTHA基因与杨树PtTHA基因同源性最高, 为84.6%。为进一步验证其功能, 利用拟南芥逆境胁迫启动子rd29A构建植物表达载体, 将GarTHA基因的完整ORF转入拟南芥中, 获得转基因植株并进行了耐盐性鉴定。结果表明, 在盐胁迫下转基因拟南芥种子的发芽率明显高于野生型, 且转基因植株的根长显著高于野生型。说明GarTHA基因可能参与植物的盐胁迫反应, 从而提高植物抗逆性。     

转根癌农杆菌介导的AtNHX1基因马铃薯的获得

构建重组表达质粒pBI12135-GZ+AtNHX1（带有CaMV 35S启动子）,通过农杆菌将其携带的液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（AtNHX）转化马铃薯栽培品种“甘农薯2号”试管薯薄片和“克新2号”茎段。经根癌农杆菌侵染和共培养后,用50 mg L^-1卡那霉素 +300 mg L^-1头孢霉素筛选抗性芽,试管薯薄片获得30株抗性植株,抗性植株再生率为37%;茎段未获得抗性植株。抗性植株的总DNA用AtNHX1基因的特异性引物进行PCR检测,结果27株为阳性,占90%。Southern杂交结果证实,外源基因多以双拷贝整合到马铃薯的基因组中。Northern杂交结果表明,转基因植株可以进行AtNHX1基因mRNA的正常转录,但植株间存在着转录量的差异。该研究为耐盐马铃薯的培育奠定了良好的基础。     

Improved salt tolerance and seed cotton yield in cotton (<Emphasis Type="Italic">Gossypium hirsutum</Emphasis> L.) by transformation with <Emphasis Type="Italic">betA</Emphasis> gene for glycinebetaine synthesis

Homozygous transgenic cotton (Gossypium hirsutum L.) plants that accumulated glycinebetaine (GB) in larger quantities were more tolerant to salt than wild-type (WT) plants. Four transgenic lines, namely 1, 3, 4, and 5, accumulated significantly higher levels of GB than WT plants did both before and after salt stress. At 175 and 275 mM NaCl, seeds of all the transgenic lines germinated earlier and recorded a higher final germination percentage, and the seedlings grew better, than those of the WT. Under salt stress, all the lines showed some characteristic features of salt tolerance, such as higher leaf relative water content (RWC), higher photosynthesis, better osmotic adjustment (OA), lower percentage of ion leakage, and lower peroxidation of the lipid membrane. Levels of endogenous GB in the transgenic plants were positively correlated with RWC and OA. The results indicate that GB in transgenic cotton plants not only maintains the integrity of cell membranes but also alleviates osmotic stress caused by high salinity. Lastly, the seed cotton yield of transgenic lines 4 and 5 was significantly higher than that of WT plants in saline soil. This research indicates that betA gene has the potential to improve crop’s salt tolerance in areas where salinity is limiting factors for agricultural productivity.     

转SbPIP1基因小麦植株的获得及发芽期耐盐性鉴定

为了培育耐盐小麦新材料,利用基因枪转化法将海蓬子(Salicornia bigelovii Torr.)水通道蛋白(plasma membrane intrinsicprotein,SbPIP1)基因导入到小麦品种宁麦13和扬麦158中。对两个品种的各2500枚幼胚进行轰击,分别获得抗Basta再生植株237株和108株(筛选标记基因为Bar基因),经PCR鉴定阳性转基因植株分别为30株和7株。用130mg/L Basta除草剂对T1代幼苗进行喷施鉴定,发现T1代幼苗的Basta抗性出现了分离。遗传分析发现76.19%的株系表现为1对基因遗传的3:1分离,为单拷贝的基因导入。发芽期耐盐性分析发现81.22%的转基因株系的盐害指数低于受体宁麦13的盐害指数,耐盐性强于受体宁麦13。这些转基因材料将进一步用于小麦的耐盐分子育种研究。