马铃薯茎段高频再生体系的建立

以大西洋、春薯3号、春薯5号、吉薯1号马铃薯脱毒试管苗为试验材料,对茎段再生体系进行研究,筛选与优化马铃薯再生体系的条件,以期建立马铃薯高频再生体系。结果表明:大西洋的愈伤组织诱导及分化效果最佳,诱导的愈伤组织呈鲜绿色,诱导出芽用时最短,诱导率和分化率分别为100%和95%。春薯3号、春薯5号、吉薯1号的分化率分别达79.4%、68.75%、85.7%。其中在添加2.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L 2,4-D+0.4 mg/L KT的MS培养基中,四个品种马铃薯的茎段均能形成愈伤组织,20 d愈伤组织诱导率均达100%。     

玉米受精胚囊的离体胚胎发生及植株再生研究

以授粉后1 d的玉米胚囊为外植体,通过改进胚囊分离方法、优化培养基激素成分,开展玉米受精胚囊的体外培养研究,建立玉米受精胚囊的离体胚胎发生及植株再生体系。结果表明,胚囊外植体获得形态正常胚的比例、胚再生为植株的比例均大大提高。经离体培养,约20%的玉米受精胚囊可以获得完整植株,建立了玉米受精胚囊的离体胚胎发生及植株再生体系。     

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。     

玉米MAPK5基因片段的克隆及RNA干扰载体的构建

采用RT-PCR方法从玉米品种B73幼苗中克隆出促分裂原活化蛋白激酶基因5(MAPK5)的cDNA部分片段(691 bp),与GenBank已发表的玉米MAPK5(AB016802)同源性达97%。重新设计带酶切位点的引物,克隆出长度为281 bp的正、反向片段。使用DNA重组技术,用pCAMBIA3300质粒构建了玉米MAPK5的RNAi载体。     

基因枪共转化法获得玉米转基因植株的研究

通过基因枪共转化方法将磷高效利用phy基因、钾高效利用AlHAK1基因和筛选标记bar基因等外源基因导入玉米自交系H99的1 500块愈伤组织中。经PCR分析,获得79株阳性植株,其中53株为AlHAK1阳性,49株为phy阳性,23株为AlHAK1和phy阳性,单基因转化率为5.27%,双基因转化率为1.53%,共转化整合比率达到29.11%。     

玉米茎尖导入SAG_(12)基因的初步研究

选用玉米优良自交系郑58的茎尖为受体,研究以玉米茎尖为受体进行农杆菌转化体系的可行性,用农杆菌介导法将耐盐碱基因SAG12转入玉米中,获得110株转化苗,经过300 mg/L的除草剂(Basta)筛选,共获得21株转基因植株。进一步进行PCR检测,其中14株表现阳性,转化率达12.73%。初步证明外源基因已经整合到玉米基因组中,以玉米茎尖作为受体孢子体的转化系统可用于基因转化。     

马铃薯地方主栽品种"春薯4号"遗传转化体系的建立

以吉林省马铃薯主栽品种"春薯4号"(Solanum tubberosum cv.Chunshu 4)无菌试管苗为材料,以茎段为外植体,采用L9(33)正交试验设计,研究植物激素对愈伤组织诱导和分化的影响;通过对遗传转化体系中的筛选剂浓度、抗生素种类及浓度等影响因素的优化,初步建立了马铃薯"春薯4号"的遗传转化体系.结果表明:最适合愈伤组织诱导的培养基配方为MS+2.0mg/L6苄氨基嘌呤(6-BA)+0.2 mg/L萘乙酸(NAA)+0.3 mg/L 2,4-二氯苯酚代乙酚(2,4-D),"春薯4号"茎段的愈伤组织诱导率最高,为98.57％,愈伤组织为淡绿色,呈致密的哑铃形;最适合愈伤组织分化的培养基为MS+3.0 mg/L 6-BA+1.5 mg/L吲哚乙酸(IAA)+1.0 mg/L玉米素(ZT),愈伤组织的分化出苗率最高,为54.1％,幼苗粗壮,畸形苗少;在遗传转化体系中,筛选剂双丙氨膦浓度为6.0 mg/L时,为愈伤组织最适筛选压,为4.5 mg/L时,为再生苗最适筛选压;农杆菌抑菌剂最适组合为500 mg/L头孢霉素+200 mg/L羧苄青霉素.     

玉米ZmCOL3pro217启动子的克隆及功能分析

ZmCOL3是玉米开花期光周期调控网络中一个重要的功能基因,研究发现自然群体中该基因的启动子存在遗传变异,推测这些变异可能参与玉米开花调控。研究从热带血缘玉米材料CIMBL119中克隆了ZmCOL3启动子,命名为ZmCOL3pro217。序列比对发现,该启动子序列与温带血缘玉米B73序列存在1个217 bp大片段置换。生物信息学分析表明,ZmCOL3pro217含有分生组织特异性、光响应、胁迫响应等多个顺势作用元件,预测ZmCOL3pro217可能具有组织特异性,并通过响应光和胁迫反应参与玉米开花调控。进一步构建ZmCOL3pro217驱动gus报告基因表达载体,转化玉米,实时荧光定量PCR、酶联免疫吸附剂测定、GUS组织化学染色等研究结果发现,转基因植株中ZmCOL3pro217驱动gus基因在根和叶器官中高表达,而在茎、花丝和子粒中几乎不表达,证实ZmCOL3pro217是1个新的组织特异性表达启动子。     

玉米镰孢穗腐病菌接种方法的研究

为了给玉米穗腐病的田间大规模抗性鉴定提供简便、易行、准确的人工接种方法,本研究采用不同的方法分别人工接种拟轮枝镰孢菌和禾谷镰孢菌,对不同接种方法的致病效果进行比较研究.结果表明,在分别人工接种拟轮枝镰孢菌和禾谷镰孢菌后,采用玉米孢子液和绿豆孢子液接种玉米的接菌方法,穗腐病发病效果优于其他接菌方法(单牙签、双牙签、带菌玉米粒和伤口-带菌玉米粒)的发病效果.另外,该次鉴定的10份供试玉米自交系中,承351、丹598和吉V203同时对拟轮枝镰孢菌和禾谷镰孢菌引起的玉米穗腐病表现为抗病,而PHTD5、吉V023和KX对两种病原菌引起的玉米穗腐病表现为感病.以期为玉米穗腐病抗性鉴定工作和抗性遗传改良提供一定的参考依据.     

蛋白质组学方法评估转基因抗虫玉米非预期效应

【目的】转基因育种是将对人类有益的外源基因通过生物技术整合进受体植物的基因组中,使其获得通过自然进化无法获得优异性状,这是转入外源基因的"预期效应"。然而,外源基因插入受体植物还可能产生无法控制和预期的细胞、代谢或表型等方面的改变,即"非预期效应"。非预期效应是转基因植物安全评价的核心内容之一,也是近年来研究的热点和难点。本研究以抗虫转基因玉米为材料,利用差异蛋白质组学技术比较研究转基因玉米与其非转基因玉米之间的非预期效应,为蛋白质组学技术解析转基因植物非预期效应提供理论参考。【方法】选取4份已经进入中国农业部安全评价阶段转苏云芽孢杆菌(Bacillus thuringeinsis,Bt)内毒素基因的抗虫玉米材料,即SK12-5zd、IE034z、Bt799z、Bt799zd,以及它们的对照玉米材料郑单958和郑58,分别种植于可控人工温室中。待玉米幼苗生长至5叶1心期时,每份材料取长势一致的6个单株最上部完全展开叶片,混合作为一个样本进行取样,并提取叶片蛋白质。双向电泳技术分别分离4种转基因玉米和它们各自对应的非转基因材料高丰度蛋白质组,利用Image Scanner扫描仪扫描脱色后的蛋白质凝胶,PD Quest 8.0软件(Biorad,USA)分析蛋白质凝胶图谱,以蛋白点相对体积(%Vol)来表述每一个匹配蛋白质的表达丰度,将电泳凝胶上特异性蛋白质和相对体积大于2倍的差异蛋白质点取样,依据相应蛋白质数据库进行质谱鉴定,并对鉴定出的特异性和差异性蛋白质进行细胞功能富集分析(GO)和代谢途径富集分析(KEGG),以评价转基因抗虫玉米的可能非预期效应。【结果】通过比较4种不同转基因抗虫玉米及其非转基因对照的高丰度蛋白质组,除目标抗虫基因外,共鉴定出61个蛋白质,其功能主要是富集于光合作用、碳固定、能量转运等基础细胞功能相关酶类,如核酮糖二磷酸羧化酶、ATP合成酶、丙酮酸磷酸双激酶等。仅有少数几个与光合作用、碳固定和ATP合成途径等基础代谢过程相关基因出现上调表达。KEGG分析表明,与对照ZD958相比,SK12-5zd的差异蛋白在光合生物碳固定途径中显著富集;Bt799zd的差异蛋白则分别在光合生物碳固定途径、光合作用和碳代谢途径中显著富集。与对照Z58相比,IE034z和Bt799z的差异蛋白均在光合作用代谢途径中显著富集。证明4种转基因材料与对照蛋白质组相似性较高,未见基因的异常表达。【结论】测试的4种转基因材料在蛋白质水平未发生影响其安全性的非预期效应;当前结果表明蛋白质组学技术可以用来验证转基因植物的非预期效应。