转2mG2-epsps基因烟草的草甘膦耐受性分析

利用农杆菌介导法将耐草甘膦基因2mG2-epsps转入烟草,获得87株PCR阳性植株,阳性率为43%。对PCR阳性植株进行Southern杂交、RT PCR、Western 杂交和ELISA分析,结果显示外源基因已经整合到烟草基因组中并高效表达,转基因植株的叶片中2mG2-EPSPS蛋白的最高表达量可达26.03 μg/g 鲜重。转基因烟草草甘膦耐受性分析显示,其中有15个转化事件表现出较好的草甘膦耐受性,对草甘膦的耐受性可达到1%。转基因植株的种子可以在10 mmol/L草甘膦异丙铵盐浓度下萌发,T1代转基因烟草幼苗可以耐受浓度为0.8%的草甘膦。研究结果表明转2mG2-epsps基因烟草具有较高的草甘膦耐受性,2mG2-epsps基因可以用于耐除草剂转基因作物的培育。     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆及其功能验证

【目的】从土壤宏基因组中克隆新的抗草甘膦新基因,并对其功能进行验证,为培育抗除草剂转基因新品种奠定基础。【方法】利用被草甘膦污染的土壤建立宏基因组文库,经筛选从中成功克隆了一个新的具有草甘膦抗性的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)基因(命名为soilA)。构建了Prrn启动子驱动soilA基因的原核表达载体pSYTH-soilA,将其导入大肠杆菌进行原核草甘膦抗性试验,构建了35S启动子驱动soilA基因的植物表达载体pC330E,利用农杆菌介导法转化烟草,并对经PCR和胶体金试纸条鉴定的转基因烟草植株进行草甘膦耐受能力检测。【结果】序列分析表明,所获得的soilA基因长1 347bp,编码448个氨基酸,经BLAST分析,结果表明其属于ClassⅡ型EPSPS基因家族。原核表达soilA可使受体菌具有耐受1 200mmol/L草甘膦。构建soilA植物表达载体pC330E,通过农杆菌介导法将其导入烟草,经PCR和胶体金试纸条检测共获得107株阳性烟草植株,经过喷洒试验获得了3株高耐受草甘膦植株,这3株转基因烟草最高可耐受200mmol/L草甘膦。【结论】新克隆的编码EPSPS的soilA基因能够提高受体材料的草甘膦耐受能力。     

GOX-CP4EPSP转化甘蓝型油菜的抗草甘膦研究

利用Genome walking方法在孟山都抗农达油菜(Brassica napus L.)中克隆了GOX-CP4EPSP双顺反子结构。利用农杆菌介导的遗传转化方法将PCAMBIA-GOX-CP4EPSP植物双元表达载体转化甘蓝型油菜Pol CMS恢复系"7-5"获得转基因植株。在田间对转基因植株喷施400倍的农达(41%草甘膦异丙胺盐),所有的转基因家系都能存活,而非转基因Pol CMS恢复系"7-5"全部死亡。在转基因植株叶片中能够检测到GOX和CP4EPSP基因的表达。对转基因T1代3个家系在60 mg/L草甘膦培养基上的发芽试验以及GUS染色分析表明抗草甘膦的单株能表达与GOX-CP4EPSP共转化的GUS蛋白质,而对草甘膦敏感的单株和野生型对照植株都不能表达GUS蛋白质。鉴于GOX-CP4EPSP双顺反子在转基因油菜中的有效性和稳定性,可以作为双子叶植物遗传转化的筛选标记。     

抗除草剂转基因水稻和大豆快速准确检测技术研究

以实验室培育的转基因水稻和大豆为研究材料,对含草铵膦乙酰转移酶基因(phosphinothricin acetyltransferase gene,bar)和不与草甘膦结合的突变型5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶编码基因(5-enolpyruvylshi-kimate-3-phosate synthase gene,EPSPS)2种不同除草剂筛选标记的转基因植株进行叶片喷涂、叶片离体平板培养、种子萌发试验,以建立快速、准确的转基因鉴定方法,并探索可有效区分转化和非转化植株鉴定用的筛选剂剂量.结果表明:这3种方法都能快速、简便、准确地鉴定相应的转基因植株;水稻和大豆叶片对农药吸收具有一定的差异,用300或135 mg/L草铵膦可有效区分是否转入bar基因,用1％或0.25％农达喷施可区分是否转入EPSPS基因;用含有50 mg/L草甘膦的平板培养离体大豆叶片可以方便地区分出转基因株系;种子萌发对除草剂剂量十分敏感,用远低于10 mg/L的2种除草剂即可有效区分阳性与阴性种子.本研究建立的快速鉴定转基因植株的方法在转基因研究材料的鉴定及转基因安全评估中具有重要意义.     

超表达水稻MGD基因(OsMGD)烟草植株的耐低磷胁迫能力

【目的】研究超表达OsMGD基因烟草植株在低磷条件下的生长情况,为明确OsMGD基因对植物耐低磷胁迫的影响机理奠定基础。【方法】通过构建表达载体pGWB2-OsMGD和农杆菌介导的转化方法,获得超表达OsMGD基因烟草植株,用磷浓度为5μmol/L的HS营养液对转基因烟草植株进行低磷处理后,研究转基因烟草植株MGD活性、脂质和脂肪酸含量、叶绿素含量、根系鲜质量、根冠比和磷含量的变化情况。【结果】超表达OsMGD基因烟草植株中MGD活性增加了1~3.5倍;在转基因烟草植株中,半乳糖脂(MGDG和DGDG)、磷脂和总脂肪酸含量均显著高于野生型植株,但是转基因烟草植株中的脂肪酸组分与野生型相比无显著差异。低磷处理后,转基因烟草植株的生长情况明显优于野生型植株,转基因烟草植株中叶绿素含量、根系鲜质量和根冠比均显著高于野生型;在正常和低磷条件下,转基因烟草植株中的磷含量与野生型相比无显著差异。【结论】超表达OsMGD基因能增加烟草植株的细胞膜脂含量,使植物体内累积大量半乳糖脂和磷脂,从而提高了烟草植株耐低磷胁迫的能力。     

花青素合成调节基因B1/C1转化东方百合'索邦'的研究

百合是全球著名的切花商品花卉,较低的遗传转化效率限制了百合转基因育种的发展,建立高效、稳定的遗传转化体系对于培育转基因新品种至关重要。外源花青素合成调节基因的表达可使花青素在植物细胞内积累, 使植物体外观上表现出色彩的变化,易于观察, 因此可作为报告基因用于植物转基因研究,快速报告细胞、组织、器官或植株是否被转化。本文以东方百合‘索邦’无菌苗鳞片为受体材料,利用农杆菌介导法将花青素合成调节基因B1/C1导入‘索邦’中。通过草甘膦敏感性试验,确定了草甘膦筛选的质量浓度为2.1 mg/L,对农杆菌介导的遗传转化体系进行了优化,研究了侵染液及共培养基成分对抗性芽诱导率的影响,以MS培养基为基本培养基,设置了7种类型改良MS培养基。结果表明:当MS培养基中去除大量元素时,抗性芽获得率相对较高,可达(18.31±1.71)%。在此条件下,将培养基中30 g/L的蔗糖替换成70 g/L的麦芽糖,可使抗性苗诱导率增至(22.27±3.48)%。热激和超声波结合使用能够明显提高抗性苗的获得率,其中以42 ℃热激1.5 min、120 W超声波超声20 s抗性苗获得率最高,可达(26.80±2.24)%。抗性植株经PCR和Southern检测,获得了1株单拷贝转基因植株,初步证明B1/C1基因已整合到‘索邦’基因组DNA中,并且转基因植株叶片、叶柄、鳞茎的花青素含量均高于非转基因植株,说明花青素合成调节基因B1/C1在转基因百合中获得了表达。      

棉花热激转录因子GhHsf基因的表达及其烟草转化

[目的]了解棉花GhHsf基因的功能,分析该基因的表达模式,构建其植物表达载体并转化烟草获得转基因植株.[方法]利用半定量RT-PCR对棉花热激转录因子基因GhHsf的表达模式进行分析.构建pCAMBIA1301-GhHsf植物表达载体,采用农杆菌介导法转化烟草,并进行鉴定.[结果]棉花GhHsf基因在棉花各组织中为组成型表达;构建GhHsf基因植物表达载体pCAMBIA1301-GhHsf,转化烟草获得了转基因植株.[结论l棉花Gf基因在棉花的不同组织中是组成型表达,获得了转GhHsf基因烟草株,为进一步开展功能研究奠定基础.     

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。     

农杆菌介导的2mG_2-epsps基因转化玉米自交系18-599R幼胚的研究

【目的】对农杆菌介导的抗草甘膦新基因2 mG2-epsps转化玉米18-599R幼胚的体系进行优化,以获得具有明显草甘膦抗性的转基因植株。【方法】以玉米18-599R幼胚为受体,采用农杆菌介导法,对转化时的预处理条件、菌液浓度×浸染时间、草甘膦筛选浓度设置处理,以优化转化体系;并用PCR、实时荧光定量PCR和喷洒草甘膦鉴定外源基因在转基因植株中的表达情况。【结果】热激处理对抗性愈伤率没有明显的提高作用,离心处理会降低抗性愈伤率;菌液浓度为OD600=0.6,浸染时间为10 min时,平均抗性愈伤率最高,为37.33%;草甘膦浓度为2.0mmol/L是比较理想的筛选浓度;实验共得到46株再生植株,5株PCR检测呈阳性,阳性率为10.87%;实时荧光定量PCR表明外源基因在T2代植株的根、茎、叶中均有表达;对T2代转基因植株喷洒1.5g/L的草甘膦,表现出耐受性。【结论】实验成功将2 mG2-epsps导入18-599R基因组,并获得了明显的草甘膦抗性。     

基于GR79 EPSPS筛选标记的抗虫抗除草剂表达载体构建及抗性鉴定

虫害和草害是农业生产中两大主要危害。目前,尽管转基因抗虫和抗除草剂作物相继报道和应用,然而我国抗虫抗除草剂复合性状作物培育仍然明显滞后,而且多依靠传统杂交选育的手段,费事费力、周期长。根据苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）Cry1Ac蛋白结合结构域和毒性结构域特征,人工合成杀虫基因cry1Ac-2.5。同时,利用抗除草剂基因GR79 EPSPS替换卡那霉素筛选标记,构建基于草甘膦除草剂筛选标记的复合抗虫抗除草剂植物表达载体,并转化烟草。qRT-PCR结果表明转基因烟草cry1Ac-2.5和GR79 EPSPS基因转录水平均成功表达,经Bt和GR79试纸条检测表明上述基因在蛋白水平正确翻译。抗性实验表明,转基因烟草愈伤经草甘膦筛选,阳性率达到80%,且转基因烟草耐受100 mg/L草甘膦处理。抗虫实验表明,饲喂cry1Ac-2.5转基因烟草4 d后,棉铃虫幼虫死亡率为90%左右,表明人工基因cry1Ac-2.5具有显著的的抗虫效果。以上结果表明,构建的抗虫抗除草剂植物表达载体（Cry1Ac-2.5+GR79 EPSPS）将抗虫基因和抗除草剂基因有效合并,对于快速培育抗虫抗除草剂作物具有指导意义。