不依赖基因型的高效玉米遗传转化体系的建立

玉米遗传转化严重依赖于受体基因型,目前绝大部分商业化玉米骨干自交系的遗传转化仍然十分困难。Baby boom (Bbm)和Wuschel2 (Wus2)是植物干细胞发育中的2个关键基因,调节这2个基因的时空表达可以有效提高植物遗传转化效率。本研究以多个我国玉米骨干自交系为受体材料开展转化效率测试,发现虽然Bbm和Wus2的超表达可以显著提高转化效率,但对玉米的生长发育具有不利影响。本研究开发了一种新型辅助转化技术,在辅助载体中加入致死基因表达元件,并调节2个基因的时空表达。结果表明该辅助载体和目标载体混合转化时,不但可以在T0代成功获得不含Bbm和Wus2辅助载体的正常生长发育的优质转化苗,还显著提高转化效率(平均达19.5%)。本研究成功建立和完善了一套不依赖基因型的高效玉米遗传转化体系,为提高生物育种效率和精准改良提供了有力支持。     

我国北方香型粳稻资源遗传多样性及其香味基因Badh2的等位基因分析

为了解我国北方香型粳稻资源遗传背景,利用SNP分子标记对54份香型粳稻和8份非香稻资源进行遗传多样性分析,并对香味基因Badh2进行等位基因分析.1K SNP分子标记基因分型结果共检测出2 244个等位位点,62份材料的相似系数为0.18～0.99,平均系数为0.81.聚类分析结果表明:62份材料共分为3个类群(相似系数为0.82),然而类群并未按不同地域完全分开,其中只有第一类群材料大多来自吉林省.利用已开发的香味关联分子标记,鉴定54份香稻资源的Badh2基因等位变异类型,发现2份资源具有新等位变异,大部分材料为第7外显子和第2外显子变异类型.以上结果表明,我国北方香型粳稻资源的遗传距离较近、遗传多样性较低,这可为北方香型粳稻资源研究及香稻育种亲本选配提供参考依据.     

基于iTRAQ技术的干旱胁迫下玉米苗期蛋白质组学研究

采用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术,对干旱胁迫条件下苗期玉米的蛋白质组学变化进行分析。结果表明,共检测到玉米幼苗中的207个蛋白在干旱胁迫后发生了显著的丰度变化。根据蛋白注释情况可将这些蛋白归入信号传导、渗透调节、蛋白合成与折叠、ROS清除、膜运输、转录相关、细胞结构与细胞周期、脂肪酸代谢、碳水化合物与能量代谢、光合作用与光呼吸等代谢途径。干旱胁迫后,涉及光反应和呼气作用的差异蛋白多表现为丰度上升;涉及碳水化合物及蛋白质合成差异蛋白多表现为丰度下降;与渗透调节相关的脱水蛋白、脯氨酸代谢和渗透胁迫相关的蛋白酶则显示为丰度上升。干旱胁迫还能导致植物体内活性氧大量产生,活性氧清除相关的酶类也会发生明显的丰度上升。根据研究结果推测,玉米苗期主要通过降低植株生长速率、减少水分散失、清除自由基等多种方式维持其在干旱胁迫条件下的生长发育过程。     

高油酸转基因大豆HOA_(80)对生物多样性影响的检测

对生物多样性影响的检测是转基因植物环境安全评价体系中一个重要的环节,也是转基因植物是否会产生环境潜在风险的重要评估指标。本试验研究了高油酸转基因大豆HOA80、受体大豆SW80和对照大豆吉育71对大豆田昆虫种类、指示昆虫(龟纹瓢虫、大豆蚜虫和大豆食心虫)种群数量、大豆主要病害(花叶病毒病、霜霉病和胞囊线虫)和大豆根瘤的影响。结果表明:高油酸转基因大豆HOA80、受体大豆SW80和对照大豆吉育71相比,对大豆田昆虫种类及指示昆虫种群数量消长的影响无差异;对大豆主要病害和大豆根瘤菌影响也无差异;说明高油酸转基因大豆HOA80对农业生态环境没有潜在风险。     

转AtGA2ox1基因玉米自交系和杂交种的耐旱性分析

AtGA2ox1基因是调控赤霉素代谢的关键基因。以3个AtGA2ox1基因转化体回交转育玉米自交系和配制的杂交组合为研究材料,系统开展玉米自交系和杂交种的耐旱性分析。结果表明,3个转化体在回交转育过程中,多世代间遗传稳定。苗期不同转化体玉米在干旱胁迫24 d后复水仍能正常生长;对照材料胁迫后叶片卷曲至萎蔫,复水后无法恢复生长。通过对丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等生理生化指标的跟踪监测发现,干旱胁迫条件下转基因玉米的MDA含量低于对照约20%;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性高于对照20%,降低玉米细胞膜氧化损伤来增强转基因玉米耐旱胁迫能力,与玉米耐旱表型一致。成熟期干旱条件下,对照玉米果穗变小,穗长变短,穗重减轻。转基因杂交种的粒重和百粒重显著高于对照,其中杂交种NKYGA09*X923-1百粒重高于对照杂交种21.21%,表现出潜在的育种价值。     

淀粉合成相关酶启动子的研究进展

淀粉是禾谷类作物子粒中的主要储藏化合物,广泛应用于化工、医药、纺织、造纸和建筑等领域。随着淀粉需求量的急剧增加,如何提高作物淀粉含量及改良淀粉品质是各个领域研究的热点。基因工程技术改良作物具有短时、高效的特点,是目前培育高淀粉品种的重要手段。淀粉合成是个复杂的代谢过程,受多种酶的调节,启动子作为基因表达的重要调控元件,在淀粉合成中起着至关重要的作用。随着基因工程的发展,经常需要高活性、特异性驱动异源蛋白表达的载体,如何选择合适的启动子是驱使外源基因高效、特异表达的关键,也是培育安全转基因作物的首要问题。文中综述了淀粉合成相关酶启动子的研究进展,旨在为从基因调控水平上提高淀粉含量及改良淀粉品质等方面的研究提供理论参考。     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆及其功能验证

【目的】从土壤宏基因组中克隆新的抗草甘膦新基因,并对其功能进行验证,为培育抗除草剂转基因新品种奠定基础。【方法】利用被草甘膦污染的土壤建立宏基因组文库,经筛选从中成功克隆了一个新的具有草甘膦抗性的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)基因(命名为soilA)。构建了Prrn启动子驱动soilA基因的原核表达载体pSYTH-soilA,将其导入大肠杆菌进行原核草甘膦抗性试验,构建了35S启动子驱动soilA基因的植物表达载体pC330E,利用农杆菌介导法转化烟草,并对经PCR和胶体金试纸条鉴定的转基因烟草植株进行草甘膦耐受能力检测。【结果】序列分析表明,所获得的soilA基因长1 347bp,编码448个氨基酸,经BLAST分析,结果表明其属于ClassⅡ型EPSPS基因家族。原核表达soilA可使受体菌具有耐受1 200mmol/L草甘膦。构建soilA植物表达载体pC330E,通过农杆菌介导法将其导入烟草,经PCR和胶体金试纸条检测共获得107株阳性烟草植株,经过喷洒试验获得了3株高耐受草甘膦植株,这3株转基因烟草最高可耐受200mmol/L草甘膦。【结论】新克隆的编码EPSPS的soilA基因能够提高受体材料的草甘膦耐受能力。     

抗除草剂转基因玉米快速有效鉴定方法的建立

以含草铵膦乙酰转移酶基因(phosphinothricin acetyl transferase gene,bar)为筛选标记的抗除草剂转基因玉米为研究材料,通过叶片喷雾法和叶片离体平板培养法试验,建立快速有效鉴定转基因玉米的方法,并探索可有效区分转化和非转化植株的筛选剂剂量。研究结果表明:这两种方法都能快速、有效、方便地鉴定抗除草剂转基因玉米;2000mg/L草铵膦叶片喷雾和培养基中含有5mg/L草铵膦叶片离体培养可快速有效区分是否转入bar基因。通过Bar试纸条分子检测法验证了该鉴定方法的准确性。该鉴定方法的建立为快速有效的筛选大量转基因材料节约大量时间和经费。本研究建立的鉴定方法在转基因材料鉴定和转基因安全评估中具有重要意义。     

利用F2:3群体对玉米花期相关性状的QTL分析

以玉米自交系四287与四144为亲本的188个F_2:3家系为材料, 考察玉米花期相关性状, 并利用该群体的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。结果表明, 共检测到11个与玉米花期相关的QTL, 包括与抽雄期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为21.9%和13.6%;与散粉期相关的3个QTL, 位于第1、3和第8染色体上, 贡献率分别为14.8%、21.0%和18.5%;与吐丝期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为16.5%和20.1%;与散粉-吐丝间隔期相关的4个QTL, 位于第1、6、7和第8染色体上, 贡献率分别为23.5%、25.3%、28.9%和20.9%。这些QTL的基因效应以部分显性和显性为主。