抗除草剂基因在粳稻恢复系中的基因枪转化及其在后代中的表达

利用基因枪法把抗除草剂基因bar基因导入粳稻恢复系超优一号,经PCR,PCR-southern杂交分析,证明外源基因已整合到水稻基因组中,且能稳定遗传;田间喷施除草剂抗性检测结果表明,bar基因在转基因恢复系及后代中均表达,表现抗除草剂,在恢复系与不育系所配制的杂交种中,高效表达,表现高抗除草剂;部分转基因植株T1代分离比符合孟德尔显性单基因的遗传规律,即3∶1规律,部分不符合。     

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。     

转bar基因小麦的抗性遗传及农艺性状分析

【研究目的】以皖麦48和扬麦87158两个小麦品种的转bar基因株系为材料,探讨bar基因在转基因小麦自交后代的遗传表现及对农艺性状的影响。【方法】利用涂叶法和PCR法研究bar基因在转基因植株自交后代T1、T2的遗传表现,并对产量及品质等主要农艺性状进行比较分析。【结果】证实抗除草剂bar基因已经整合到小麦基因组中,并能稳定表达;遗传分析显示bar基因能稳定的遗传给后代,符合孟德尔遗传规律;在产量及品质等主要农艺性状方面,转bar基因小麦与对照相比无显著差异。     

含Cry1Ab和Xa21基因抗病虫水稻选育研究及其田间表现

 以稳定遗传的含Cry1Ab基因的抗虫水稻品种镇稻88和含Xa21基因的抗白叶枯病水稻品种圣稻301为亲本进行杂交，利用选择标记基因（bar基因和gus基因）和Southern杂交分析研究了转基因在杂交后代中的遗传分离规律和遗传稳定性。实验结果表明，在杂交后代中选择标记基因bar基因和gus基因分别与抗性基因Cry1Ab基因和Xa21基因紧密连锁并协同表达。Basta抗性检测和GUS活性的组织化学染色检测显示，Cry1Ab基因和Xa21基因在F2代中遵循9∶3∶3∶1的孟德尔遗传规律，F3代的部分株系中Cry1Ab基因和Xa21基因已稳定纯合；对F3代和杂交亲本的Southern杂交分析表明，Cry1Ab基因和Xa21基因可稳定地遗传。通过田间选育，获得了农艺性状优良的双抗（抗螟虫、白叶枯病）转基因水稻新品系SK-1、SK-2、SK-3，3个品系均对二化螟和白叶枯病菌表现出显著的抗性，产量高于镇稻88和圣稻301近20%，品质与镇稻88和圣稻301相近，部分指标优于这两个品种。     

转bar基因水稻杂交后代的除草剂抗性遗传

通过回交将抗Basta除草剂的bar基因转育到其它品种 ,是获得新的抗除草剂转基因材料的一种简便有效的方法。通过对转bar基因水稻人工杂交与回交后代除草剂抗性的连续跟踪鉴定 ,研究了bar基因在水稻杂种后代的遗传表现。结果表明 ,bar基因在杂种的早期世代基本符合 1对显性基因的遗传规律 ,但在杂种的自交世代中普遍观察到bar基因的异常分离现象 ,即已经纯化稳定的抗性植株的后代重复出现抗性分离 ,其分离比例多为 1∶1,极少数为 2∶1,其原因有待进一步探明     

水稻叶绿体表达体系的建立及抗PPT叶绿体转化植株的获得

 【目的】建立外源基因在水稻叶绿体中的表达体系。【方法】通过分析已公布的水稻叶绿体基因组全序列及其基因分布特点，选择ndhF与trnL的基因间序列作为除草剂PPT抗性基因bar定点整合的位点。以水稻叶绿体基因组DNA为模板，采用PCR方法克隆了两个适于水稻叶绿体基因组遗传转化的同源片段，构建了含水稻叶绿体16S高效表达启动子、外源基因bar、psbA基因的3′序列（终止子）以及两个同源片段的水稻叶绿体特异表达载体pRB。【结果】采用基因枪法转化水稻品种中花10号幼穗诱导的愈伤组织，并再生植株，获得转化体后代种子。对转化植株进行的分子检测结果表明，外源基因bar 可能被整合到水稻叶绿体基因组中。后代种子的遗传学分析显示，外源基因bar可正常表达并遗传。【结论】利用所建立的水稻叶绿体外源基因表达体系，外源基因bar既可在水稻叶绿体基因组中正常表达，还可作为转化体筛选时的除草剂抗性选择标记。     

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。     

水稻OsCERK2转基因后代的鉴定与分析

为了研究水稻Os CERK2基因的功能,构建了Os CERK2基因过表达和RNAi载体,利用农杆菌介导的遗传转化获得转基因植株,经多代筛选和分子检测,获得了4个超量表达的过表达纯系和2个转录水平下降的RNAi纯系。转基因植株经病原微生物细胞壁成分喷雾处理,采用半定量RT-PCR方法分析转基因植株中病程相关(PR)基因的表达情况,结果发现,诱导后过表达植株中PR基因表达增强,而RNAi植株中表达下降;抗病性鉴定结果表明,过表达转基因植株对白叶枯菌致病小种PXO99的抗性增强,而RNAi植株与野生型差异不显著。结果表明,过量表达Os CERK2基因可能是水稻抗病的有效途径。     

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     

转基因水稻外源基因的遗传和表达初步研究

将天蚕抗菌肽B基因应用基因枪法导入水稻TN1发芽肿胚，获得转基因植株2株，转基因水稻T1－T5 5个世代不同株系，对bar基因、抗菌肽基因的遗传和表达进行初步研究。结果表明：转基因后代株系bar^R:bar^S在部分符合3：1分离比率。T1、T4转基因株系PCR、Southern印迹分析表明，T18株有抗菌肽B基因；T4仍有4个株系有抗菌肽基因，其他的株系基因丢失，T3 1个株系Northern印迹证明抗菌肽基因在RNA水平有表达；抗菌肽B转基因水委对白叶枯病的抗病性有提高，抗性能传递到高世代，在T3得到抗病性提高的株系。     

粳稻恢复系bar基因纯系的选育及在杂种优势上的应用

采用根癌农杆菌介导法将bar基因导入粳稻恢复系H84中,获得12棵转基因阳性苗。T1个体的叶片除草剂抗性鉴定结果表明:8个群体的分离比符合3∶1分离;对T3株系进行芽苗的除草剂抗性鉴定,从中获得了10个抗性表现为纯合的株系。用这些株系与1513A不育系杂交,并分别鉴定和测定了F1杂种的除草剂抗性、纯度、育性和主要农艺性状,结果表明:F1杂种对Basta除草剂均表现为抗性,F1的育性和主要农艺性状与对照相比没有明显差异,显然bar基因的插入对该恢复系的恢复力和与不育系的配合力没有影响,同时显示bar基因的应用,对控制水稻杂交种的纯度和田间杂草以及提高产量有着积极意义。     

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     

利用基因枪法获得可遗传的抗除草剂转基因水稻植株

 利用基因枪转化系统，将含有由CaMV35S启动子启动的bar基因的转化质粒pCB1导入水稻幼胚，经筛选、再生得到3株抗除草剂Basta的转基因植株。经PCR及Southern分析，在转基因植株基因组中均检测到了bar基因的整合；经RNA点杂交分析，检测到了bar基因在转基因植株中RNA水平的表达。在转基因植株JY119-2的总计321株T#-1代自交后代中，有274株表现出除草剂抗性，47株敏感。从该274株抗性植株中随机选取8株进行Southern分析，结果均检测到了bar基因的整合，表明bar基因已遗传到了T#-1代植株中。     

转TaDREB3a大豆品系KD1遗传稳定性分析及抗旱性鉴定

利用基因工程技术将抗旱基因转入大豆,培育高抗旱大豆品种,可提高大豆总产量.抗旱转基因大豆KD1是通过农杆菌介导法将来源于小麦TaDREB3a基因导入大豆受体品种垦农18中获得的转基因大豆材料.利用PCR方法,对转基因大豆KD1连续3代(T2～T4代)转基因大豆进行特异性PCR检测验证.结果表明,TaDREB3a和bar基因在KD1后代中稳定遗传.进一步对外源基因作表达分析,连续3代(T2～T4)qRT-PCR检测结果表明,外源基因TaDREB3a和标记基因bar在转基因大豆叶、茎、根和籽粒中均表达且稳定遗传,且TaDREB3a基因在叶片和根中表达水平较高.Western blot结果表明,TaDREB3a和bar基因翻译的外源蛋白在转基因材料后代中稳定表达.对连续2代转基因材料抗旱性分析表明,KD1在芽期具有较强抗旱性,且其抗旱性状显著高于对照且稳定遗传.对转基因大豆KD1作靶标及非靶标除草剂抗性及耐性分析得知,外源基因bar在转基因大豆中稳定表达且在受体垦农18中表达TaDREB3a基因未改变非靶标除草剂抗性.     

Os WRKY80基因参与调控水稻抗病反应研究

为进一步了解OsWRKY80基因参与调控的抗病分子机理,对OsWRKY80增强表达转基因水稻和干涉转基因水稻进行稻瘟病抗性检测,Northern杂交分析OsWRKY80基因和PR基因(ZB8、PBZ1)稻瘟病接种0 h和24 h时的表达情况.结果表明:与干涉转基因水稻和未转基因对照相比,增强表达转基因水稻表现出对稻瘟病有较好的抗性.Northern杂交结果显示,在干涉转基因植株中内源OsWRKY80基因的诱导表达被抑制,转基因植株的抗病性与OsWRKY80基因的表达呈一定的正相关性.在干涉转基因植株中均未检测到ZB8和PBZ1的表达,稻瘟病诱导24 h时,未转基因植株和增强转基因植株中均能检测到ZB8、PBZ1诱导型表达,但在增强转基因植株中ZB8、PBZ1的诱导表达丰度要显著高于未转基因植株.这表明OsWRKY80基因可能作为正调控因子参与水稻防卫反应,PR基因的高水平诱导表达导致增强表达转基因植株对稻瘟病的抗性增强.     

转基因抗虫水稻后代农艺性状变异的比较研究

采用群体分离法(Bulksergeantanalysis,BSA)和比较分析方法,以转基因水稻高代材料与非转基因水稻杂交得到的3个F2群体和1个DH群体为材料,分析遗传背景与外源基因对转基因水稻后代农艺性状变异的影响。结果发现,父本的遗传背景对农艺性状表现存在一定的影响;在消除环境因素影响的条件下,F2群体中外源基因对农艺性状变异起到重要作用,并促使农艺性状的分离程度增加。而DH群体中尽管外源基因促进株系变异系数增加,但对主要农艺性状变异的作用不显著。说明组织培养是产生农艺性状变异的主要原因,而外源基因的导入增加了农艺性状变异发生的机会。     

转基因水稻基因飘流研究十年回顾

中国是世界最大的水稻生产国和亚洲栽培稻的起源中心之一。随着中国转基因水稻研发的快速发展,需要研究水稻转基因飘流可能对环境和食品安全带来的潜在风险。基因飘流及其数据是对转基因水稻进行科学评估和监管的重要参数。为此,从2002年开始组建了研究团队,对转基因水稻的基因飘流进行了为期10年的系统研究。取得的结果主要包括：（1）阐明了水稻基因飘流的基本规律,揭示了影响水稻基因飘流的生物学和气象学主控因子。沿水稻开花期的主流风向,采用长方形田间试验设计,分别在三亚、广州和杭州3个点2-3个生长季,研究了纯合转bar基因花粉供体L201或B2 (姐妹系,抗除草剂Basta)向19个非转基因受体（包括不育系、常规稻品种、杂交稻F1和普通野生稻）在不同距离上的基因飘流率,明确了转基因向不育系的飘流率最高,向普通栽培稻品种的基因飘流率最低(相邻种植时小于1%或0.1%),向普通野生稻的基因飘流率介于不育系和常规稻之间,向不育系的最大基因飘流率比向普通野生稻和栽培稻要大1-3个数量级;基因飘流率随距离增加呈负指数曲线衰减,且存在急剧降低的“拐点”,“拐点”的距离与试验点水稻开花期的风速密切相关,广州和杭州为1-2 m,三亚约为5 m;采用圆形、以花粉供体为中心的田间试验设计,以异交结实率很高的不育系博A作受体,清晰地解析了风向与基因飘流率的数值关系,主流和次主流风向下游4个扇区的基因飘流事件累计达90%-96%,而逆风向和侧逆风向4个扇区仅为4%-10%。综上所述,水稻转基因飘流率与常规育成品种间的异交率（一般在1%以下）基本相同,在数量级上转基因并未增加新的风险。（2）建立了以气象资料为参数的水稻花粉扩散和基因飘流普适模型,计算和预测了中国南方稻区17省、市的最大基因飘流阈值距离（maximum threshold distances, MTDs）。受东南季风和地形地貌的影响,中国南方稻区MTDs的空间分布特征为：东西之间有自东向西逐渐减小的趋势,南北之间首先在南方丘陵地区逐渐减小、越过南岭后再向东南沿海地区逐渐增大。（3）利用人工构建的普通野生稻与基因（Bt或bar）飘流后代栽/野F1杂种混栽群体,经多年多代跟踪观察,分析了转基因飘流至普通野生稻后的命运,发现栽/野F1杂种在3-5年后完全消失,混栽群体中检测不到外源的Bt和bar,有理由推测普通野生稻具有自我保护的机制。（4）研究了小规模田间试验中采用花期隔离和布帐隔离措施降低水稻基因飘流率的效果;调查了海南、广东、广西普通野生稻原生境居群与相邻种植的栽培稻花期相遇情况,建立了相应的数据库;研究了基因拆分技术作为生物学限控措施从根本上限控基因飘流的效果;以本研究的结果及对国际上主要农作物基因飘流的调研数据为基础,提出了在水稻基因飘流风险评估和监管中采用分类管理和阈值管理的原则。在10年回顾和科学分析的基础上,对未来研究的重点也进行了展望。     

转基因抗除草剂油菜相关基因的PCR检测及其在育种中的应用

以抗草甘膦杂交油菜三系和抗草丁膦杂交油菜二系亲本及其F1杂种为材料,探索建立和优化抗草甘膦的CP4、gox基因和抗草丁膦的bar基因及其Barnase、Barstar基因的PCR检测方法,为转基因抗除草剂油菜的品种选育、F1种子纯度鉴定和转基因油菜的生态安全性研究提供可靠、实用的检测方法。     

转几丁质酶基因水稻抗纹枯病性及农艺性状遗传特性

[目的]揭示转基因水稻的纹枯病抗性及其非目标变异性状的遗传特性,为合理利用转基因水稻进行抗病育种提供理论指导.[方法]以海转A为父本、竹籼B为母本杂交,通过对杂交F1和F2代的抗病性状进行分析,揭示海转A的纹枯病抗性和部分非目标变异性状的遗传特性.[结果]转基因海转A除抗纹枯病性较非转基因亲本竹籼B有显著提高外,还存在穗粒数和千粒重两个非目标性状的变异,穗粒数较竹籼B增加44.2%,而千粒重降低12.1%.海转A的抗纹枯病性表现为存在主效基因的多基因数量遗传特性,而穗粒数和千粒重表现为典型的数量性状遗传;此外转基因海转A的抗病性、穗粒数和千粒重3个性状的变异系数均显著大于竹籼B,说明其稳定性较低.[结论]外源抗病基因的导入提高了水稻的抗病性,这种影响以主效基因的形式表达;而外源基因导入引起非目标性状的变异,但没有改变其原有的典型数量性状遗传特征.     

水稻抗除草剂bar基因的遗传研究初报

对水稻恢复系品种"752"与转bar基因抗Basta稳定品系("转嘉59"和"转嘉99")杂交后代的遗传规律进行了连续跟踪研究,结果在F2～F5代中大部分株系的抗感分离比例符合3∶1的分离规律,但也有少数符合1∶1、2∶1、5∶3和5∶1。转基因水稻的抗除草剂特性可以遗传至高世代,通过有性杂交和低世代开始高压淘汰选择,可以在中、高世代获得抗性稳定株系,其中有75.9%的抗性稳定株系自交下一代抗性没有分离,抗性发生了3∶1分离的株系只有24.1%。