大豆遗传转化技术研究进展

近年来,随着植物基因工程的快速发展,利用转基因技术进行大豆分子育种和基因功能研究成为一种重要手段。现阶段大豆转基因的研究重点主要集中在大豆遗传转化的方法和建立高效、稳定地遗传转化再生体系方面。本文对大豆遗传转化相关方法、转化再生体系及转化效率相关的因素进行了阐述,为大豆遗传转化及转基因新品种培育等相关研究提供参考。     

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。     

耐旱基因cspB转化大豆的研究

为提高大豆的耐旱性,本研究根据大豆偏爱的密码子将来源于枯草杆菌抗旱相关基因cspB序列进行了优化,并构建了植物表达载体pCAMBIA3301-cspB,利用农杆菌介导法将cspB基因导入大豆栽培品种Bert中。用于遗传转化子叶节外植体共3 800个,经PCR和Southern鉴定,并结合PPT抗性筛选,共获得了95棵阳性转基因植株,转化率为2.5%。经初步筛选,获得了7份耐旱性较好的转基因大豆新材料。这些材料将进一步用于耐旱转基因大豆新品种培育工作。     

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。     

农杆菌介导的大豆转基因研究进展

植物基因工程是大豆遗传改良的的重要途径.近几年来转基因植物与日俱增,转化方法也得到了快速的发展.本文综述了农杆菌介导的大豆遗传转化体系及其优缺点,分析了影响转化效率的因素,介绍了农杆菌介导的转基因大豆研究成果.通过对不同方法的比较,结果表明农杆菌介导法是目前大豆转基因中发展较为成熟的方法,但转化体系有待于进一步的优化,从而提高转化率.     

水稻热激蛋白基因HSP90转化大豆的研究

由于干旱和盐碱化的严重影响,我国大豆生产受到很大限制。为了提高大豆的抗旱性,培育抗旱转基因大豆新品种,利用农杆菌介导的子叶节遗传转化技术体系,首次将水稻热激蛋白基因HSP90导入大豆受体材料Bert中,通过HSP90在大豆中过表达,获得了耐旱转基因大豆新材料。本试验中4 000个子叶节外植体用于遗传转化,再生转化苗经PCR和Southern杂交鉴定结合PPT抗性筛选(bar为筛选标记),共获得128棵阳性转基因植株,转化率为3.2%。经初步筛选,获得15份耐旱性较好的材料,其耐旱性显著优于对照。研究结果为进一步筛选耐旱转基因大豆新材料奠定了较好的基础。     

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。     

转基因技术在大豆育种中的应用

获得转基因植株是植物基因工程的基础,但是由于转化效率较低,在转基因的过程中通常需要一个有效筛选细胞和组织的手段,于是选择标记基因被广泛应用.然而,选择标记基因的使用,存在生物安全性和环境安全性隐患.因此,建立一个安全高效稳定的大豆转化体系,是改善大豆产量、品质、抗逆能力,培育新型大豆品种的保障.该文综述了新型标记基因在...     

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。     

Bar基因及转Bar基因水稻的研究和利用

Ｂａｒ基因是广泛应用于基因工程育种中的除草剂抗性基因,也是遗传转化中的标记基因。综述了Ｂａｒ基因的作用机制、Ｂａｒ基因在转基因植物中的表达和遗传及其对转基因水稻农艺性状的影响,讨论了转Ｂａｒ基因水稻在杂种优势利用中的途径和前景     

大豆自噬关键基因GmATG8c在氮高效、高产转基因新品种培育中的应用研究

氮素利用效率关键基因的分离和鉴定对于利用转基因技术进行氮高效、高产作物新品种的培育具有重要意义。课题组从大豆中分离鉴定了细胞自噬关键基因GmATG8c,并分别在转基因大豆和拟南芥中开展了对该基因的功能分析,证明GmATG8c在氮高效、高产转基因大豆新品种培育中具有重要价值。文章对相关进展进行了全面总结。     

转TaDREB3基因大豆的品质等同性分析

将抗逆基因TaDREB3转入大豆品种东农50,得到3个稳定遗传的株系,并将T4代株系种子播于大田中。对3个转TaDREB3基因株系及非转基因对照株系的种子分别进行蛋白质含量、油份含量、脂肪酸含量、异黄酮含量等品质性状的等同性分析,研究转化外源基因TaDREB3后大豆原有品质性状是否有改变。结果表明：3个转基因株系和对照植株相比,蛋白质含量、油分含量和脂肪酸含量均没有显著性差异;转基因株系1的大豆黄素虽然和对照差异显著,但是异黄酮总含量和对照没有显著性差异。说明TaDREB3基因的导入并没有改变大豆的品质性状。     

农杆菌介导的大豆植株整体转化

农杆菌介导的植物整体转化法主要以植物的分生组织和生殖器官作为外源基因导人的受体,通过真空渗透法、浸蘸法及注射法等方法使农杆菌与受体材料接触,以完成可遗传细胞的转化,通过抗生素筛选和分子检测鉴定转基因植株后代.以大豆幼苗的顶端生长点和叶腋生长点为靶点,通过农杆菌介导的整体转化法--注射法进行转录因子DREB1C基因的遗传转化,最终获得6株T0代PCR阳性转基因植株,转化率为9.2%.T1代植株的PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定结果表明获得1株阳性植侏,DREB1C基因以单拷贝形式整合于大豆基因组中,在200 mmol·L-1NaCl胁迫条件下在转录水平得到成功表达.该方法克服了大豆组织培养再生难、转化率低的缺点,是一种高频、简单、快捷的非组培遗传转化途径.     

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。     

农杆菌介导的大豆遗传转化研究进展

植物基因工程是大豆遗传改良的重要途径。农杆菌介导法是大豆遗传转化的重要方法之一,许多实验室应用该方法得到了转基因大豆,但目前使用该方法进行转化的效率还比较低,尚需深入研究。综述了农杆菌介导的大豆遗传转化的分子机理,常用转化体系及其优缺点并分析了影响转化效率的因素,同时对今后研究的重点进行了讨论。     

大豆炸荚基因GmAGL8的转基因鉴定与功能初探

炸荚是大豆的一种自然特征属性,是影响大豆产量的重要因素之一。本研究以前期获得的转大豆炸荚相关基因GmAGL8的T_1代植株为材料,继续繁育获得T_2和T_3代;采用PCR和RT-q PCR检测方法对转基因植株进行基因遗传稳定性和表达情况分析;并以野生型中黄10号为对照,对大豆炸荚性状进行了鉴定分析。结果表明:转基因植株阳性率T_1代为87.5%,T_2和T_3代均达到100%,说明GmAGL8基因已基本能够在转基因后代中稳定遗传。RT-q PCR检测结果显示,转基因植株中GmAGL8基因的相对表达量都明显高于非转基因植株,且各转基因植株之间表达量具有差异性。对T_1、T_2和T_3代植株炸荚率进行了统计,不同世代转基因大豆的平均炸荚率为9.09%,而非转基因大豆炸荚率为83.3%,转基因与非转基因大豆之间炸荚率存在显著差异。综上所述,GmAGL8基因已基本实现在大豆转基因后代中稳定遗传并正常表达,表型鉴定结果初步证明了GmAGL8基因与大豆炸荚性状相关。     

农杆菌介导法将Bt(cryⅠA)基因导入大豆的研究

构建含有Bt(cry Ⅰ A)基因的植物表达载体pCAMBIA3300-Bt,以大豆子叶节为受体,通过农杆菌介导法将Bt基因导人大豆品种黑农37中,获得转基因植株.并进行人豆的再生和遗传转化系统优化的研究,以获得较高的转化率.结果表明:在6-BA浓度为1.7 mg·L-1时,丛生芽分化率最高,确定该品种大豆在从生芽分化阶段的草铵膦筛选浓度为3.5 mg·L-1获得转化质粒pCAMBIA3300-Bt的转基因植株,其中T1代PCR阳性植株19株.采用real-time PCR的方法对T1代抗性植株进行Bt基因的转录水平的分析,初步证明Bt基因已整合到受体大豆的基因组内.     

大豆品质改良的基因工程育种概况

通过基因工程育种改良的大豆遗传性状,使其具有更高的营养价值和经济价值,已成为当今大豆遗传育种研究的热点.已经成功选育了多种品质性状优良的转基因大豆材料或品系,包括高油酸大豆,高亚麻酸大豆,高含硫氨基酸大豆,高赖氨酸大豆等.本文综述了大豆品质改良的基因工程育种进展,对当前已获得的转基因大豆的品质性状特点作了介绍.     

HSSP基因植物表达载体构建及其对大豆的遗传转化

大豆中含硫氨基酸匮乏,限制了大豆的营养价值和商业价值。为了提高大豆的含硫氨基酸含量,利用人工设计合成的高含硫氨基酸贮藏蛋白基因(HSSP)转化大豆。以载体p TF101.1为骨架,构建植物表达载体p TFGS,利用农杆菌介导法转化大豆品种东农50,经PCR及试纸条检测,获得转基因大豆16株,基因的转化效率为1.94%。对转基因大豆株系GSDL5进行组织特异性分析,结果表明,HSSP基因在种子中超量表达,而在其它组织部位仅有微量表达。采用接头PCR方法对株系GSDL5基因组插入位点侧翼序列进行克隆,获得与大豆基因组序列匹配的436 bp侧翼序列,HSSP基因插入2号染色体基因的非编码区。经研究,获得了遗传背景明确的,仅在大豆种子中超量表达HSSP的转基因株系GSDL5。     

转NPR1和CHR3抗病基因提高大豆对疫霉根腐病抗性研究

为检测GmCHR3和广谱抗病基因NPR1双抗基因转化到大豆吉林30中的遗传稳定性和抗病能力,从而为培育出抵抗疫霉根腐病大豆新品种提供有效参考,以大豆品种吉林30转CHR3抗病基因转化品系JL30+GmCHR3为目标受体材料,以吉林30为对照受体材料,利用农杆菌介导法将NPR1导入受体中.利用常规PCR检测基因转化情况,利用Southern杂交和qRT-PCR技术分别鉴定JL30+GmCHR3受体和双抗基因转化株系T1和T2代中两个基因的整合和表达情况,采用下胚轴侵染法鉴定转基因大豆植株对疫霉根腐病的抗性.PCR研究结果显示:转化元件的启动子35s、终止子Nos、筛选标记基因Bar以及目的基因NPR1全部转入到受体基因组中;NPR1基因以单拷贝的形式在转化植株中完成整合;NPR1基因在大豆植株根、茎和叶中均有表达,其中T1代株系在3个部位的相对表达量分别是2.732,1.614和3.316,T2代株系的相对表达量分别是2.936,2.084和3.864;NPR1基因在各组织中的相对表达量为茎＜根＜叶.CHR3和NPR1双抗基因转化株系对疫霉根腐病表现为高抗,NPR1单抗基因转化株系表现为中抗,非转基因吉林30植株表现为感病.结果说明大豆吉林30转入双价抗病基因GmCHR3和NPR1可以增强其对疫霉根腐病的抗性.