抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

Increasing protein content and digestibility in sorghum grain with a synthetic biology approach

Despite great genetic diversity, sorghum grain consistently suffers from poor protein digestibility. The physicochemical packaging of protein bodies which consist of protease-resistant β- and γ-kafirin is considered a major obstacle. A synthetic β-kafirin gene, which shares the endosperm-specific promoter and signal peptide with the native β-kafirin gene (Sobic.009G001600.1), was transformed into sorghum inbred line Tx430. The gene was modified with ten additional proteolytic sites. These sites were designed to be amenable to cleavage by pepsin and/or chymotrypsin proteinases. Five independent transgenic lines were regenerated by microprojectile transformation. Notably, considerably more protein was observed in the peripheral endosperm of transgenic lines under scanning electron microscopy. Microscopy revealed invaginated or irregularly shaped protein bodies in the endosperm of transgenic lines. Grains of transgenic lines contained 11–37% more protein, which was 11–21% more pepsin digestible and 7–25% more chymotrypsin digestible than Tx430. Additionally, the abundant synthetic β-kafirin protein (5.6% of total protein) was detected by mass spectrometry data analysis in the transgenic line 9-1. Field-grown homozygous transgenics retained higher protein content, larger seed size and no reduction in grain number per plant. The results illustrated that plant synthetic biology could play an important role in improving sorghum nutritional value.     

转基因741杨高效配套育苗体系建立

针对转基因741杨硬枝扦插难生根的特性，将组织培养及多种扦插繁殖技术有机结合在一起，建立了转基因741杨综合配套育苗体系，提出了适合无性繁殖的“遮阴间歇喷雾扦插”和“移棚不移苗扦插繁殖”育苗方法。转基因741杨组培快繁中，初始启动培养基为MS 6-BA1．0mg／L NAA0．1ms／L，嫩茎增殖培养基为MS 6-BA0．3～1．0mg／L IBA0～0．3mg／L，茎尖生根培养基为1／2MS 0．3IBA 1．5％蔗糖。不同月份嫩枝扦插培养的苗木中，5月份扦插的嫩枝生长较快，但苗木间分化程度较高；8月份扦插的嫩枝生长相对较慢，但苗木的分化程度低，生长整齐。不同月份苗木移栽后，生长节律相同，经过1a生长，不同月份间苗木生长差异不明显，5月份扦插的苗木生长略优于其他月份扦插的苗木。     

林木遗传工程及木质素的生物合成调节(英文)

林木遗传工程有利于保存林木遗传资源，改善全球气候，减轻自然林的过度采伐和满足人类日益增长的林木产品需求。控制林木真菌、病毒病、虫害和杂草的遗传工程方法正被广泛地研究和应用。尽管转基因林木的历史不长，种类不多，但它有广泛的应用前景。目前，抗除草剂基因、抗虫基因以及和木材质量相关的基因已被分离并应用于林木遗传工程。植物分子生物学和基因组学中的新技术使得高效林木遗传改良成为可能并将促进这些技术的商业化应用。木质素的应用已有一百年的历史，但木质素生物合成的全过程并不完全清楚。有关松树自然突变体和转基因林木的最新研究结果表明，木质素的生物合成是一个可以调节的过程。这些发现对完善木质素的生物合成途径、加深对木质素前体生物合成途径的理解和通过遗传工程改善木材质量有促进作用。本文综述了林木遗传工程在这些领域中取得的一些进展。     

Transgenic sorghum with suppressed synthesis of kafirin subclasses: Effects on flour and dough rheological characteristics

Arising from work showing that conventionally bred high protein digestibility sorghum types have improved flour and dough functionality, the flour and dough properties of transgenic biofortified sorghum lines with increased protein digestibility and high lysine content (TG-HD) resulting from suppressed synthesis of several kafirin subclasses, especially the cysteine-rich γ-kafirin, were studied. TG-HD sorghums had higher flour water solubility at 30 °C (p < 0.05) and much higher paste viscosity (41% higher) than their null controls (NC). TG-HD doughs were twice as strong as their NC and dynamic rheological analysis indicated that the TG doughs were somewhat more elastic up to 90 °C. CLSM of doughs and pastes indicated that TG-HD had a less compact endosperm protein matrix surround the starch compared to their NC. The improved flour and dough functional properties of the TG-HD sorghums seem to be caused by reduced endosperm compactness resulting from suppression of synthesis of several kafirin subclasses which modifies protein body and protein matrix structure, and to improved protein-starch interaction through hydrogen bonding specifically caused by reduction in the level of the hydrophobic γ-kafirin. The improved flour functionality of these transgenic biofortified sorghums can increase their commercial utility by complementing their improved nutritional quality.     

转基因西瓜研究进展

综述了西瓜转基因常用的方法、目前已获得的转基因西瓜性状以及转基因西瓜安全性等方面的研究进展，并提出了今后进一步的研究方向。西瓜转基因常用方法为叶盘转化法；将外源基因导入到西瓜基因组中常用的方法主要有农杆菌介导法和花粉管介导法；常采用PCR、Southern和Western等方法来检测和鉴定外源基因是否成功整合到西瓜基因组中；目前利用转基因技术改良的西瓜性状主要集中在培育抗病毒、抗枯萎病和耐旱、耐盐碱等方面；对转基因西瓜的安全性研究主要包括生态安全性和食品安全性2个方面。今后应利用转基因技术进一步提高西瓜营养品质、耐贮性和抗冻性等性状，并进一步加强对转基因西瓜安全性的研究。     

水分胁迫下转DREB3基因抗旱大豆的生理反应

采用田间试验方法,在苗期和初花期自然状态、水分胁迫以及充足灌水条件下,研究了转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸和蔗糖含量的变化。结果表明,在自然状态下,苗期水分胁迫第5天时,转DREB3基因抗旱大豆叶片SOD活性显著高于受体大豆东农50,初花期无明显变化;苗期和初花期转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎和根中丙二醛、脯氨酸含量与受体大豆东农50相比无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片和根中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,初花期差异不显著。在水分胁迫条件下,转DREB3基因抗旱大豆SOD活性显著高于受体大豆东农50,丙二醛含量显著低于受体大豆东农50,初花期水分胁迫第10天时叶片和茎中脯氨酸含量显著高于受体大豆东农50,蔗糖含量显著低于受体大豆东农50。充足灌水管理下,转DREB3基因抗旱大豆与受体大豆东农50相比,苗期和初花期叶片、茎和根中SOD活性、丙二醛和脯氨酸含量无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,但在初花期水分胁迫10天时转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著高于受体大豆东农50,苗期和初花期茎和根中蔗糖含量无显著差异。     

寄主诱导的基因沉默提高植物真菌病害抗性研究进展

寄主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing,HIGS)以病原菌生长发育、产孢繁殖、侵染或致病过程中的关键基因作为靶点,在寄主植物中表达针对靶基因的RNAi构建体,在病原菌侵染植物的过程中,摄入相应的ds RNA或si RNA分子,通过识别、结合特异核苷酸序列,干扰病菌靶基因表达,从而抑制病菌侵染和扩展,使植物表现抗病。这项技术为培育基于病原菌特异序列的植物抗病性奠定了基础,显示了巨大的应用潜力。本文综述了利用HIGS技术提高植物真菌病抗性的最新研究进展,总结了国内外利用这项技术改良植物真菌病害抗性的主要策略、技术路线,展望了发展应用前景。     

转反义PLDγ基因小麦的品质性状分析

利用穗茎注射法将反义PLDγ基因导入普通小麦兰考906，对经特异PCR扩增和PCR—Southern杂交技术筛选出的转基因植株及其受体进行了品质性状分析。麦谷蛋白电泳结果显示，转基因株系的HMW—GS亚基组成发生了变化，转基因株系缺少了受体的10亚基，新出现了受体所没有的8和12亚基。醇溶蛋白电泳结果显示，转基因株系与受体相比存在显著差异，主要体现在转基因后代中出现了新带或者缺少了受体的部分谱带及表达量的差异。转基因株系的品质性状有所改善，其幅度大小因转化株系的不同而异。