转基因技术在大豆性状改良上的应用

随着我国大豆需求量的逐年增加,培育超高产、优质、高抗性品种的需求变得越来越迫切。基因工程方法的应用为作物遗传育种开辟了一条新的道路,通过转基因技术,将控制优良性状的基因整合到作物基因组中,培育转基因植株,可以准确的、有目的对作物的农艺性状进行定向改良。近年来,功能基因组学的发展为转基因技术提供了新的指导。本文着重讲述了大豆遗传转化方法的新方向,同时介绍了国内外转基因技术在大豆性状(抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆、品质性状等)改良中的研究进展,并对未来大豆转基因方向进行了展望。     

农杆菌介导大豆遗传转化研究进展及转基因作物现状

利用转基因技术将目的基因导人植物受体细胞,使目的基因在植物受体中表达,从而获得优良性状的植株,达到快速培育植物新品种的目的.将植物基因工程技术与常规育种技术相结合,在培育优质、高产和抗逆植物新品种中具有巨大潜力.目前,在各种转基因物种中,大豆仍是难转化的作物之一,建立有效的转化系统是改良大豆品质性状和研究大豆功能基因的先决条件.综述农杆菌介导大豆遗传转化分子机理,影响大豆遗传转化因素,提高大豆转化效率的最新研究进展及转基冈大豆生产现状.     

IFS转基因大豆的鉴定及高异黄酮植株的筛选

大豆异黄酮是一种广泛应用的保健性活性物质,近年来已成为衡量大豆品质的重要指标之一。异黄酮合酶是大豆异黄酮合成途径中的关键酶基因之一,其在植物中的表达效率直接影响异黄酮含量。为进一步验证该基因的功能并获得高异黄酮稳定遗传转基因植株,本试验基于已有的IFS转基因材料开展研究。将其扩繁至T2代,考种分析植株农艺性状,发现转基因植株的性状指标未发生明显变化,PCR鉴定IFS转基因后代的结果显示:在125株转基因植株中,60株为阳性,占比48%,说明IFS在后代中可稳定遗传。选取IFS转基因吉林35、Willimas 82品种T2代的41株,利用改良后的三波长法测定籽粒中大豆异黄酮的含量,结果显示:IFS转基因植株的平均异黄酮含量为1.2 mg·g~(-1);其中15株的异黄酮含量高于非转基因植株,占比达到36.6%,说明从转入IFS基因转基因大豆能够筛选出高异黄酮植株。本研究获得了稳定遗传的高异黄酮植株,为大豆遗传育种提供优异的种质资源;改良后的三波长法较原有方法更为精准、快速。     

诱变育种技术在大豆育种与基因挖掘中的应用现状及展望

植物诱变育种能够创造许多优异变异资源,诱变获得的突变体可以作为种质材料,为大豆新品种培育提供丰富的资源;构建的突变体库也有助于大豆功能基因组研究的开展,可为特定性状的研究提供遗传材料。本文介绍诱变育种技术在大豆生长特性、品质和抗性改良育种中的应用,分析利用诱变突变体库进行大豆生长特性、品质性状改良和抗性相关基因挖掘的研究进展,介绍诱变技术与其他生物技术相结合发掘目的基因的应用现状,并展望今后大豆诱变育种技术在基因挖掘方面的应用前景,以期能更好地运用诱变育种技术推动大豆遗传研究和品种选育。     

大豆品质性状QTL定位的研究进展

大豆品质性状改良一直是大豆育种的重要目标之一.分子遗传学的发展和分子标记技术的逐步深入为大豆分子辅助选择育种提供了可能.该文综述了大豆QTL的定位方法、大豆品质QTL定位的研究现状和分子标记辅助选择概况.     

大豆分子育种研究进展

分子育种技术的研究和应用是近十余年来世界大豆生产发展的重要科技动力。2011年,国内外在大豆分子育种相关领域取得了新的进展。在分子标记开发与辅助育种方面,发掘出与产量、发育、品质、抗病和抗逆等性状相关的新的分子标记或QTL;在新基因挖掘方面,克隆了与光周期反应、共生固氮、品质及抗逆性相关的基因,并分析了其功能。在大豆转基因育种方面,遗传转化体系的优化取得了新的进展,转化效率有所提高,同时对一些功能基因(包括来自其它物种的一些基因)进行了功能评价和育种利用价值评估。转基因大豆继续保持良好的发展势头,并且出现一些新的发展方向。该文对这些研究进展进行了综述,并对今后的发展趋势进行了展望。     

玉米转基因和育种改良

玉米转基因技术的开拓和重要农艺性状的遗传改良取得了重大进展,在育种改良中起着愈来愈重要的作用,有些成果已进入商业应用阶段.论述了玉米转基因的研究进展,对在育种利用中存在的问题提出了一些看法。     

吉林省不同年代育成大豆品种某些农艺性状和生理性状的比较

许多研究表明,世界大豆品种产量随着育成年代呈显著增加,但自20世纪90年代以来我围育成大豆品种的产量增加幅度有放缓和停止不前的变化趋势.说明以农艺性状为选择目标的常规育种其品种的产量潜力已受到限制.迫切需要建立新的育种目标和计划.大豆育种工作者在对大豆晶种产量和农艺性状进行定向改良时,并没有考虑生理性状的改良,也不清楚生理性状发生了哪些变化.许多研究表明,大豆品种遗传改良过程中其生理性状也发生了变化,并与产量呈密切相关.对1923年至2005年间育成的40个大豆品种农艺性状和生理性状的研究表明,生理性状与产量和农艺性状相比,其改善的幅度较小,说明大豆生理性状的遗传改良孕育着巨大的产量潜力.建立以生理性状为目标的育种程序,定向改变大豆的生物学和生理学特性,是提升当前我国大豆育种水平.实现产量突破的重要途径.总结作者及课题绀成员近几年来埘吉林省1923年以来育成的大豆品种农艺性状和生理性状的比较研究结果,认为大豆叶片的光合能力、表观叶肉导度、硝酸还原酶活性和根瘤的数量具有作为高产品种选择指标的价值,有待于对其进行选择成本、可靠性、关联性和可替代性进行研究,用于高产大豆品种的选育和改良计划.     

利用大豆潜力实现可持续农业发展和粮食安全

大豆是牲畜饲料的重要来源,然而气候环境变化对大豆产量、品质和安全影响严重,因此迫切需要培育适应气候变化负面影响的大豆新品种。现代生物技术的发展促进数量性状位点的基因挖掘,通过转基因的方式辅助育种进而培育高产量和高品质的大豆品种。此外,转基因技术还可以用来操纵植物的遗传组成,提高饲料的消化率,从而提高动物的性能。对大豆在提供优质饲料方面的遗传潜力进行了评价。同时探讨了气候变化对饲料质量的影响,并讨论了在增强植物对非生物胁迫条件的适应方面所做的努力。     

利用农杆菌介导将抗逆相关基因GmDREB导入大豆的研究

转基因技术用于作物改良是分子育种技术的重要内容之一,分子育种技术与传统育种技术相结合方法来改良大豆品种的性状已展现出良好的应用前景.以大豆未成熟子叶为外植体,研究了5个基因型体细胞胚发生率以及未成熟子叶对PPT的基础抗性.用农杆菌介导法将含有GmDREB基因的prdGm-200质粒转化大豆未成熟子叶,并探讨了影响农杆菌大豆遗传转化的主要因素.结果表明,5个大豆基因型的未成熟子叶体细胞胚胎发生率存在显著差异,东农40和吉林35的胚胎发生率显著高于黑农41、九9568、九9313.东农40和吉林35未成熟子叶对PPT很敏感,PPT适合筛选浓度为2-3 mg L-1.农杆菌EHA101菌液浓度、浸染时间对转化效率均有影响,农杆菌菌液浓度为OD600=0:5-0.7、浸染时问10-20 min有利于转化.经PPT筛选,PCR、PCR-Southern检测得到抗性体细胞胚和抗性植株,初步证明GmDREB基因转入到大豆中.     

RNA干扰高油GmPEPc基因转入大豆研究

通过构建GmPEPc基因的植物RNAi双元表达载体,并通过农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化方法将控制油脂和蛋白合成途径的相关基因GmPEPc转入受体品种沈农9号中,通过抑制大豆内源GmPEPc基因的表达,增加油脂积累,从而获得高油的转基因大豆新品种。在大豆组织培养过程中,共切取大豆外植体407块,获得T0代转化苗35株,转化率8.9%。通过对转基因后代中目的基因的整合及表达情况进行分子鉴定。获得23株T_1代转基因后代,其中高抗草丁膦除草剂(喷施浓度300 mg·mL~(-1))14株,通过PCR检测结果表明其中12株为PCR阳性;PCR和Southern杂交检测表明,GmPEPc基因已经成功插入到转基因大豆植株基因组DNA中。对T_1代测定结果显示,转基因大豆籽粒的平均含油量比对照高9.51%,平均蛋白质含量下降5.44%。这些研究结果为筛选高油脂含量的转基因大豆新株系提供了依据,为下一步高油新品种的选育提供了种质基础。     

转GsSAMS基因大豆主要农艺性状调查与分析

以非转基因受体绥农28为对照,对前期获得的耐盐碱转GsSAMS基因大豆的5个转基因株系SN28-SA-1、SN28-SA-2、SN28-SA-3、SN28-SA-4和SN28-SA-5的T3植株进行了产量性状、品质性状和形态性状的调查与分析。结果表明:在产量性状上,5个转基因大豆株系的单株荚数、单株粒数和百粒重与对照无显著差异;在株高、结荚习性、花色和叶型4个形态性状上,株系SN28-SA-1、SN28-SA-2、SN28-SA-3、SN28-SA-4与对照无显著性差异,但株系SN28-SA-5的株高与对照存在显著性差异(P<0.05),说明同一品种的不同转化株系产生了形态性状变异;在品质性状上,5个转基因株系的蛋白含量高于对照1.42%～2.12%,差异显著,而油份含量差异不显著。因此,转GsSAMS基因大豆的5个转化株系并未在产量性状和品质性状上产生不良变异,同时蛋白含量还有显著提高,具有良好的应用前景。     

转GmHSFA1基因大豆的耐热性评价

在高温胁迫条件下对11个转GmHSFA1基因的大豆品系及其受体的GmHSFA1及靶基因GmHSP70、GmHSP22和GmHSP17.9的表达和生理生化、光合特性及产量性状变化进行了研究,并采用胁迫系数与灰色关联分析相结合方法,对转基因大豆材料耐高温能力进行综合评价。结果表明:多数转基因大豆品系在常温和热诱导条件下GmHSFA1及靶基因GmHSP70、GmHSP22和GmHSP17.9表达水平明显高于非转基因受体;高温处理后,绝大多数转基因材料的脯氨酸含量增幅都要明显高于非转基因受体,丙二醛含量除HTH-4以外增幅均小于非转基因受体,可溶性糖含量增幅全部高于非转基因受体材料。多数转基因材料的光合性状与产量性状降幅均小于非转基因受体。关联度分析表明与非转基因受体相比,有9个转GmHSFA1基因品系的耐热能力得到明显提高。     

大豆GmFDL06基因抗干旱及耐盐性研究

bZIP转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中起着十分重要的作用,大豆GmFDL06是bZIP转录因子家族A组成员,其表达水平受PEG和高盐胁迫影响。本研究分析了GmFDL06转基因大豆苗期的抗干旱和耐盐性。PEG和盐处理后GmFDL06转基因植株的相对植株高度(RPH)和相对植株干重(RSDW)显著高于非转基因大豆东农50。在盐胁迫下,GmFDL06转基因植株比东农50伤害程度低,并且GmFDL06过表达减少了Na~+离子积累,降低了盐胁迫带来的伤害,且过表达GmFDL06促进了下游逆境胁迫基因的表达。这些研究结果表明GmFDL06参与大豆非生物胁迫反应,并有潜力改善大豆的干旱和盐胁迫耐受性,为大豆抗逆基因的研究及抗逆大豆材料的筛选提供了依据。     

优质大豆品种与抗除草剂转基因大豆品种杂种后代的遗传分析

通过利用4个普通优质大豆品种与3个抗除草剂转基因大豆品种进行组配,采用4×3 NCIⅠ遗传交配设计,对产量、品质等性状的遗传力和配合力进行分析.结果表明:抗除草剂Bar基因能在F<,1>代得到显性遗传,抗除草剂转基因大豆各性状以加性遗传效应为主,农大35306单株荚数和单株粒数一般配合力效应值最高,农大15751×TS...     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

706份常规大豆品系转基因成分筛查及检测

为调查分析我国的常规大豆育种材料中是否混入转基因大豆品系,选取706份大豆品系,对可能含有的 外源转基因调控元件（CaMV35S启动子、FMV35S启动子和NOS终止子）以及针对我国批准进口的主要耐除草剂转 基因大豆转化体（GTS40-3-2和MON89788）成分进行PCR扩增,同时根据MON89788转化体侧翼序列和目的基因 设计引物做特异性检测,为其定性检测提供技术支撑。结果表明,在选取的所有样品中,最终测得含有CaMV35S启 动子的转基因成分所占比例为1％,含有FMV35S启动子的转基因成分所占比例为0.85％,含有NOS终止子的转基 因成分所占比例为0.71％,耐除草剂转基因品系MON89788所占比例为0.85％,以此评估转基因大豆所占比例,为 农业转基因监管部门开展转基因大豆监管工作提供数据支持。     

根癌农杆菌介导大豆转Bt-cryIA抗虫基因

通过根癌农杆菌介导法,以子叶节为外植体将抗虫基因cryIA转入东农50大豆品种中,对获得的T₀、T₁和T₂代植株采用PCR、RT-PCR及Southern杂交法进行分子检测,并对转基因大豆进行食心虫室内抗性鉴定。经PCR鉴定,T₀植株有4株为阳性植株,T₁有3株为阳性植株,T₂有9株为阳性植株。对3株T₁ 阳性植株进行RT-PCR检测,均扩增得到1 800bp目标片段, Southern杂交分析显示,有2株出现杂交信号,分别为单拷贝和双拷贝。室内抗虫鉴定表明转基因植株食心虫抗性明显优于对照品种,在蛋白质及脂肪酸含量等品质性状上,与对照没有显著差异。证明cryIA基因已整合到受体大豆基因组中,该基因在大豆T₁转基因植株中能够正常转录,抗虫基因cryIA的导入可以提高东农50对大豆食心虫的抗性,其后代的遗传稳定性还有待于进一步的研究。       

广州市农贸市场中转基因大豆的检测

对广州市农贸市场中销售的大豆进行转基因大豆的初步筛查,以检测在广州市场是否有转基因大豆流通和销售,为相关标识和监管提供实验依据。根据转基因大豆内参凝集素Lectin基因及外源基因CaMV35S、NOS及EPSPS基因序列设计4对引物,对收集的大豆样品提取其基因组DNA后进行PCR检测。结果在所收集的14份大豆样品中检测出1份转基因大豆,表明在广州农贸市场中存在转基因大豆,并在市场流通,提醒相关部门需根据国家规定需要加强监管力度。