农杆菌介导法将抗草甘膦基因EPSPS转入玉米自交系的研究

通过农杆菌介导法将抗草甘膦基因EPSPS转入玉米自交系H99中,同时研究了农杆菌浓度、侵染时间及共生培养条件等因素对转化频率的影响。结果表明:菌液浓度OD600为0.6、侵染时间20 min、共生培养时间3 d为最佳转化条件。获得的转基因植株经PCR分析鉴定,其中7株表现阳性,证明外源基因已经整合到玉米基因组中。     

利用超声波处理花粉转化法获得玉米转基因新材料

首次利用改良的超声波处理花粉方法将植酸酶基因phy转化到玉米基因组中,进行遗传转化和转化效率的验证研究。分子检测结果表明,该基因能够有效整合到玉米基因组中,并可以有效转录表达,从而证明超声波处理花粉转化技术是一种适合玉米的方便而有效的遗传转化途径。     

抗虫耐除草剂转基因玉米花粉生活力研究

使用离体培养法检测不同玉米材料花粉萌发率并于显微镜下观察花粉粒直径,研究转Cry1Ab、EPSPS基因玉米对花粉生活力的影响。结果表明,刚离体花粉萌发活力最强,培养180 min后花粉萌发率可达89.4%,高温(36℃)条件下放置2 h花粉基本丧失萌发能力。与非转基因对照相比,转Cry1Ab、EPSPS基因玉米对花粉离体后的生存能力无显著影响,对花粉粒直径大小无影响。     

利用农杆菌介导合子胚转化法将Bar基因转入玉米自交系的研究

基于农杆菌介导的合子胚转化方法是一种具有自主知识产权的转基因新方法。利用该方法转化玉米合子胚,可直接获得转化种子。以东北春玉米区玉米自交系8902、Pa91、丹340作为转化受体,通过合子转化法进行抗草丁膦除草剂基因Bar的转基因研究。在获得的3 560份材料中,通过对T_1代种子苗叶面喷施草丁膦除草剂Basta,共获得153株抗性植株,抗性频率为4.3%。PCR鉴定阳性植株为102株,转化频率为2.87%。对PCR检测出的阳性植株进行自交获得T_2代,对材料继续进行抗性筛选,对抗除草剂表型的分离比率进行抗性遗传分析。     

玉米花粉管通道法转化脱水素BDN1基因

通过花粉管通道法将脱水素基因BDN1转入玉米自交系合344中,并对转化后代进行PCR和RT-PCR分子检测以及耐盐性功能鉴定,筛选耐盐性较高的转基因玉米新种质.结果表明,实验共获得88株T0代除草剂抗性植株,其中31株PCR检测呈阳性,14株RT-PCR检测呈阳性,对T4代转基因株系苗期进行300 mmol/L NaCl溶液的盐胁迫处理, 2个转基因株系耐盐性比对照提高两个级别.     

农杆菌介导向玉米茎尖导入HAL1基因的初步研究

选用玉米优良自交系郑58的茎尖为受体,研究以玉米茎尖为受体进行农杆菌转化体系的可行性。用农杆菌介导法将耐盐碱基因HAL1转入玉米中,获得70株转化苗,经过300 mg/L的除草剂(Basta)筛选,共获得9株转基因植株。进一步进行 PCR检测,其中6株表现阳性,转化率达8.57%。初步证明外源基因已经整合到玉米基因组中,以玉米茎尖作为受体孢子体的转化系统可用于基因转化。     

抑制ZmCol3基因表达调控玉米开花期

采用ZmCol3基因RNAi载体构建、农杆菌介导玉米遗传转化、转基因材料开花期表型鉴定等研究方法,评估抑制ZmCol3基因表达对玉米开花期的影响。转基因玉米基因组PCR结果证实,人工合成RNAi片段已成功整合到玉米基因组中。qRT-PCR结果表明,在不同转基因玉米株系中ZmCol3基因表达受到不同程度的抑制。温室转基因玉米开花期相关性状调查结果表明,抑制ZmCol3表达,可以将玉米抽雄、散粉和吐丝时间提前2~3 d。研究结果证实,ZmCol3具有调控开花期的生物学功能,抑制该基因表达进而缩短玉米开花期可以作为行之有效的方法应用到玉米熟期改良研究中。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

花粉管通道法将Bt-CPTI双价抗虫基因转入玉米自交系的研究

利用花粉管通道法将Bt-CPTI双价抗虫基因对优良玉米自交系进行遗传转化。采用组培和盆栽两种方法对大量t0代转基因种子进行卡那霉素抗性筛选,获得的卡那抗性植株进行PCR及PCR-Southern检测,初步证明外源目的基因已整合到玉米基因组中,PCR-Southern阳性率达到2.19%。     

一种简便大豆原位转基因方法研究

以萌发大豆幼苗顶芽为外植体,经纵切及农杆菌侵染后种植到大田中,转化植株用除草剂进行表型鉴定,存活植株进行PCR验证,并分析目的基因EPSPS在T2代转基因植株中的遗传情况;总计获得草铵膦涂抹表型鉴定阳性T0植株75株,草甘膦喷雾鉴定阳性T1植株65个,PCR测序阳性T1植株6个,PCR测序检测转化效率为0.14%;获得T2代PCR阳性植株52个,初步证明目的基因EPSPS能在子代中遗传;该方法能有效解决基因型依赖及再生植株困难等问题,缩短转化周期,为根癌农杆菌阶段的大豆遗传转化体系的优化与改良提供了参考。     

小麦 DA1基因家族成员的鉴定及其表达谱分析

泛素受体DA1在控制种子和器官大小上发挥着重要作用。本研究以中国春小麦为材料,采用生物信息学的方法对小麦 DA1基因家族成员进行了全基因组鉴定和分析,共鉴定到12个小麦 DA1同源基因（ TaDA1s）,分别位于2B、2D、4A、4B、4D、5A、5B和5D染色体上,亚细胞定位预测结果表明其位于细胞核中。系统进化分析发现, TaDA1s可分为 TaDA1、 TaDAR1和 TaDAR2三类。除TaDA1-2D1编码的蛋白只含有DA1-like结构域外,其他成员编码的蛋白均含有DA1-like、UIM和LIM结构域。启动子序列分析发现, TaDA1s的启动子区含有较多的响应激素、逆境以及与生长发育相关的顺式作用元件。通过公共的转录组数据和qRT-PCR试验验证, 发现 TaDA1s在不同组织中都有表达,在籽粒发育过程中,不同的小麦 DA1基因呈现不同的表达模式,暗示存在基因功能分化现象;脱落酸（ABA）能够抑制 TaDA1s的表达;在低温和盐胁迫条件下, TaDA1s基因表达有明显的差异。酵母双杂交和荧光素酶互补试验发现,TaDA1-2B、TaDAR1-5A和TaGW2存在转录自激活现象,且TaDAR1-5A与TaGW2有微弱的互作效应。本研究结果为进一步探究 DA1基因家族在小麦中的生物学功能奠定了基础。     

Proximate composition,energy content and physiochemical properties ofAfzelia africana andBrachystegia eurycoma seeds

The proximate composition, energy content and physiochemical properties ofAfzelia africana andBrachystegia eurycoma seeds were determined. The bulk density, reconstituability, foam properties and emulsification properties of flour samples in water, 1% saline and 1% alkali were studied. There were no significant differences (p0.05) in the proximate composition of seeds from different agroclimatic zones. The energy content of seeds were comparable to that of other legume seeds (5.7 kcal/g forA. africana and 4.5 kcal/g forB. eurycoma seeds). Foam properties ofB. eurycoma seeds were found to be better than that ofA. africana seeds in terms of foam volume and stability. Emulsification properties ofB. eurycoma seeds were also found to be better thanA. africana seeds suggesting thatB. eurycoma seeds would be more efficient in food systems requiring the formation of stable foams and emulsions. Protein solubility in alkali was found to be better than in water and in 1% saline. The bulk densities and reconstitution indices of flour samples from the two seeds were found to be similar.     

Molybdenum-enriched soybean seeds enhance N accumulation, seed yield, and seed protein content in Brazil

High soybean yields require large amounts of nitrogen (N), which can be obtained mainly from symbiotic N₂ fixation. However, the efficiency of this biological process can be limited by micronutrient deficiencies, especially of molybdenum (Mo). In Brazil, soybean generally responds positively to fertilization with Mo in soils of low fertility and in fertile soils depleted of Mo due to long-term cropping. The micronutrient can be supplied by seed treatment, however toxicity of Mo sources to Bradyrhizobium strains applied to seed as inoculant has been observed, resulting in bacterial death and reductions in nodulation, N₂ fixation and grain yield. Therefore, use of seeds enriched in Mo could be a viable alternative to exterior seed treatment, allowing elite inoculant strains of Bradyrhizobium to sustain high rates of biological N₂ fixation. We demonstrated the feasibility of producing Mo-rich seeds of several soybean cultivars, by means of two foliar sprays of 400 g Mo ha⁻¹ each, between the R3 and R5 stages, with a minimum interval of 10 days between sprays. As a result of this method, considerable increases in seed-Mo content were obtained, of as much as 3000%, in comparison to seeds obtained from plants which received no Mo. In field experiments performed in soils with low N content and without any N-fertilizer supply, inoculation of Mo-rich seeds produced plants with increased N and Mo contents in the grain and higher yields of total N and of grain. In most cases, Mo-rich soybean seeds did not require any further application of Mo-fertilizer.     

玉米灌浆期3种鳞翅目害虫的空间分布

采用网格式取样200株玉米,整株剖秆调查亚洲玉米螟、桃蛀螟和棉铃虫在玉米上的数量,用地统计学的方法分析和模拟它们在田间的水平分布;采用生态位理论分析3种害虫在玉米植株上的生态位和种间竞争。结果表明,亚洲玉米螟、桃蛀螟和3种鳞翅目害虫整体在玉米田中的水平分布分别适合球形、高斯、球形模型拟合,均属于聚集分布。Kriging插值模拟图显示,亚洲玉米螟和桃蛀螟为核心分布型;在垂直分布上,雌穗上3种害虫数量最多,占总虫量的69.82%。亚洲玉米螟的基础生态位宽度最大,在整株玉米上都可危害;桃蛀螟则主要在玉米中、上部;棉铃虫基础生态位最窄,只在雌穗附近危害。3种害虫在玉米茎秆上种间竞争激烈,异种害虫无法共存;雌穗上种间竞争程度小于茎秆,异种害虫可以共存。     

Dioclea grandiflora andDioclea sclerocarpa seeds. A nutritional study

A nutritional study ofDioclea grandiflora (Mucuna) andDioclea sclerocarpa, two legume seeds related toCanavalia which grow extensively in South America and are used as a human food source, has been carried out. Whilst both seeds, when fed to rats at a level equivalent to 100g seed protein kg^–1 diet gave poor nutritional performance, the anti-nutritional factors involved were apparently different. WithDioclea grandiflora, the presence in the seed of a soluble small molecular weight component, which caused food intake to be reduced to levels well below that required to meet minimum protein, energy, vitamin and mineral requirements, led to poor growth. This factor could be reduced substantially by exhaustive dialysis or by aqueous ethanol extraction of the meal. These procedures may have potential practical applications. In addition, the constitutent lectin, which was partially resistant in vitro and in vivo to degradation by gastrointestinal enzymes, also contributed to growth depression. WithDioclea sclerocarpa, a non-haemagglutinating pH 7 soluble factor was primarily responsible for the poor performance of rats. This factor could not be removed by exhaustive dialysis. The apparently poor protein digestibility observed may be due to increased secretion of endogenous nitrogen.     

病毒诱导的全新tae-miR9663的沉默影响叶片发育和籽粒大小

MicroRNA(miRNA)是一类长度为18~24nt的非编码小分子RNA,参与植物各种发育进程。tae-miR9663是新发现的在小麦幼苗、旗叶和籽粒中高表达的miRNA,但其生物学功能未知。为了探索taemiR9663的功能,通过人工合成tae-miR9663的小串联模拟靶标(short tandem target mimic,STTM),将其构建到大麦条斑花叶病毒(barley stripe mosaic virus,BSMV)载体上,利用病毒介导的基因沉默(virus-inducing gene silencing,VIGS)技术转染小麦宁春16五叶一心期的第5片叶,转染20d后观察叶片表型并取旗叶进行实时定量PCR,成熟时观察种子大小。叶片表型观察结果表明,与BSMV:00相比,接种BSMV:STTM-taemiR9663的9株幼苗中出现4种叶片表型,即第6片叶有白点或白条纹,旗叶(第7片叶)有白点或白条纹,第6片叶边缘有锯齿状,旗叶叶尖处有皱缩。实时定量PCR分析结果表明,STTM-tae-miR9663过表达植株的tae-miR9663表达丰度下降,说明BSMV-VIGS技术可通过过表达STTM有效地沉默内源miRNA。成熟种子大小观察结果表明,与BSMV:00比较,接种BSMV:STTM-tae-miR9663的植株种子的长和宽均减小。     

N+离子注入枯草芽孢杆菌选育小麦全蚀病菌高效拮抗菌

为了进一步提高枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)AZ菌株的拮抗性能,获得生防效果更好的菌株,利用低能N+离子束注入枯草芽孢杆菌AZ菌株进行诱变,并通过平板对峙培养等方法对诱变处理后的菌株进行筛选.结果获得AZ20-14、AZ40-13和AZ60-10三株对小麦全蚀病菌具有较强拮抗作用的正突变菌株.对峙培养结果表明,AZ20-14、AZ40-13和AZ60-10对小麦全蚀病菌菌丝生长的抑制效果均高于AZ菌株,菌丝生长抑制率分别为79.11％、71.71％和72.74％.经传代实验证明,AZ20-14、AZ40-13和AZ60-10的遗传性较为稳定.通过室内盆栽试验的方法研究了3个诱变菌株对小麦全蚀病菌的防治效果.结果显示,小麦种子经枯草芽孢杆菌AZ、AZ20-14、AZ40-13和AZ60-10的菌液浸种处理后,对小麦全蚀病防治效果依次为49.76％、58.52％、31.19％和51.66％.综合分析认为,经低能N+离子束注入后筛选获得的AZ20-14菌株不仅对小麦全蚀病菌的菌丝生长具有较好的抑制作用,而且能降低全蚀病的发病程度扣促进麦苗的生长.     

小麦隐性核不育保持系表达载体的构建及拟南芥遗传转化

利用小麦杂种优势能够创制稳定的雄性不育系。相比于细胞质雄性不育系和光温敏雄性不育系,细胞核雄性不育具有育性稳定、易恢复、不受环境影响等特点。小麦隐性核不育基因 ms1的克隆以及杂交制种技术（hybrid seed production technology,SPT）的开发,为雄性不育的保持和杂种优势利用奠定了基础。本研究将小麦花粉育性恢复基因 Ms1、花粉致死基因 ZmAA1、红色荧光蛋白基因 DsRed2及其特异性启动子和终止子连接到表达载体pGEII上,转化野生型拟南芥,得到6株转基因拟南芥。通过荧光显微镜观察拟南芥种子,发现野生型拟南芥种子表面平滑,不能发出红色荧光;而转基因种子表面呈现颗粒状,能够发出红色荧光。这说明表达载体构建成功,并能够在拟南芥中成功表达。这为创制人工小麦隐性核不育系奠定了理论和材料基础。     

大麦醇溶蛋白启动子HorD的克隆及其种子特异性表达分析

种子特异性启动子的克隆和功能分析不仅有助于阐明作物种子发育和胚乳特异性基因的表达调控机制，也是进行作物品质改良和种子生物反应器在内的植物基因工程改造的基础。本研究从大麦品种Golden pormise中克隆到大麦胚乳特异性启动子HorD，生物信息学分析表明，其具备启动子的基本元件，如A-box、TATA-box、CAAT-box等，此外还含有胚乳特异性表达所需要的元件Prolamin-box。为验证HorD启动子的表达特性，以pU1300载体为骨架，将HorD启动子和新型冠状病毒（SARA-CoV-2）刺突蛋白基因LPS通过双酶切连接的方式构建表达载体phorD-LPS，并利用农杆菌介导的遗传转化试验验证其种子表达特性。结果表明，HorD启动子能驱动LPS基因在转基因大麦各组织中表达，但在根、茎、叶及颖壳中表达量较低，在种子中表达量较高。这说明HorD启动子可以驱动外源目的基因在大麦种子中特异高效表达。