β-胡萝卜素加强的转基因水稻培育

为了使水稻种子积累维生素A的前体——β-胡萝卜素,将人工合成的来源于欧文氏菌的八氢番茄红素脱氢酶基因(crtI)和来源于玉米的八氢番茄红素合酶基因(psy)导入水稻中,且在水稻胚乳中特异性表达。结合PCR和Southern blotting的检测结果,从psy/crtI转化植株中分离得到1个外源基因单拷贝插入且无选择标记(Marker-free)的纯合转基因家系ky1-4。通过热不对称交错PCR(Tail-PCR)分离得到ky1-4的T-DNA插入位点右边界的侧翼序列,结合Southern blotting检测结果推测该插入位点位于水稻第11号染色体上。超高效液相色谱(UPLC)分析结果表明,psy/crtI转化水稻植株种子中β-胡萝卜素含量为(1.99±0.11)~(4.41±0.30)μg/g,其中ky1-4家系β-胡萝卜素的含量为(3.11±0.08)μg/g。     

水稻胚乳特异表达启动子DXCP35的克隆及功能鉴定

根据水稻全生育期基因表达谱芯片数据库找到1个在水稻胚乳特异表达的基因,命名为DX35,用PCR技术从水稻品种明恢63基因组中克隆得到其上游1 356bp长度的启动子DXCP35。将DXCP35与β-glucuronidas(GUS)报告基因融合后,经根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化获得转基因水稻阳性植株,通过组织化学染色法证明DXCP35是1个胚乳特异表达启动子。对其进行5′端缺失分析,构建了6个缺失载体,通过验证缺失载体的表达谱,证明308bp长度的启动子就足以维持胚乳特异表达模式。     

1个新水稻组成型启动子的克隆与功能鉴定

根据基因芯片数据库和RT-PCR验证得到1个高活性的水稻组成型表达基因(TIGR Locus:LOC-Os07g34589),用PCR技术从籼稻品种明恢63基因组中克隆得到其上游启动子PSUI1,长度为1 941bp;将其与β-glucuronidase(GUS)报告基因融合构建植物表达载体DX2181b-PSUI1,利用玉米Ubiquitin启动子融合GUS报告基因构建表达载体DX2181b-PUbi作为对照,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将DX2181b-PSUI1和DX2181b-PUbi转化粳稻品种中花11。组织化学染色表明,含DX2181b-PSUI1的转基因植株中,GUS基因在幼苗期叶片、叶鞘、根,抽穗期叶片、叶鞘、茎秆、颖壳、雄蕊和成熟期的叶片、叶鞘、茎秆、胚、胚乳中均有表达,说明PSUI1为组成型启动子。对GUS表达活性进行定量分析表明,PSUI1启动子的活性约为玉米Ubiquitin启动子活性的1/3～1/2,但是PSUI1表现出了更好的表达稳定性。     

连续回交对消除农杆菌介导转化引起水稻体细胞变异的影响

农杆菌介导的转化引起许多体细胞变异, 影响了转基因植物的农艺性状。因此, 转基因作物的培育需要大量的T₀代再生植株。在本研究中, 我们将转基因水稻株系与原始品种连续回交, 然后评价其回交后代的表现, 消除体细胞变异, 恢复转基因亲本的农艺性状。回交的供体亲本是3个转基因水稻株系, 分别带有来自于苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗虫基因。与原始品种连续回交至BC₃F₁代, 每代BC_nF₁单株再自交两代, 同时对各个世代进行抗虫性选择。通过发芽试验获得转基因纯合的BC_nF₃株系, 在室内抗性试验中, 所有的BC_nF₃纯合株系都能杀死100%的幼虫。在田间试验中, 这些株系的单株产量明显高于供体亲本, 大部分农艺性状与原品种没有显著的差异。这些结果说明连续回交能够在很大程度上恢复转基因水稻株系的农艺性状, 从而减少转基因育种过程中所需的工作量。     

DNA shuffling技术改造Bt基因的水稻转化研究

本试验挑选了以cry1Ab、cry1Ac、cry9C、cry1C和cry2A等5个基因经DNA family-shuffling改造后的不同组的14个杀虫活性有显著提高的重组胁基因，通过农杆菌介导法转入水稻品种中花11中。各基因均获得80棵以上独立转化植株，通过对转化植株的PCR阳性检测，获得了约75％的阳性单株。Southern结果显示转化植株的拷贝数分别是1～12不等，单拷贝率为12％；Northern分析其表达量，结果显示除了很少发生基因沉默外其余单株均表达了胁基因，但是植株间表达量差异较大：随机挑选阳性植株喂食一龄的二化螟进行生测实验，与原始基因相比，14个重组反基因均表现出了较高的毒性。     

高效水稻细胞悬浮系建立的研究

以中花１１号，中系８２１５，０２４２８和早单２号为材料，探讨了基本培养基、激素、添加物和继代方法等因素对细胞悬浮系建立的影响。并获得了这４种基因型材料的细胞悬浮系，总结出建立一个高效水稻细胞悬浮系建立的模式系统，为原生质体的分离和培养打下好的基础。     

水稻新型核转化筛选标记基因的鉴定及应用

将人工合成的来自Escherichia coli的dsdA基因与来自Schizosaccharomyces pombe的dao1基因,通过农杆菌侵染方式转化到水稻中花11中。对转化植株进行分子生物学检测表明,目的基因整合到了水稻核基因组中,其中获得转化dsdA的单拷贝植株7个,转化dao1的单拷贝植株6个。通过对单拷贝转基因家系表达量检测及T0代种子萌发测验发现,dao1基因在2个(编号6,7)转基因家系中表达量显著,T0代种子在含D-Ala的培养基上,具有明显抗性。dsdA基因在所有的转基因家系中表达量相对偏低,在含D-Ser的培养基上,T0代种子有一定抗性。     

Eleocharis baldwinii的光合模式鉴定及染色体观察

Eleocharis baldwinii是莎草科(Cyperaceae)两栖类淡水水草,能够在陆地和沉水2种不同的环境下生长。本研究对生长在不同环境的E.baldwinii进行光合模式鉴定,解剖结构观察、C4循环关键酶活性测定以及稳定碳同位素比值测定的结果显示,E.baldwinii的陆生型光合碳同化途径为C4型,而水生型为C3-C4中间型。此外,还对E.baldwinii进行了染色体压片观察,确定其染色体数目为20条。     

苏云金芽胞杆菌抗软腐病aiiA基因转花魔芋研究

采用农杆菌介导的遗传转化方法,将来自苏云金芽胞杆菌经密码子优化的人工合成酰基高丝氨酸环内酯酶aiiA基因导入花魔芋,以提高魔芋抗软腐病的能力.以花魔芋的茎为外植体,通过与含有植物双元表达载体pU1301的农杆菌EHA105共培养,将aiiA基因导入魔芋基因组.经过潮霉素两次筛选,得到9块独立的抗性愈伤组织,经分化,生根,移入温室盆栽成活的抗性再生苗34株.对不同抗性愈伤来源的T0代再生苗进行PCR检测得到的阳性植株比例为62.7%,斑点杂交进一步确认外源aiiA基因已成功地整合到魔芋基因组中.Western杂交显示,aiiA基因在魔芋植株中能正常表达,其最高表达量占魔芋叶片总可溶蛋白的0.02%～0.06%.酰基高丝氨酸环内酯酶活性检测表明转基因魔芋叶片的蛋白可以降解酰基高丝氨酸环内酯信号分子.     

基于籼稻RIL群体的剑叶形态QTL定位

从1个高世代的RIL群体(用籼稻冈46B和A232构建)中选取178个重组家系(F12)和亲本间有多态性的142对SSR分子标记构建遗传连锁图谱,RIL群体分别种植于湖北武汉和海南陵水,统计两地水稻抽穗期剑叶长度、剑叶宽度和剑叶长宽比,并用QTL IciMapping4.0软件对其进行QTL定位分析。结果表明:在第1、第2、第4、第6、第7、第10和第12号染色体上共检测到14个QTL位点,包括5个叶宽QTL、6个叶长QTL位点和3个长宽比QTL位点,LOD值为2.52～5.62,解释表型变异率最小为5.56%,最大为21.27%,并且这些QTL表现为加性效应。