TaNAC14转基因小麦外源目标基因拷贝数及遗传稳定性分析

外源基因拷贝数是影响转基因植物遗传稳定性及其自身表达水平的重要因素。为了探析TaNAC14基因在小麦生长发育中的生物学功能,本研究通过农杆菌介导的遗传转化法获得了14个T0代TaNAC14转基因小麦植株,采用BASTA溶液涂抹和目标序列PCR检测相结合的方法,从14个转基因小麦植株中鉴定出9个阳性植株。通过TaqMan实时定量PCR方法,以小麦内源单拷贝基因Pinb为内参基因,对9个T0代转基因小麦阳性植株中外源目标基因拷贝数进行检测,结果表明,T0代转基因小麦再生植株中有5株为单拷贝,4株为双拷贝,其中单拷贝插入整合的比率接近55.6%。选取单拷贝转基因植株收获的种子进行种植,根据BASTA溶液涂抹鉴定对T0:1代小麦株系遗传情况进行分析,结果表明目标基因TaNAC14是可遗传的。此外,还对T1代转基因小麦目标基因表达水平进行测定,结果表明,与野生型JW1相比,各转基因小麦植株目的基因TaNAC14表达量均极显著增加。该研究结果为后续TaNAC14基因的功能研究奠定了基础。     

农杆菌介导的小麦幼胚遗传转化体系的优化

为了优化农杆菌介导的小麦幼胚转化体系,通过对4个小麦品种河农827、石新828、河农825、良星99的幼胚组织培养及再生系统的研究表明,在改良培养基MSW1和MSW2中,小麦幼胚胚性愈伤组织诱导率与MSW0培养基相比分别提高了6.0%和5.4%,并且显著提高了植株再生能力。采用混合正交试验设计,对农杆菌遗传转化过程中小麦幼胚的诱导培养基、诱导时间、农杆菌侵染浓度、侵染时间进行了优化。结果表明,在诱导培养基MSW2,诱导培养6d,OD660=1,侵染时间3h时,愈伤GUS瞬时表达率及抗性愈伤成活率最高,对河农827成活的抗性再生植株进行PCR检测,获得了候选转基因植株。     

农杆菌介导的大豆植株整体转化

农杆菌介导的植物整体转化法主要以植物的分生组织和生殖器官作为外源基因导人的受体,通过真空渗透法、浸蘸法及注射法等方法使农杆菌与受体材料接触,以完成可遗传细胞的转化,通过抗生素筛选和分子检测鉴定转基因植株后代.以大豆幼苗的顶端生长点和叶腋生长点为靶点,通过农杆菌介导的整体转化法--注射法进行转录因子DREB1C基因的遗传转化,最终获得6株T0代PCR阳性转基因植株,转化率为9.2%.T1代植株的PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定结果表明获得1株阳性植侏,DREB1C基因以单拷贝形式整合于大豆基因组中,在200 mmol·L-1NaCl胁迫条件下在转录水平得到成功表达.该方法克服了大豆组织培养再生难、转化率低的缺点,是一种高频、简单、快捷的非组培遗传转化途径.     

根癌农杆菌介导的大麦茎尖转化研究

为了建立农杆菌介导的大麦茎尖遗传转化技术,以我国大麦主推品种鄂大麦9号、鄂大麦32122为材料,以农杆菌介导法转化大麦茎尖,经PPT筛选获得了转抗除草剂基因的大麦株系。PCR鉴定表明,以鄂大麦9号茎尖为受体,筛选获得4个转基因植株,阳性率为0.59%;以鄂大麦32122茎尖为受体,筛选获得10个阳性植株,阳性率为1.96%。转基因T1代Southern杂交分析证实,外源基因确已整合到大麦基因组中,已鉴定的转基因株系均含单个转基因拷贝,不同转基因株系整合的位点不同。因此大麦茎尖可作为农杆菌转化的受体。本研究结果为拓宽大麦遗传转化受体提供了技术和方法。     

农杆菌介导短柄草遗传转化体系的建立

为了探索短柄草的遗传转化体系,以二倍体短柄草ABR 6为受体材料,通过对诱导培养基类型、潮霉素筛选浓度和根癌农杆菌侵染浓度等参数的优化,建立了农杆菌介导短柄草遗传转化体系。结果表明,来源于未成熟胚的胚性愈伤组织在LS培养基上诱导率最高,达76.27%,最佳Hpt筛选浓度为40 mg·L^-1,最佳农杆菌侵染浓度为OD₆₀₀=0.6,在此条件下ABR 6的转化效率可达5%;通过PCR检测12株抗性植株,发现7株能扩增出Hpt基因（845 bp）条带;通过荧光显微镜观察转基因植株叶片,发现绿色荧光蛋白的表达,进一步证实了转基因植株的可靠性。     

利用RNAi方法构建MS26基因雄性不育植物表达载体及农杆菌介导玉米遗传转化研究

应用RNAi技术创制了花粉彻底败育的玉米雄性不育株系,为玉米杂交制种提供雄性不育的基础材料。构建玉米MS26 RNAi植物表达载体,其中,以玉米综31未成熟的幼胚组织为受体,利用农杆菌介导法将目的基因定向转入到玉米中,以甘露糖为选择剂进行筛选获得能够稳定遗传的转基因植株。通过Taqman探针法进行分子检测,获得18株单拷贝T0代转基因植株,碘-碘化钾染色分析结果显示,12株完全不育。在田间试验中,5个转化事件的所有T1代转基因植株在散粉期都表现雄性不育,且除此之外与野生型玉米对照植株之间没有其他形态不同。实时定量PCR结果显示,MS26 RNAi转基因玉米植株中MS26基因的表达量显著下调,由此可推断,MS26 RNAiT-DNA已经整合到玉米基因组中,并能引起完全的雄性不育。     

花生FAD2基因RNAi载体转化及转基因籽粒脂肪酸分析

在构建了以花生△12脂肪酸去饱和酶（FAD2）基因自身启动子驱动、有内含子间隔的该基因编码序列反向重复片段的RNA干扰载体的基础上,对上述干扰载体进行了农杆菌介导的花生胚小叶的遗传转化,以期特异调控花生籽粒中油酸、亚油酸含量。 在2个受体品种中获得105株抗性再生植株,用两对引物对其进行了PCR扩增,其中32株初步证实为转基因植株。采用近红外分析仪对转基因T1籽粒油酸和亚油酸含量的检测表明,转基因株系内油酸/亚油酸比值的变异高于对照,多数转基因株系油酸亚油酸比值平均数也显著高于对照。     

农杆菌介导大豆子叶节转化cry1Iem基因

利用农杆菌介导法,以东北地区种植的9个大豆基因型和国外品种Williams82的子叶节为外植体,将抗虫基因cry1Iem转入栽培大豆品种中。共转化外植体1 459个,获得84棵再生植株。采用除草剂叶片涂抹法、PCR及Bar蛋白试纸条检测法对得到大豆再生植株进行鉴定,转cry1Iem基因大豆T_0阳性植株为61株。对部分T_1转基因植株的遗传分析表明,外源基因能够稳定遗传到下一代。通过对部分T_1阳性转基因植株进行Southern blot分析,证明目的基因片段均已整合到受体大豆的基因组DNA中,单拷贝率为22%左右。对获得的部分T_2材料进行了室内抗大豆食心虫鉴定,有2份转基因材料抗性较对照显著提高。     

利用玉米萌动胚转化体系获得抗除草剂转基因新材料

以玉米杂交种郑单958为受体材料, 建立农杆菌介导的玉米萌动胚转化体系, 并获得抗除草剂转基因玉米材料。经过对农杆菌菌液浓度、共培养时间、乙酰丁香酮的浓度的优化, 农杆菌介导的玉米萌动胚转化法的最优参数为菌液浓度OD₆₀₀值为0.8, 共培养时间为48 h, 乙酰丁香酮的浓度为100 μmol/L。获得69株PCR阳性植株, 其中54株为bar基因金标免疫试纸条检测阳性植株, 29株获得种子;T1代植株具有草丁膦抗性, 并显示出胶体金免疫酶联反应阳性, 表明目的基因已整合玉米基因组内并有效表达, 而且能够稳定遗传给后代。     

影响农杆菌介导的大豆基因转化因素的研究

通过农杆菌介导法用含NPT－Ⅱ和Barnase基因导入到大豆幼胚，大豆子叶节叶，然后经过含Kan的筛选培养基中连续筛选，获得一批Barnase转基因植株。经PCR扩增结果，证实此基因已整合到大豆中，在当代植株中生物学特性观察，花粉粒不育率在98％。     

转RD29A:DREB1A融合基因小麦的获得及其抗旱性研究

为了提高小麦的抗旱能力,通过转基因将拟南芥 RD29A:DREB1A转入到小麦品种陇春30中,成功获得三个单拷贝本底DREB1A蛋白低表达水平的纯合转基因家系,并在干旱胁迫下测定了其生理指标及产量相关农艺性状。结果表明,与陇春30相比,转基因小麦的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性都显著提高,H₂O₂含量、MDA含量和相对导电率均显著降低,株高、穗长、穗粒数、千粒重、地上生物量显著增加,说明 RD29A:DREB1A外源基因的导入能够显著增强陇春30的抗旱性。     

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT(L-phosphinothricin,草丁膦)的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率(Pn)、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。     

BADH基因转化水稻的方法比较

应用基因枪法与农杆菌介导法将来源于山菠菜的BADH（betaine aldehyde dehydrogenase）基因导入水稻。从获得转基因植株数量、转化率、转化植株PCR阳性率、外源基因拷贝数及其表达活性、T0代植株的结实率对两种转化方法进行了比较。结果表明,用农杆菌介导法转化BADH基因的转化效率和PCR阳性率比基因枪法更高,且用农杆菌介导法得到的转基因植株T0的结实率等农艺性状也优于基因枪法。     

青稞B-hordein基因对小麦面粉加工特性的影响

B组醇溶蛋白是大麦的主要贮藏蛋白之一,其组成及含量与大麦的营养品质和加工品质密切相关。为探究大麦B组醇溶蛋白对小麦面粉加工特性的影响,以转青稞B-hordein基因的小麦转基因高代株系(T4、T5代)及其受体品种龙麦30为材料,分别对转B-hordein基因小麦高代株系及龙麦30进行分子检测、农艺性状测量、近红外分析和粉质分析。结果表明,转B-hordein基因小麦高代植株均为阳性植株;在农艺性状方面,转B-hordein基因小麦与龙麦30无显著差异;在品质方面,转B-hordein基因小麦的蛋白质含量、湿面筋含量的平均值均极显著高于龙麦30;粉质分析结果也表明转B-hordein基因小麦的粉质参数优于龙麦30。由此推测,B-hordein基因的成功转化能够改善小麦的面粉加工特性。     

转基因生物新品种培育科技重大专项（2008ZX 080022003）；西北农林科技大学基本科研业务费专项资金（CX200903）；国家“863”计划项目（2011AA100501）。

为了明确农杆菌侵染普通小麦大龄幼胚对幼苗再生及生长发育的影响,以普通小麦基因型小偃22、西农1376、西农889为主区,农杆菌菌液浓度(OD600值分别为0、0.5、1.0、1.5)为副区,采用裂区设计,对农杆菌侵染大龄幼胚后幼苗再生及生长发育相关性状进行了测定。结果表明,不同小麦基因型对农杆菌侵染的敏感程度不同。不同浓度农杆菌侵染小麦大龄幼胚后,初期幼苗再生成苗率、鲜重、株高和根长并未随菌液浓度变化而变化;在幼苗生长发育过程中,随着农杆菌菌液浓度的提高,小麦幼苗叶绿素含量和SOD活性呈下降趋势,而幼苗POD活性、CAT活性和MDA含量呈上升趋势,且当菌液浓度大于等于1.0(OD600)时与对照呈现显著差异。综合农杆菌对再生幼苗生理生化指标的影响,认为当农杆菌菌液浓度达到1.0(OD600值)以上时将对幼苗的生长发育造成严重伤害。     

甘薯IbNPR1基因表达载体的构建及转化烟草

为了研究甘薯NPR1基因在转基因植物广谱抗病中的应用,利用前期克隆的甘薯NPRI基因,以pCAMBIA1300质粒为基本载体,构建了由组成型CaMV35S启动子驱动IbNPR1基因的植物表达载体pCAMBIAl300+IbNPRl;然后,采用冻融法转入农杆菌EHA105菌株,通过叶盘法对烟草进行了遗传转化.经PCR检测,IbNPR1基因已整合到烟草基因组中.     

转酸性蛋白酶pepB基因玉米的分子鉴定与农艺性状分析

通过分子生物学技术把酸性蛋白酶pepB基因转入受体玉米自交系基因组中,培育转酸性蛋白酶pepB基因玉米新品系。以耐盐基因badh作为筛选标记性基因,经过抗性筛选,对T1、T2、T3代转基因植株进行PCR检测,得到14个T1代转基因阳性植株,32个T2代转基因阳性植株和27个T3代转基因阳性植株。Southern杂交结果表明,外源酸性蛋白酶基因已经整合进玉米基因组中。RT-PCR结果表明,酸性蛋白酶基因在受体玉米中获得表达,获得外源酸性蛋白酶pepB基因遗传表达的T3代转基因玉米株系。通过对T2、T3代转基因玉米各品系农艺性状的分析结果表明,转基因玉米各品系在株高、茎粗、穗长等农艺性状上与受体亲本没有差异,但生育期均有不同程度的缩短。     

基因枪介导的转 TaGAPDH8基因小麦的获得与鉴定

甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)是参与糖酵解和糖异生途径的关键酶之一,在维持细胞能量供应和植物抗逆性方面具有重要作用。本研究以耐旱型小麦品种长武134及干旱敏感型小麦品种郑引1号为材料,利用基因枪法将 TaGAPDH8基因分别转化这两种小麦的幼胚愈伤组织,经潮霉素筛选和PCR鉴定,最终得到4个下调表达的长武134株系(CW134-3、CW134-6、CW134-12、CW134-13)和8个上调表达的郑引1号株系(ZY1-1、ZY1-3、ZY1-4、ZY1-9、ZY1-10、ZY1-14、ZY1-15、ZY1-17)。对生长于大田的T_2代转基因植株在乳熟期的生长状况进行了测定,获得了与对照相比有明显表型差异的植株。用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术测定了T_3代小麦株系中 TaGAPDH8的表达量,结果表明,4个长武134株系中 TaGAPDH8基因的表达量分别为对照的0.53、0.75、0.21和0.78倍,而8个郑引1号株系中目的基因的表达量分别为对照的3.02、1.22、2.15、1.36、4.02、1.87、1.48和1.97倍。本研究获得了与对照存在明显表型差异的T_2代及稳定遗传目的基因的T_3代小麦株系,为后续的试验提供了研究材料和基础。