转cry1Ab13基因玉米新种质的创制

【目的】构建包含抗鳞翅目害虫基因cry1Ab13的重组植物表达载体,并利用其创制对玉米螟Ostrinia furnacalis具有优良抗性的转基因玉米Zea may L.新种质。【方法】利用同源重组法将cry1Ab13基因连接到表达载体pCAMBIA3300-Bar上,获得以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3300-cry1Ab13-Bar。通过农杆菌介导法转化玉米自交系H99幼胚,对再生植株进行逐代除草剂筛选、PCR检测及T2代植株的Southern blotting检测、实时荧光定量PCR检测,并对转基因植株进行田间及室内抗虫性鉴定。【结果】构建了cry1Ab13基因的植物表达载体,转化玉米获得3株高抗玉米螟和1株抗玉米螟的T2代转基因植株。Southern blotting证明cry1Ab13基因已经整合到玉米基因组中,实时荧光定量PCR结果表明cry1Ab13基因已经在玉米植株内表达。抗虫性鉴定结果表明,与对照相比转基因植株对玉米螟的抗性显著提高。【结论】将cry1Ab13基因导入玉米并成功表达,显著提高了转基因玉米对玉米螟的抗性,为抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

农杆菌介导的Bt cry1Ⅰa基因转化花椰菜的研究

利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)cry1Ⅰa基因构建了双T DNA边界的植物表达载体pCS1Ⅰa-LR,以瑞士雪球花椰菜具柄子叶和下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将cry1Ⅰa基因导入花椰菜中,共获得30株转化植株,经PCR检测,其中18株为PCR阳性植株,PCR阳性率为60%;RT-PCR和Western杂交检测结果表明,cry1Ⅰa基因在转基因花椰菜中可以正常转录和正确表达。转基因植株用小菜蛾幼虫进行饲虫试验,结果表明,转cry1Ⅰa基因花椰菜对小菜蛾具有很强的毒杀作用,昆虫幼虫的校正死亡率高达100%。获得的转基因花椰菜可用于下一步的抗虫花椰菜的培育。     

利用农杆菌介导法获得转cry2A抗虫基因水稻的研究

稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对cry2A＊编码的Bt毒性蛋白有明显的排斥效应,从而可达到抗虫的效果。本研究利用农杆菌介导法,将载有cry2A＊基因的pC-2A质粒转入受体水稻品种镇稻88基因组内,获得转基因植株。由于cry2A＊与抗Basta基因紧密连锁,通过Basta抗性筛选,进而得到转cry2A＊基因阳性株。PCR和AGE分析结果表明,外源基因cry2A＊已成功整合到镇稻88基因组内。田间试验结果显示转基因阳性植株有明显的抗虫效果。     

抗虫Cry2Ab基因的原核表达及玉米的遗传转化

玉米的产量深受虫害的影响,抗虫Cry2Ab基因对玉米黏虫抗性有重要意义。利用外源抗虫基因Cry2Ab构建到原核表达载体pET-22b中,对其进行SDS-PAGE检测和抗黏虫性鉴定。SDS-PAGE检测结果表明,Cry2Ab基因编码的杀虫蛋白在大肠杆菌BL21中得到正确的表达,条带大小为70.68 kD;抗黏虫性鉴定结果表明,当Cry2Ab蛋白浓度为100μg/g时,对东方黏虫致死率达到86.66%。同时构建pCAMBIA3301-Cry2Ab-Bar植物表达载体,通过农杆菌介导法将外源抗虫基因Cry2Ab转入玉米自交系GSH9901愈伤组织中,利用除草剂筛选及PCR技术检测得到T₁转基因阳性植株4株。获得的转基因抗虫玉米植株为抗虫转基因玉米的研发及抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

基于GR79 EPSPS筛选标记的抗虫抗除草剂表达载体构建及抗性鉴定

虫害和草害是农业生产中两大主要危害。目前,尽管转基因抗虫和抗除草剂作物相继报道和应用,然而我国抗虫抗除草剂复合性状作物培育仍然明显滞后,而且多依靠传统杂交选育的手段,费事费力、周期长。根据苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）Cry1Ac蛋白结合结构域和毒性结构域特征,人工合成杀虫基因cry1Ac-2.5。同时,利用抗除草剂基因GR79 EPSPS替换卡那霉素筛选标记,构建基于草甘膦除草剂筛选标记的复合抗虫抗除草剂植物表达载体,并转化烟草。qRT-PCR结果表明转基因烟草cry1Ac-2.5和GR79 EPSPS基因转录水平均成功表达,经Bt和GR79试纸条检测表明上述基因在蛋白水平正确翻译。抗性实验表明,转基因烟草愈伤经草甘膦筛选,阳性率达到80%,且转基因烟草耐受100 mg/L草甘膦处理。抗虫实验表明,饲喂cry1Ac-2.5转基因烟草4 d后,棉铃虫幼虫死亡率为90%左右,表明人工基因cry1Ac-2.5具有显著的的抗虫效果。以上结果表明,构建的抗虫抗除草剂植物表达载体（Cry1Ac-2.5+GR79 EPSPS）将抗虫基因和抗除草剂基因有效合并,对于快速培育抗虫抗除草剂作物具有指导意义。     

cry1A基因通用检测方法的建立

cry1A基因编码苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白，是转基因植物使用最为广泛的抗虫基因，包括cry1Ab、cry1Ac、cry1A.105、cry1Ab/Ac等类型，cry1A基因为靶标的检测方法在转基因植物安全监管与检测中尤为重要。虽已建立数种cry1A基因检测方法，但均因该基因间序列差别较大而无法覆盖大部分转化体。由此，采用简并引物的策略，开发了一种cry1A基因通用检测方法，检测能力覆盖了常见的16种含cry1A的转化体，开发过程包括实验室内部方法建立和实验室间循环验证。结果表明，该方法在引物终浓度04 μmol·L-1，退火温度64 ℃的条件下，能够特异性检测样品中含有的cry1A基因，检出限为01%。开发的cry1A基因检测方法参数全面，重复性和重现性良好，为国内外转基因成分监管与检测提供方法参考。     

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1Ab22的克隆与表达

【目的】克隆并表达苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiens,Bt)杀虫晶体蛋白cry1Ab22基因,为解决昆虫抗性问题提供有效途径,并为构建新型转基因工程菌和转基因植物提供基因材料。【方法】根据GenBank中cry1Ab型基因序列设计1对引物,并加入BamHⅠ和PstⅠ酶切位点。用全长基因PCR产物粘端定向克隆的方法,从苏云金芽孢杆菌S249菌株中扩增到1个苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白cry1Ab型基因cry1Ab22,将其克隆到表达载体pMAL-c2X中,转化大肠杆菌TB1,进行诱导表达,并对表达产物的杀虫活性进行检测。【结果】cry1Ab22基因长度约为3.5 kb;其与已知的cry1Ab3型基因同源性最高,所编码的蛋白质存在5个氨基酸差异。cry1Ab22基因已在GenBank中登录,登录号为EU220269,并被Bt毒素基因国际命名委员会正式命名为cry1Ab22。SDS-PAGE电泳结果表明,cry1Ab22基因表达了170 ku左右的融合蛋白。cry1Ab22蛋白对小菜蛾(Plutella xylostella)的LC50为225.1μg/mL。【结论】S249菌株含有新型的cry1Ab基因,且该基因表达的蛋白具有较强的杀虫活性。     

利用密码子优化提高Bt cry1Ah基因在转基因玉米(Zea mays L.)中的表达

Bt cry1Ah基因是本实验室从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BT8中克隆的一种新型杀虫蛋白基因。在前期工作中已根据植物密码子偏好性对cry1Ah基因进行过一次优化。根据玉米密码子偏好性对cry1Ah基因进行第二次优化,并将两次优化的cry1Ah基因分别构建了pAhmG和pmAhb植物表达载体,利用农杆菌介导法转化玉米自交系综31,分别得到10株和9株阳性转基因玉米植株。通过ELISA、Western blot检测及生物活性检测,比较不同优化的基因在玉米中的蛋白表达量及抗虫情况。初步结果表明外源基因在玉米植株中可以稳定表达并可以遗传。二次优化基因比一次优化基因在玉米中的蛋白表达量更高,抗虫性更好。表明密码子优化有利于提高外源基因的表达。     

Bt基因转入烟草叶绿体获得转化植株的研究

构建了苏云金杆菌晶体毒蛋白基因Cry1Ab的烟草叶绿体表达载体pCTBt,该载体以烟草叶绿体基因组trnI-trnA为同源重组片段,含有壮观霉素抗性筛选标记基因aadA、质体特异性启动子Prrn和终止子TpsbA.利用基因枪转化法,将pCTBt导入栽培烟草红花大金元叶绿体,经过4次继代筛选,获得9个抗壮观霉素的转化株系,转化频率为0.3～0.6株/枪,其中有5个株系PCR检测结果为阳性,初步确定Cry1Ab基因已整合到烟草叶绿体中.转基因烟草抗斜纹夜蛾试验表明,幼虫死亡率为10%～75%,转基因烟草植株具有较好的杀虫活性.     

转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕生长发育影响的评价

 苏云金杆菌 (Bacillusthuringiensis,Bt)杀虫蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因是培育转抗虫基因植物的两大类基因。为了正确评价转抗虫基因作物花粉对非靶标重要经济昆虫的安全性 ,本试验以家蚕为对象 ,研究转cry1Ac基因棉花、转cry1A +CpTI双价抗虫棉花以及转cry1Ab基因玉米花粉对家蚕生长发育的影响。结果表明 ,与非转基因常规棉花或玉米花粉以及无花粉对照相比 ,转抗虫基因棉花或转抗虫基因玉米花粉对家蚕各龄期的死亡率、蛹重、茧重、茧层重、化蛹率、羽化率和产卵量均无多大影响 ,且无明显的剂量效应。虽然取食转抗虫基因花粉后家蚕一龄历期有所延长 ,但与非转基因的花粉处理相比 ,则无显著差异 ;同样 ,家蚕三龄眠蚕体重虽与无花粉对照相比表现出较大差异 ,但其体重均大于对照。可见 ,转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕的历期和体重亦无多大影响。综上所述 ,转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕的生长发育不会产生明显的负面影响。     

cry1Ac基因启动子表达Vip3Aa蛋白特性分析

苏云金芽胞杆菌cry基因启动子常用于构建蛋白表达载体。为探讨苏云金芽胞杆菌cry基因启动子指导Vip3Aa蛋白表达情况及杀虫活性,以p UC19载体为基础,运用重叠引物PCR方法构建Vip3Aa11表达载体,并与由T7启动子指导的Vip3Aa11表达蛋白杀虫活性、抗胰蛋白酶稳定性比较,初步探索发酵条件。结果表明,cry1Ac启动子与T7启动子均在上清液中表达大小为88 ku Vip3Aa11蛋白,对甜菜夜蛾、棉铃虫杀虫活性差异不显著,cry1Ac基因启动子在37℃、48 h更适合Vip3Aa11蛋白的表达,为vip基因表达、功能验证及杀虫机理等研究提供新思路。     

对甜菜夜蛾高毒力Bt新菌株的PCR-RFLP分析及生物活性测定

利用PCR-RFLP对Bt.新菌株cyz-13,T4-3的基因型进行分析。结果表明,cyz-13含有cry1Aa,cry1Ac,cry1Bc,cry2Ab4种基因型,其中cyz-13菌株的PCR产物的酶切片断类型不同于已知的基因类型;T4-3菌株含有cry1Aa,cry1Ac,cry1Ag,cry2Ac,cry1Ia5种基因型。室内生测结果显示,两菌株对甜菜夜蛾、粘虫、棉铃虫、玉米螟均具有高毒力,好于H D-1标准菌株。两菌株的发酵液均有杀虫活性,二者上清的杀虫因子不同。     

苏云金芽胞杆菌BRC-HZP7杀虫晶体蛋白多样性分析

分离自武夷山土壤的苏云金芽胞杆菌BRC-HZP7菌株对小菜蛾和甜菜夜蛾幼虫有较好的毒杀作用.对该菌株进行了生理生化测定、cry基因的PCR-RFLP检测,以及通过SDS-PAGE检测晶体蛋白,并对蛋白点进行肽段指纹图谱鉴定.结果表明该菌株含有cry1Aa、cry1 Ba、cry1 Ia、cry2Ab、cry2Ac、cr...     

抗虫转基因水稻对非靶标害虫褐飞虱取食与产卵行为影响的评价

 比较测定褐飞虱在转cry1Ab基因籼稻(B1、B6)和转SCK基因杂交稻恢复系(MSA)及各自亲本对照上的取食与产卵行为。在自由选择寄主植株条件下,褐飞虱于转cry1Ab基因籼稻和转SCK基因杂交稻恢复系上的着虫比率、产卵选择性和产卵量与各自对照嘉早935和明恢86相比均无显著差异,但取食总痕数除B1外则均显著高于对照。在非自由选择寄主植株条件下,褐飞虱不论于转cry1Ab基因籼稻上还是于转SCK基因杂交稻恢复系上,其取食总痕数均显著多于各自对照,而取食24 h后排泄的蜜露则恰反之。综合可见,3个供试抗虫转     

转cry1Ab基因抗虫水稻的培育

采用农杆菌介导的遗传转化法,将cry1Ab基因导入优良三系恢复系明恢63,共获得了92个独立转化株,其中13株为单拷贝。通过发芽试验,获得了11个单拷贝转基因纯合系。ELISA检测结果表明:不同株系其Bt蛋白含量不一样,但杂种的Bt蛋白含量与其亲本一致。室内人工接虫试验及田间抗虫性试验初步表明:5个纯合株系表现高度抗性,且农艺性状与原品种没有显著差异。由此说明,所获得的这些单拷贝转基因株系可作为育种材料,用于抗虫水稻的培育。     

Impact Evaluation of Insect-Resistant Transgenic Rice on the Feeding and Oviposition Behavior of Its Non-Target Insect,the Brown Planthopper, Nilaparvata lugens(Homptera: Delphacidae)

The feeding and oviposition behavior of the brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens on two transgenic indica rice homogenous genotypes (B1 and B6) with cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis and transgenic restored line of hybrid rice (MSA) with SCK gene (a modified CpTI gene) were measured, compared with those on their corresponding non-transgenic parental cultivars Jiazao935 and Minghui86 performed by BPH. Under the selection condition of host plants by BPH, loading percentage, oviposition preference and laying egg number of BPH both on transgenic cry1Ab rice and transgenic SCK rice were not significantly different from those on their controls, while their total number of probing wound caused by PBH expect for feeding on B1 plants was markedly more than that on the control. In contrast, under the non-selection condition, total number of probing wound caused by BPH on either transgenic cry1Ab rice or transgenic SCK rice was pronouncedly more than those on their controls. Conversely, their honeydew amount excreted by BPH after feeding for 24 h was significantly less than those on the control. As a conclusion, three tested transgenic rice genotypes with insect resistance acted adverse effect on BHP feeding, and no marked effect on BPH oviposition.     

cry2Aa9m抗虫基因植物表达载体构建及对大豆的遗传转化

cry2Aa9m基因编码的杀虫晶体蛋白(ICPs)对鳞翅目(Lepidoptera)和双翅目(Dipter)昆虫具有显著的毒杀作用,可防治大豆食心虫等害虫。试验构建了由豆荚特异性启动子Pmsg调控的cry2Aa9m基因的植物表达载体pCMB2A,以抗除草剂bar基因为筛选标记,通过农杆菌介导法对绥农28大豆子叶节进行遗传转化,获得抗性株系8株。经PCR和RT-PCR检测结果证明,cry2Aa9m基因已经整合到大豆基因组中并得以表达。研究为抗大豆食心虫转基因育种产业化奠定基础。     

Selection,effective dominance,and completeness of Cry1A.105/Cry2Ab2 dual-protein resistance in Helicoverpa zea (Boddie) (Lepidoptera: Noctuidae)

In the U.S., Helicoverpa zea (Boddie) is a major pest targeted by both transgenic maize and cotton expressing Bacillus thuringiensis (Bt) proteins. Resistance of insect to Bt maize and cotton containing cry1A and cry2A genes has widely occurred in the U.S. In this study, two trials were performed to investigate larval survival and development of a Cry1A.105/Cry2Ab2 dual-protein resistant (VT2P-RR), a susceptible, and an F₁ heterozygous (VT2P-RS) populations of H. zea on ears of nine Bt and three non-Bt maize hybrids. The Bt maize hybrids evaluated represent five common pyramided traits expressing two or three of the Cry1A.105, Cry1Ab, Cry1F, Cry2Ab2, and Vip3Aa20 proteins. In the laboratory, neonates of the three H. zea populations were inoculated on silks of ears collected from maize at R1–R2 plant stages; and larval survivorship was checked 10 d after neonate release. All three insect populations survived normally on non-Bt maize ears. Varied numbers of VT2P-RR and VT2P-RS survived on ears of Cry1A.105/Cry2Ab2 maize, while all larvae of the three populations died or could not develop on ears of Vip3Aa20-expressing maize. The results demonstrated that the dual-protein resistant H. zea was not cross-resistant to Vip3Aa20-expressing maize, and thus traits with vip3Aa20 gene should be effective to manage Cry1A.105/Cry2Ab2-resistant H. zea. The resistance in VT2P-RR was determined to be incomplete on Cry1A.105/Cry2Ab2 maize. The effective dominance levels varied greatly, from recessive to incompletely dominant, depending on maize hybrids and trials, suggesting that proper selection of maize hybrids could be important for mitigating the Cry1A.105/Cry2Ab2 resistance. The data generated should aid in modeling multiple-protein Bt resistance in H. zea.