转基因棉花再生植株育性影响因素研究

【目的】探究影响农杆菌介导棉花体细胞转化体系产生的再生植株育性的影响因素。【方法】从载体大小、目的基因大小、不同阶段组织培养时间等因素对6个载体的转基因再生植株当代(T₀)育性影响进行分析。【结果】不同载体/目的基因的转基因植株不育率呈现显著差异，但是转基因植株育性与载体大小、目的基因大小之间没有明显关系。进一步研究发现转基因再生植株不育率与胚性愈伤组织分化-植株再生的培养时间呈显著正相关，分化-植株再生培养时间少于110 d、110～130 d、130～150 d、150～170 d、超过170 d的植株不育率分别为19.6%、45.5%、63.8%、72.3%、94.5%；而与诱导愈伤组织形成-胚性愈伤组织分化的持续培养时间没有相关性。【结论】转基因棉花再生植株育性受到胚性愈伤组织持续培养时间的显著影响，缩短胚性愈伤组织到植株再生的培养时间能够提高转基因再生植株的育性。     

转基因小麦后代HMW-GS组成的变异研究

转基因技术应用于作物品种改良,要求外源基因稳定整合与表达,并且生物环境和自身遗传背景不被干扰[1].目前流行的植物转基因方法,需经历基因转移、组织培养再生植株和转基因植株的选择与繁殖等环节,每个环节都有可能产生不可预测的变异.有些变异与外源基因导入有关.Bregitzer等(1998)应用基因枪法获得转基因大麦,认为重要农艺性状抽穗期的延长是转化步骤引起了体细胞无性系变异[2].但有些变异与外源基因导入无关.Phan等(1996)把转基因水稻植株中基因组变异归因于组织培养[3].Barro等(2002)在田间评价转基因小麦的农艺性状时,没有发现因转化或组培引起表型变异[4].转基因植物在有性繁殖过程中,多拷贝外源基因也会对自身遗传背景产生影响[5].表型变异的原因可能是特定生化过程或蛋白质发生了质或量上的变化,但很少见遗传转化对植物内源非靶蛋白质影响的报道.     

双丙氨磷在橡胶树遗传转化中的应用

本研究以GV3101::pMP90RK为工程菌株,bar基因作为筛选标记基因,研究了双丙氨磷在橡胶树根癌农杆菌介导法转基因体系中对转基因愈伤组织的筛选效果,并利用该体系将橡胶树转录因子HbWRKY5转入橡胶树无性系热研8-79中。实验结果表明,3mg/L双丙氨磷可作为橡胶树转基因体系中抗性愈伤组织筛选的最佳浓度。本研究中共获得了3个抗性愈伤组织系,抗性愈伤经过体细胞胚发生共获得234个体细胞胚,经植株再生培养后共获得22株再生植株。对再生植株进行的PCR鉴定结果表明,所获得的再生植株均为转基因植株。因此,bar基因结合双丙氨磷的筛选体系可以作为橡胶树转化体系中的有效筛选体系。     

新疆棉花4个主栽品种的体细胞胚胎发生及植株再生

以新疆4个主栽棉花品种新陆中20、新陆早24、新陆早33和03298为材料, 通过不同浓度的激素组合成功地诱导获得了体细胞胚并进一步发育成苗。研究发现, 所用的4种激素组合均能有效诱导愈伤组织, 其中又以0.02 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.1 mg L^-1 2,4-D组合的诱导效果最佳; 两个诱导措施有利于胚性愈伤组织的产生, 即沿中柱纵切棉花下胚轴切段, 并以纵切面接触培养基; 愈伤组织诱导培养基中KNO₃用量加倍。挑选黄绿色、灰绿色或浅绿色的质地疏松的愈伤组织继代于无激素且KNO₃含量加倍的培养基中可产生胚性愈伤组织, 并在高比例KT/2, 4-D(0.05 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.01 mg L^-1 2,4-D)促进下发育成胚。借助在培养基上垫滤纸产生干燥作用, 并间隔使用强透气效果的棉塞对培养三角瓶进行透气处理, 体细胞胚可成熟发育并产生根系发达的正常再生植株。应用此法, 4个实验材料在6~8个月内即可获得大量再生苗。     

利用农杆菌介导法转化泗棉3号的研究

泗棉3号农艺性状优良,是20世纪90年代长江流域棉区的主栽品种,利用基因工程导入外源基因进行直接改良,可以迅速获得新的品种或育种材料。以陆地棉泗棉3号的下胚轴为外植体,建立了高效的转化体系,得到了大量的转基因植株。泗棉3号的出愈率和分化率显著高于模式品种Coker 312,同时它出现分化中心的主要形态不同于Coker 312,其胚性愈伤组织主要来源于两类初生愈伤组织。对泗棉3号的胚性愈伤组织进行GUS检测,以及对再生植株叶片进行PCR检测后,阳性植株嫁接于温室。在温室用2 063.98 μmol L^-1的卡那霉素点涂叶片检测nptⅡ基因的表达和取叶片进行gus基因的组织化学检测,同时通过Southern blot分析检测,证明目的基因成功地整合到泗棉3号基因组中。     

植物组织培养再生相关基因鉴定、克隆和应用研究进展

离体植物组织体细胞胚胎发生是一个复杂的无性繁殖过程，依次经历外源植物激素信号应答、已分化细胞的脱分化、静止细胞的再分裂以及特定组织、器官原基或分生组织的形成等，是多个基因在外界因素刺激下协调、有序表达和互作的结果，不但受培养基中植物激素和营养成分的影响，也与外植体的生理状态关系密切。本文综述了外源激素和内源激素在植物组织培养中的作用，以及外源激素对内源激素的调节功能；重点介绍了5类与植物体细胞胚胎发生有关的候选基因，包括体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶、阿拉伯葡聚糖酶、亚硝酸还原酶、生长素结合蛋白和抗氧化酶。再生相关基因的利用不但有助于提高植物组织培养植株再生率和遗传转化率，而且有助于获得安全型转基因植物，在基因工程育种中具有潜在应用前景。不同植物和同种植物不同外植体组织培养中调控体细胞胚胎发生的主效基因可能不同，关键再生相关基因的克隆和功能鉴定是今后需要加强的方向。     

我国部分主推小麦品种组织培养再生能力评价

小麦细胞工程育种和基因工程育种存在强烈的基因型特异性, 从目前推广的优良小麦品种中筛选不同外植体再生能力强的基因型, 对于提高小麦生物技术育种效率和加速育成品种的生产应用具有重要意义。本研究以全国大面积推广的24个优良小麦品种和抗白粉病优良品系CB037为材料, 连续2年进行花药培养、幼胚培养和成熟胚培养, 统计愈伤组织诱导率、愈伤组织分化率和植株再生率, 分析、评价这些小麦品种(系) 3种外植体的组织培养再生性能。结果表明, 25个小麦品种(系)花药、幼胚、成熟胚的植株再生率分别为0~41.75%、2.25%~531.92%和3.24%~84.34%, 基因型差异显著; 组织培养再生能力以幼胚最强(119.79%), 成熟胚其次(36.23%), 花药最弱(4.91%)。CB037的3种外植体组织培养再生效率均最高, 轮选987、扬麦16、内麦836、科农199、新春6号、郑麦366、郑麦9023、新冬20、烟农19和川麦42幼胚培养植株再生能力表现较强, 新春6号、京冬8号、石麦4185、科农199和轮选987成熟胚培养植株再生率较高, 石麦4185和邯6172花药培养绿苗诱导率较高。小麦组织培养效率与基因型和外植体类型密切相关, 不同品种同一外植体再生能力差异显著, 同一品种不同外植体再生能力也存在显著差异, 并且3种外植体的组织培养再生能力不存在相关性。本研究筛选到不同外植体再生能力较好的优良小麦基因型, 可进一步用于小麦转基因育种和单倍体育种。     

植物体细胞胚胎发生机理的研究进展

 体细胞胚胎的诱导是大多数植物组织培养中的关键环节。在愈伤组织分化胚性愈伤组织的过程中,随着细胞功能的转变,细胞内部基因的差异表达,引起了植物体内蛋白质组分、酶组分与活性、激素等各方面的变化,这些变化一直是组织培养研究中的热点。本文对体细胞胚胎的氨基酸变化、标记性蛋白、基因的差异表达、同工酶变化、激素动态和高体细胞胚胎发生率的材料遗传与选育等方面的研究进展作了综述。     

红掌(Anthurium andraeanum)细胞工程研究进展及其在育种上的应用

红掌是一种重要的观花和观叶兼具的草本植物。植物离体培养技术已经成为红掌繁殖主要采用的方法,绝大部分品种可以通过组织培养实现再生,其推动了红掌细胞工程育种的发展。本综述总结了红掌细胞组织培养繁殖途径,包括直接获得无菌苗途径、愈伤组织诱导和不定芽再生途径、体细胞胚胎发生途径、原球茎和类原球茎途径、原生质体途径等方面的研究进展,及其花器官培养,多倍体诱导,物理化学诱变,遗传转化,体细胞无性系变异及筛选的研究在育种中的应用。并提出了红掌细胞工程研究当前存在的问题和以后的研究方向,以期为将来红掌的研究提供借鉴。