莴苣叶绿体转化体系的初步建立

作为人们广泛食用的叶用蔬菜,莴苣(Lactuca sativa L.)一直被科学家认为是一种理想的植物生物反应器平台。本研究首先以生产上常用的两个莴苣品种美国大速生(Grand Rapid)与香港玻璃生菜(Hong Kong Glass)的叶片为外植体,放置在添加不同激素成分的培养基中诱导再生小芽,在生根培养基上生根后即建立了组织培养再生体系;依据两个莴苣品种在不同培养基中的诱导再生率、出芽效率和生根率,确定表现较好的品种美国大速生作为后续叶绿体遗传转化外植体的供体。其次,根据莴苣叶绿体基因组16S-trnI-TrnA-23S区域的序列,设计特异引物,利用PCR扩增技术获得上述区域的部分片段,并作为同源重组序列插入T载体中;在同源重组序列中的Ecl136Ⅱ酶切位点处,插入带有绿色荧光蛋白基因(gfp)和aadA抗性筛选基因的化学合成表达框,构建适合莴苣叶绿体转化的特异表达载体PTLE,其中表达框内为gfp基因,壮观素酶抗性基因(aadA)具有壮观霉素和链霉素抗性。最后,利用基因枪轰击法将PTLE载体转化到莴苣叶绿体基因组中,在含有30 mg/L壮观霉素的培养基中进行两轮抗性筛选后,PCR分子检测和绿色荧光观察证明:获得的莴苣叶绿体转化植株仍处于杂合状态,还未达到完全同质化的程度。上述研究结果表明,已经初步建立了莴苣叶绿体的遗传转化体系,为进一步获得同质化纯合体和后续的植物生物反应器研究与开发提供了基础资料。     

紫花苜蓿转基因研究进展

作为生物技术领域的前沿,转基因技术已在多种植物上取得重大进展。紫花苜蓿（Medicago sativa）是公认的优质牧草,通过转基因技术改良其遗传性状,提高其产量、抗性、品质等重要农艺性状已成为研究热点。本研究围绕与生产实践密切相关的非生物胁迫、生物胁迫、除草剂抗性、品质改良和生物反应器5个方面,归纳总结了近期紫花苜蓿转基因研究进展,并根据转基因紫花苜蓿的生物安全性和研究中存在的问题,分别提出了针对性建议并为今后的研究指明了方向,以期为我国紫花苜蓿的转基因基础研究和应用开发提供有益信息。     

乙酶合剂对东北春玉米干物质积累和茎秆形态的化学调控

在高密度条件下,研究东北春玉米6叶期叶面喷施乙酶合剂对玉米生长发育的影响。结果表明：乙酶合剂可以缩短穗位以下基部节间长度,降低株高和穗位高,增加茎秆强度,增强玉米植株的抗倒伏能力,调解干物质的积累与分配过程,促进干物质向子粒中转移,提高经济系数,提高产量。     

粳稻发芽期耐碱性的QTL检测

 以粳粳交高产106/长白9号的200个F2:3株系为作图群体,在0.15% Na2CO3溶液碱胁迫下,进行了水稻发芽率及其相对碱害率的鉴定评价,并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻发芽率及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTL)检测。结果表明,在F3株系群中水稻发芽率及其相对碱害率均呈单峰接近正态的连续分布。共检测到碱胁迫下与水稻发芽率相关的QTL 7个,对表型变异的贡献率范围为4.05%～12.61%,其中位于第6染色体RM225-RM204区间的qGC 6和位于第9染色体RM219-RM3700区间的qGC 9对表型变异的贡献率分别为12.61%和10.85%。共检测到与水稻发芽率相对碱害率相关的QTL 6个,对表型变异的贡献率为4.82%～28.07%,其中位于第2染色体RM29-RM221区间的qRGC 2、位于第6染色体RM225-RM204区间的qRGC 6 1、位于第9染色体RM219-RM3700区间的qRGC 9和位于第12染色体RM260-RM3226区间的qRGC 12对表型变异的贡献率较大,分别为28.07％、15.35％、15.61％和18.91％,为主效QTL,但其相应的区间距离均较远,需要进一步深入研究。所检测的QTL增效等位基因主要表现为部分显性和超显性。     

耐盐碱基因OsMYB56转化水稻的研究

MYB转录因子参与植物对外界逆境胁迫反应的调控,为提高水稻的耐盐性,本研究对水稻OsMYB56基因进行了生物信息学分析,利用RT-PCR技术克隆了水稻耐盐碱基因OsMYB56,构建了植物表达载体pCAMBIA3300-Os MYB56,并通过农杆菌介导法将OsMYB56基因导入水稻中,以进一步研究其功能。对转化植株进行PCR、RT-PCR、Southern杂交及Bar蛋白试纸条检测,证明OsMYB56基因已整合到水稻基因组中。本研究所获得的转基因水稻材料对水稻耐盐碱育种具有重要的意义。     

RNAi介导SMV-P3基因沉默增强大豆对花叶病毒病的抗性

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus, SMV)病是我国各大豆主产区最重要的病害之一,严重影响大豆产量和籽粒外观品质。培育抗病品种是防治该病最经济有效的措施。本研究基于植物介导RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术,将编码参与SMV运动和影响宿主域范围的P3蛋白基因RNAi片段导入栽培大豆品种,研究RNAi介导SMV-P3基因沉默对大豆抗SMV的影响。Southern杂交检测结果表明,外源RNAi片段以低拷贝的形式(1~4个)整合至大豆基因组中。对T1~T3代转基因大豆喷施除草剂和PCR鉴定结果表明,外源T-DNA插入片段在转基因大豆不同代际间能够稳定遗传。对T2和T3代转基因大豆接种SMV鉴定结果表明,转基因大豆对我国大豆产区主要流行SMV株系SC-3较非转基因对照受体品种Williams 82和SN9的抗性水平显著提高,病情指数降低至4.37%~18.51%,且抗性能够稳定遗传。综上所述,RNAi介导SM-P3基因沉默能够显著提高转基因大豆对SMV的抗性水平。     

获得转反义PEP基因超高油大豆新材料

利用基因工程技术进行植物高油育种,是当前国际上植物基因工程研究的热点之一.大豆是世界上植物油和植物蛋白质最重要的来源,随着人们生活水平的不断提高和养殖业的迅速发展,我国高油大豆需求量急剧增加.在不增加大豆面积的前提下,提高单位面积含油量的重要手段之一就是培育栽培高油大豆品种.由此,从2000年作者利用农杆菌介导法将反义PEP基因导入大豆的基因组,相继获得了转基因大豆植株,经多代连续筛选、鉴定,获得了稳定的超高油（脂肪25%）大豆品系.本研究首次报道利用基因工程手段大幅度提高大豆含油量.     

转chi和rip双价基因大豆抗疫霉根腐病评估

大豆疫霉根腐病(phytophthora root rot,PRR)是由大豆疫霉菌(Phytophthora sojae)引起的一类世界性大豆病害。培育抗病品种是控制病害发生,减少大豆产量损失最为经济有效的措施。本研究采用农杆菌介导转化法,将菜豆几丁质酶基因chi和大麦核糖体失活蛋白编码基因rip导入栽培大豆品种,获得对大豆疫霉菌1号生理小种抗性显著提高的转基因大豆。Southern杂交表明,外源基因以寡拷贝形式整合至大豆基因组中。连续多代(T1~T4)喷施草丁膦和PCR跟踪检测表明,外源基因在转基因大豆不同代际间能够稳定遗传。采用下胚轴伤口接种法,对T3和T4代转基因大豆接种鉴定表明,转基因大豆接种死亡率为6.0%~15.0%,均显著低于对照受体品种沈农9号(93.33%~94.44%)和Williams82(41.18%~56.25%),表明chi和rip双价基因过表达显著提高了转基因大豆抗PRR水平。农艺性状分析表明,转基因大豆在生育期、株高、分支数、节数、叶形、花色、结荚高度、和百粒重等方面与对照受体品种没有显著差异。本研究将chi和rip双价基因转入大豆中,显著提高了转基因大豆对PRR的抗性,对大豆PRR抗性育种工作具有重要的意义。     

苏打盐渍土节水灌溉水稻高产栽培效益

针对松嫩平原盐渍土地下水逐年减少的生态问题,节水灌溉水稻对效益的影响是目前盐碱地种植水稻的关键技术。我们为了减少模拟和大田的差异,直接采用大田试验,通过在返青期、分蘖期、抽穗期和灌浆期的不同生育期进行节水处理和跟踪测定以及成熟期的产量测定。结果表明,分蘖期水分利用率最高为0.378 kg/m3,产量最高10 548.6 kg/hm2;抽穗期节水量最高节水1 950.6 m/hm2;不同时期节水共477.67 m3;分蘖期的籽实产量最高,高于CK28.06%;渗漏量返青期和分蘖期比CK减少17.28%,抽穗期和灌浆期比CK减少18.52%,田间耗水量最小的处理2渗漏量占耗水总量的71.04%;分蘖期节水效益最高为14 676.48元/hm2;节水增产高效率期在分蘖期。对提高盐渍土地区水分利用效率以及节源增效有重要意义。