大豆花粉管通道技术转化雪花莲凝集素(GNA)基因

采用花粉管通道技术，用雪花莲凝集素基因（Galanthus nivalis agglutinin，GNA）转化吉林省主推品种吉林20号、吉林30号、吉林45号品种大豆。通过接蚜鉴定和PCR鉴定，从所获得的种子苗中筛选出转基因植株。对转基因植株的后代进行分子生物学鉴定：（1）PCR分析，转基因植株97TGR1和97TGR2的T2代表现阳性，第5代表现阳性纯合；97TGR1、97TGR2和98FD1～98FD20的T3代Western blotting检测结果证明，GNA基因在蛋白质水平有表达，最高表达量占总可溶性蛋白的0．7％；97TGR1、98TGR2和99JI45 TGR2的Southern blotting检测结果显示，GNA基因已插入大豆基因组；（2）遗传学分析，97TRG1的T2代呈孟德尔3：1分离，97TGR2的T3代出现种皮颜色不规则分离。经过抗蚜性鉴定和连续的筛选，获得抗性纯系；（3）抗蚜性鉴定，转基因株的T1、T2世代转基因植株可抑制蚜虫繁殖量50％～90％；（4）品系鉴定，转基因大豆的抗蚜性达到农学标准抗（R）和高抗（HR）水平；大面积环境释放试验自然感蚜鉴定，转基因系蚜虫发生的高峰比对照延迟，高峰期过后群体蚜量的下降速度也比对照快。本研究认为，大豆花粉管通道技术可以利用于大豆的转基因研究和应用中，GNA基因在改良大豆的抗蚜性上是可取的。     

转Bt基因玉米自交系及其杂交种的抗螟性鉴定

采用基因枪法将Bt基因(GFM CrylA)导入东北春玉米自交系铁7922的幼胚中,获得转基因植株。经过连续3年的田间接卵、室内饲喂玉米螟鉴定,获得稳定抗虫转基因系。以此为亲本与常规自交系配制了四密25Bt、通单24Bt、吉单209Bt3个杂交种。转基因自交系和杂交种的抗螟性鉴定结果表明：转基因系间抗虫性差异极显著,同一转基因系单株间和配制的3个杂交种间抗虫性也存在差异;与对照相比,转基因系配制的杂交种抗虫性明显提高,差异显著。农艺性状鉴定结果显示,转基因系配制的杂交种与对照在株高、穗长、穗行数、行粒数、百粒重上无显著差异。本研究认为,GFM CrylA(Bt)基因可用于玉米的抗螟性改良,也为转Bt基因玉米自交系能够直接用于育种提供了依据。     

转GFM Cry1A基因玉米自交系及其杂交种的抗螟性鉴定

对获得的6个转GFM Cry1A基因玉米(zea mays)株系的T5代PCR分析证明,转基因株系是稳定遗传的.以此抗虫系为亲本与常规自交系配制了四密25Bt、通单24Bt和吉单209Bt3个杂交种.转基因自交系和杂交种的抗螟性鉴定结果表明:转基因系间抗虫性差异极显著,同一转基因系单株间也存在差异.抗螟性强的4个株系比受体对照平均蛀孔数减少70%、茎秆虫孔隧道长度减少80%、存活的虫体长度减少70%,差异显著,达到了高抗水平.对6个转基因抗虫系进ELISA检测,毒蛋白表达量平均占总蛋白0.16%,最高的达0.19%.杂交组合四密25Bt、通单24Bt和吉单209Bt群体内平均虫孔隧道长度与常规杂交种对照相比,分别减少39.97%、36.2%和53.83%,平均减少43.36%,抗虫性明显提高.农艺性状鉴定结果显示,转基因系配制的杂交种与对照在株高、穗长、穗行数、行粒数和百粒重上无显著差异.研究认为,Bt基因可用于玉米的抗螟性改良,为转基因抗虫玉米自交系能够直接用于玉米杂交种改良提供了依据.     

外源DNA导入大豆获得一不育材料

获得不育系的途径有许多，如远缘杂交，自然变异，无性系变异等。本试验以吉林２０号大豆为受体，采用花偻管通道导入技术，导入远缘材料鹰咀豆总体ＤＮＡ，于Ｄ２代获得一不育变异株Ｄ８８０４－７，通过对该材料雌雄育性进行了一系列研究，初步认为，Ｄ８８０４－７材料为雌雄育性均不正常，自交可结少量种子，不育性可自交保持的不育材料。     

大豆花粉离体培养获得愈伤组织

大豆花穗置低温(7°—8℃)冷处理5、8、10、12天,取花药置培养皿中,用盖玻片压出花粉粒,去掉残渣,加入液体培养基。基本培养基是改良的B_5,参照高国楠原生质体培养基附加糖、椰乳、水解酪蛋白等有机物,0.05—0.2mg/l 2.4—D,0 1～0.5mg/l Zeatin,0.5—1mg/l NAA。20天后见花粉分裂,30天见细胞团,40—50天形成肉眼可见的愈伤组织。分裂的花粉最后达接种时培养皿中花粉的60—70％以上。活体观察花粉分裂大致有多细胞型和游离核型。将直径2mm大小的愈伤组织转至固体培养基继代增殖而获得大量愈伤组织。分化培养获得根,未见芽的分化。     

外源DNA直接导入植物技术的研究及应用

外源ＤＮＡ直接导入植物的技术理论基础来源于国内广泛的远缘杂交科学实验活动，由生物化学家周光宇先生提出ＤＮＡ片段杂交假说，根据假说，确立了通过花粉管通道导入外源ＤＮＡ的技术。国内将此技术广泛应用于农业育种，从抗病、抗虫、抗盐、品质、光合效率等多个方面，在棉花、水稻、小麦、大豆、高粱、豇豆、白菜、茄子、黄瓜、烟草、油菜以及林木等４０多种植物上获得理想育种效果，有５种作物培育出１４个品种。并介绍了外源ＤＮＡ导入技术的内涵和理论研究的几个方面。     

外源DNA导入大豆变异后代的SOD同工酶分析

以花粉管通道途径向大豆导入外源DNA,变异后代已达D_4代。 受体为栽培品种吉林20号、吉林16号;供体足野生豆、半野生豆和栽培豆。从439个D_1植株中得12株变异株,变异率为3％。变异性状明显表现供体特征,并且是可遗传的。超氧物歧化酶(SOD)同工酶电泳鉴定,在有的变异株中检测到供体具有的亚基谱带b_1、b_2。结果表明,外源DNA导入技术在大豆育种上是可以利用的。     

转双价抗虫基因Bt-pta玉米植株的获得

以7922、8902、4112、340和853为受体材料,研究不同基因型的愈伤组织诱导与再生芽苗的关系,其中7922芽苗率为76.4%;8902、4112、340芽苗率分别为8.2%、12.7%和0%和11.8%,结果显示7922主要以体胚发生为主,芽苗率高,是遗传转化的良好受体材料。且胚性愈伤组织随着继代次数的增加变异率随之增加,应尽量减少继代次数以提高转化率。研究进一步利用PDS-100型基因枪将包含抗除草剂基因(bar)、苏云金杆菌毒蛋白基因(cryIA(a))和半夏凝集素基因(Pinelliaternataagglu-tinin,PTA)的聚合载体p3300-bt-pta导入7922的胚性愈伤组织,经PPT(3mg/L)筛选,获得抗性愈伤组织和再生植株。从获得的28株再生植株中筛选获得22株具有除草剂抗性的植株,PCR分析表明有7株同时含有Bt、PTA、Bar三个基因,共整合的频率为31.8%,结果表明将多价抗性基因同时导入玉米获得多抗的转基因玉米材料是可行的,这为通过转基因聚合育种培育创造同时抗鳞翅目害虫和同翅目害虫的玉米品种奠定了基础。     

东北春玉米骨干自交系组织培养再生系统研究

东北玉米骨干自交系在诱导愈伤组织和植株再生中,基因型差异非常显著。自交系7922最高愈伤诱导率达89.1%,芽苗率为66.4%;而最低的921诱导率仅有18.9%,芽苗率为0。再生途径主要有两种:7922主要以体胚发生途径为主,4122、8902主要以器官发生途径为主。2熏4-D是体胚诱导不可缺少的植物生长激素,适当的细胞分裂素能促进诱导4112、8902不定芽的产生。而且,再生途径并不是一成不变的,在一定条件下可以相互转变。     

抗除草剂转基因玉米育种筛选方法的建立

本试验建立了一个以除草剂抗性为选择标记的玉米(Zea mays L.)转基因育种中的早期世代批量快速筛选技术.通过对玉米自交系铁7922、吉8902、丹340、PA91以及转Bar基因PA91玉米PA91TBA523在营养钵中浸灌250mg/L、500mg/L、1 000mg/L、1 500mg/L不同浓度的Basta除草剂的萌发试验,确立了不能正常生长的临界浓度:铁7922在250 mg/L的除草剂中无法生长,吉8902在500 mg/L的除草剂中无法生长;转基因材料PA91TBA523在除草剂达到1 500 mg/L仍与不浸灌除草剂的对照无明显差异.利用此方法对花粉管通道法转化获得的转基因T0植株的种子进行鉴定和筛选,从T0植株种子(T1)获得阳性植株6株,3株获得种子,对获得的种子(T2)再做除草剂筛选,抗性植株PCR检测均表现阳性.对以往的转基因T3做批量规模筛选,可以淘汰大量(70%)非转基因和表达不强的株系或个体,减少了田间种植工作量,提高了育种效率.