水稻密码子优化基因Mat#增强草铵膦抗性

来自细菌Nocardia sp.AB2253的蛋氨酸砜N-乙酰基转移酶基因(methionine sulfone Nacetyltransferase gene,Mat)编码产物具有N-乙酰基转移酶活性,能解除灭生性除草剂草铵膦的毒性,但在植物中表达效率较低.本研究用水稻(Oryza sativa)偏爱密码子优化的Mat#基因转化籼稻品系9K(Oryza sativa ssp.indica),经过PCR和Southern杂交验证,证明该基因已经整合至水稻基因组中.除草剂抗性检测结果显示,该转化体的芽期草铵膦耐受浓度至少为600 mg/L、秧苗期草铵膦耐受浓度至少为1 000 mg/L,对草铵膦的抗性水平不低于转双丙氨酰膦抗性基因(bialaphos resistance gene,Bar)水稻9KA2.酶活性测定结果显示,该转化体叶片中的N-乙酰基转移酶活性约为非转基因对照中的6.6倍.说明优化后的Mat#基因增强了草铵膦抗性,可作为转化筛选标记和抗除草剂目的基因应用于转基因作物育种.     

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明：转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。     

过量表达OsNPR1基因稳定提高水稻对白叶枯病的抗性

在拟南芥中,NPR1是系统获得抗性SA信号传导途径中的一个重要的调节因子,在水稻中已克隆到与之同源的OsNPR1基因。构建OsNPR1基因水稻过量表达载体,并将其转化粳稻TP309得到转基因植株;通过自交纯合,得到17个纯合株系;对T3、T4代纯合株系进行PCR鉴定,证实转基因纯合株系中外源伪OsNPR1基因具有遗传稳定性;检测了T1、T2代转基因株系和T3代转基因纯合株系对水稻白叶枯病病原细菌Xanthomonas oryzae pv．oryzae的抗病性,结果表明,在T1、T2代中70％以上的株系对水稻白叶枯病的抗性显著提高,T3代中约67％的株系对水稻白叶枯病的抗性显著提高,说明这种抗病性的提高具有遗传稳定性。OsNPR1基因可作为选育水稻抗白叶枯病新种质的一个良好的候选基因。     

不同除草剂对转Bar基因马铃薯田间杂草的防效及安全性分析

为了安全防除抗草铵膦转基因马铃薯田间杂草,以转Bar基因马铃薯为试验材料,分析比较了有效成分1 440 g·hm^-2灭草松(T1)、99 g·hm^-2 11%砜嘧磺隆·精喹禾灵(T2)、1 440 g·hm^-2灭草松+ 99 g·hm^-2 11%砜嘧磺隆·精喹禾灵复配剂(T3)、1 695 g·hm^-2草铵膦(T4)、923 g·hm^-2草甘膦(T5)和清水(CK)处理下杂草防效、马铃薯生长指标、块茎产量及品质特性和药剂残留情况。结果表明,草甘膦在杀灭杂草的同时,也杀死了马铃薯植株,受害率达100%;灭草松、11%砜嘧磺隆·精喹禾灵和草铵膦对马铃薯均未产生药害,但因对杂草的防效不同而导致达到的增产效果差异显著。药后45 d时,灭草松和11%砜嘧磺隆·精喹禾灵复配剂(T3)对阔叶杂草的株、鲜重防效较灭草松单独处理(T1)分别提高35.13和38.71个百分点,较11%砜嘧磺隆·精喹禾灵单独处理(T2)分别提高23.88和16.29个百分点,对禾本科杂草的株、鲜重防效较T1分别提高78.36和80.92个百分点,较T2分别提高11.85和8.23个百分点,马铃薯单株产量较CK、T1和T2分别增加58.39%、35.52%和11.44%。草铵膦(T4)对阔叶和禾本科杂草的株、鲜重防效都显著高于T1、T2和T3,单株产量较CK、T1、T2和T3分别增加67.40%、43.24%、17.79%和5.6%。因此,用有效成分1 695 g·hm^-2的草铵膦可以高效防治转Bar基因马铃薯田间杂草,但为了防止转Bar基因马铃薯连作时,因靶标除草剂草铵膦作用单一而诱导杂草产生草铵膦抗性的风险,建议用有效成分 1 440 g·hm^-2 的灭草松和99 g·hm^-2 11%砜嘧磺隆·精喹禾灵复配剂与草铵膦轮换防治杂草。本研究为转Bar基因马铃薯大面积种植中田间杂草的科学防治提供了科学依据。     

无载体框架结构的大豆铁蛋白线性表达盒提高小麦籽粒铁含量的研究

培育和推广铁强化型小麦品种对于经济有效地解决贫困人口的铁营养不良问题具有重要意义。本研究通过 RT-PCR 得到了大豆(Glycine max)铁蛋白基因,构建了无载体框架的大豆铁蛋白线性表达盒(即小麦籽粒特异的高分子量谷蛋白亚基 1Dx5 的启动子 - 大豆铁蛋白基因 -NOS 终止子酶切片段);用基因枪法转化"京花 1 号"小麦(Triticum aestivum)幼胚愈伤组织,经草胺膦筛选和分化后,得到 276 株转基因T0植株,通过 PCR 筛选出阳性植株 65 株;RT-PCR 检测发现 29 个株系的大豆铁蛋白基因在灌浆期籽粒中表达;与对照相比,对 8031 个 T1代株系所结的 T2代籽粒进行了铁含量测定,有 265 个株系成熟籽粒的铁含量均比对照有不同幅度提高,增幅在 4.93%~64.03%之间,其中 22 个株系的籽粒铁含量显著或极显著提高。结果提示,利用无载体框架的大豆铁蛋白线性表达盒可以有效地培育出籽粒铁含量显著提高的转基因小麦。     

转基因抗除草剂水稻对稻田叶冠层节肢动物群落多样性的影响

转基因抗除草剂水稻可能对稻田节肢动物产生影响。对转Bar基因抗除草剂籼稻"Bar68-1"和非转基因对照"D68"稻田叶冠层节肢动物群落的结构和特征进行调查、比较。结果显示,转基因水稻和非转基因对照水稻间的冠层节肢动物各亚群落中相对丰盛度高的物种(科)具有较大相似性,但在相对丰盛度低的科上有所差别;除2007年不喷药处理区天敌亚群落的Simpson指数(D)有差异外,转基因与非转基因对照稻田之间叶冠层节肢动物群落、亚群落的多样性指数(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势集中性指数)差异不显著;在水稻分蘖中期、分蘖末期、齐穗期和乳熟期等4个生育期,95.3%的稻田节肢动物群落主要参数时间动态的品种间差异不显著。研究结果表明转Bar基因抗除草剂水稻"Bar68-1"对稻田叶冠层节肢动物的群落组成和多样性无显著影响。     

转CBF1基因增强水稻的耐逆性

为改良水稻(Oryza sativaL.)的耐逆性,以来源于成熟种子的胚性愈伤组织为受体材料,通过农杆菌介导法将拟南芥(Arabidopsis thaliana)耐逆相关CBF1基因导入粳稻品种秀水11基因组,经GUS组织化学染色、PCR检测和Southern杂交分析验证,获得一批转基因植株。T1代检测结果显示,所转基因已遗传给后代,且大多数株系的分离比符合3∶1。试验表明,在高盐与高渗胁迫下,转基因株系较非转化对照具有显著或极显著生长优势,表现苗高负增长率较小,长出的根数较多,根长较长;经低温胁迫处理后,转基因株系的叶片相对电导率显著或极显著低于对照。这些结果证明水稻转基因株系的耐逆性得到了增强。     

转基因水稻中ThEn-42基因的稳定遗传及其抗病性的提高*

用农杆菌介导法将CaMV35S启动子调控下的外源基因ThEn-42转入粳稻(Oryza sativa ssp．japonica)品种台北309中。对100多株再生植株进行了PCR鉴定，结果表明，90％以上的植株为阳性植株。Southern检测的结果进一步证实，外源基因已经整合到水稻基因组中。对T1代植株也进行了PCR鉴定和潮霉素抗性鉴定，结果表明，大约70％的T1代转基因株系符合3：1(阳性：阴性)的分离比，表明ThEn-42基因在这些株系中有单个插入位点；大约20％的T1代株系分离比符合15：1，表明这些株系含有2个整合位点。选择部分T1代潮霉素抗性植株进行Southern杂交鉴定，结果证实，外源基因已经稳定遗传给T1代。检测了T0代和T1代转基因植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani)和两个分别属于A群和B群的稻瘟病(Magnapotthe grisea)小种的抗性，结果表明，30%株系表现了对这两种病害抗性水平不同程度的提高。有7个株系的抗性与对照相比有显著的提高，其中Tp64表现对两个稻瘟病小种完全免疫。这些结果表明内切几丁质酶基因ThEn-42已经在受体植物中准确表达，并且在提高水稻抗病性方面起了重要作用。     

直接产生抗除草剂转基因水稻纯系的新方法

提出了一种提高转基因杂交后代育种选择效率的新途径，即在花药培养过程中添加抗性筛选物质，直接筛选含有目的基因的纯合体。以转bar基因水稻植株和非转基因植株杂交F1为试格进行花药培养，并对分化的绿苗进行PCR检测和田间抗性检测。结果表明，在愈伤组织诱导培养基和分化培养基中分别添加PPT0.05mg/L与未添加PPT的对照，均产生较多的愈伤组织和绿苗，并有较高比例不抗除草剂的假阳性株。当PPT浓度增至0.1mg/L时，所得花培苗全部抗除草剂，显示很好的筛选作用。PPT浓度继续增加，愈伤组织诱导率和绿苗分化率急剧下降。当PPT的浓度增至5mg/L时，愈伤组织的诱导和幼苗分化完全被抑制。对30个加倍单倍体系作连续两代农艺性状考察，约73％以上的株系在遗传率较高的性状中，变异系数很小（＜10％），说明这些株系的基因型已经纯合，证实了该方法的有效性。     

航恢七号空间诱变变异株系的稻瘟病抗性研究

本研究对卫星搭载水稻品种航恢七号SP3代株系进行稻瘟病抗性鉴定研究,并对抗性变异株系作分子生物学分析。结果表明,250个航恢七号SP3代农艺经济性状优良株系经接种后,抗性变异株系H24对菌株GD3286表现抗性分离,分离比例为119∶108,其抗性遗传可能受2对互补抗病基因控制,且在SP4代仍存在抗性分离;H24SP5代株系的抗谱较原种对照显著提高,其抗谱达到84.4%,而原种对照的抗谱仅为40.6%,且H24对部分致病谱较广或专化性致病菌株表现抗病突变。经全基因组内微卫星多态性分析,H24与原种对照间未表现DNA多态性。     

豌豆铁蛋白(pea ferritin)转基因水稻纯系重要生物学特性变异研究

选取已连续7代自交纯化，并结合GUS标记辅助选择，所获得的26份独立豌豆铁蛋白（pea ferritin, Fer）转基因水稻纯系，以秀水11为CK，就外源基因（Fer）导入可能产生对稻米Fe含量、重要农艺性状、稻米品质性状、植株耐逆性状的影响进行研究。结果表明：转基因纯系的精米平均总铁含量为10.37ug/g，仅有4份（即Fer34、Fer 36、Fer 39、Fer 65）显著高于CK（6.46ug/g），其余22份与CK无显著差异；主要农艺性状上，除单株穗数和剑叶长等2个性状的所有纯系与CK无显者差异外，播抽天数、株高、主穗长、主穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等7个性状均有少量纯系与CK存在显著差异，表明外源基因的导入可能对纯系有关农艺性状存在影响，但尚未发现经济性状显著变劣的纯系；稻米品质性状上，所有纯系的糙米率、精米率、整精米率、米粒长、米粒宽、米粒长/宽比等6个性状均与CK相仿，而在垩白粒率、垩白度、碱消值、胶稠度和直链淀粉性状等5个性状方面，有部分纯系发生了显著变异，其变化缺乏明显的规律性；耐逆性状方面，转基因纯系间的耐冷、热害程度变异，与稻米铁含量变化并无显著相关性，但转基因纯系间对稻瘟病、白叶枯病和褐稻虱抗（耐）性有随着稻米铁含量增加而减轻危害的趋势。本文还就有关转基因纯系重要生物学性状变异可能产生原因和外源基因作用等问题进行了讨论。     

华恢1号衍生系旱恢3T的选育及抗虫表现

水稻作为世界上主要的粮食作物之一,容易受到螟虫、稻飞虱、稻象甲等主要害虫为害造成减产.为改良节水抗旱稻的抗虫性,以华恢1号(TT51)为cry1Ab/Ac基因供体,与节水抗旱稻恢复系品种旱恢3号杂交,利用分子标记辅助选择技术对目标基因进行筛选,最终获得BC3F4纯合、稳定株系.通过对Cry1Ab/Ac蛋白的定性和定量检...     

双价抗虫节水抗旱稻新材料旱恢3CA的创制

绿色超级稻的育种目标是少打农药、少施化肥、节水抗旱和优质高产。为培育“少打农药,节水抗旱”的资源节约型、环境友好型水稻品种,本研究以T1C-19、T2A-1作为cry1C^*和cry2A的基因供体,与节水抗旱稻恢复系旱恢3号品种杂交,利用分子标记辅助选择技术对目标基因进行筛选,最终获得同时含有cry1C^*和cry2A基因的稳定株系。通过PCR以及对Cry1C^*和Cry2A蛋白的定性和定量检测,结合正常管理田间农艺性状考察及不防治螟虫田间管理的抗虫性鉴定,筛选出双价抗虫节水抗旱稻新恢复系旱恢3CA。结果显示,对照旱恢3号与旱恢3CA在农艺性状上无显著差异,但早恢3CA高抗稻纵卷叶螟。本研究结果为培育既节水抗旱又抗虫的水稻新品种奠定了材料基础。     

外源铁蛋白基因对水稻重要性状表达的影响

以原始亲本"秀水11"为轮回亲本,Fer转基因高代系("Fer34")为非轮回亲本,采用连续回交和自交,结合GUS组织染色检测,获得了性状稳定、且带有外源Fer基因的"Fer34-XS11",它与原"秀水11"组成近等基因系。对该近等基因系的重要农艺性状、品质性状、抗病性状等进行考察。结果表明,外源Fer基因对水稻导入系无不良影响,转基因系基本保持了原亲本的生物学特性。     

水稻低植酸突变基因和外源铁蛋白基因的聚合

对所获得的2份低植酸突变系和2份铁蛋白(Fer)转基因富铁系稻米进行了无机磷、种子GUS、叶片PCR、稻米矿质元素含量检测和简单的遗传分析,表明这些材料作为低植酸突变种质和Fer富铁种质具有良好的实用价值。对所配杂种F1进行了花药培养,并对愈伤组织诱导、分化、生根和花培苗倍数性、成活率、结实性等性状进行考察,认为低植酸基因和铁蛋白外源基因对花培过程影响不明显。在大量的花培后代中筛选到31份低植酸基因和外源铁蛋白基因双重表达的花培纯系,经检测,该批材料富铁效果极为显著,是难得的低植酸富铁转基因优良新种质。     

Cry1Ab转基因水稻的杂种优势表现及抗虫性鉴定

以携带Cry1Ab基因的"克螟稻"为抗虫供体亲本,将目标基因转导到优良恢复系"R6547"、"R818"中,配制的杂交稻组合表现良好的杂种优势水平,克服了"克螟稻"在常规粳稻育种实践中常出现的农艺性状差、前期生长势弱的缺陷。可溶性蛋白含量检测结果显示目标基因在杂交稻中仍能高水平的表达,并在人工接虫和自然发生条件下对稻纵卷叶螟、二化螟等鳞翅目害虫表现优良抗性。     

种植与组培9年的转AhDREB1基因毛白杨耐盐性比较

为了对栽培9年后转AhDREB1基因毛白杨的耐盐性进行评价,并探究田间种植与组培继代2种不同生长条件对转基因毛白杨耐盐性的影响,以从大田种植9年的转AhDREB1基因杂种毛白杨[(Populus tomentosa×Populus bolleana)×P.tomentosa]中获得的株系(T46-F)和组培继代9年的2个转基因杂种毛白杨株系(T46、T12),以及非转基因杂种毛白杨株系(CK)为试材,通过对外源基因进行PCR检测,发现9年后AhDREB1基因仍然稳定整合在转基因植株中。通过不同浓度的Na Cl胁迫试验,对各株系的相对电导率进行分析,进一步选择测定0.6%浓度Na Cl处理水平下各株系的株高、地径生长量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量和叶绿素相对含量,对不同转AhDREB1基因毛白杨株系的耐盐性进行分析和比较。结果表明,所有株系的相对电导率、MDA含量均随Na Cl浓度增加而增大,但高盐浓度下转基因株系T46-F、T46、T12的相对电导率、MDA含量均显著低于CK。无论是在非盐条件,还是0.6%Na Cl胁迫下,AhDREB1基因的导入均能显著提高毛白杨植株的SOD、POD活性,脯氨酸含量。其中0.6%浓度Na Cl胁迫下,T46-F、T46、T12的SOD活性分别是CK的2.51倍、3.20倍、2.55倍;POD活性分别是CK的1.23倍、1.63倍、1.10倍;脯氨酸含量分别是CK的1.51倍、1.69倍、1.62倍。此外,转AhDREB1基因毛白杨叶绿素含量下降显著低于CK,同时株高、地径生长量显著高于CK。组培继代9年的转基因株系的脯氨酸含量、株高生长量显著高于在大田种植9年的转基因毛白杨,而相对电导率显著低于大田种植转基因株系,说明组培继代培养更有利于保持转基因毛白杨的耐盐性。综上可知,转AhDREB1基因显著提高了毛白杨的抗氧化酶活性,调控渗透调节物质的积累,从而减轻细胞膜的氧化损伤,降低了相对电导率,提高了毛白杨的耐盐性,综合考虑各个指标,各株系耐盐性的大小顺序为T46T12T46-FCK。本研究为通过转AhDREB1基因提高植物耐盐性提供了理论参考。     

转基因玉米研究现状及发展趋势

玉米作为世界主要的粮食作物和重要的饲料及工业原料,其转基因研究一直备受关注。近年来,应用基因枪、农杆菌介导、花粉管通道等转基因技术对玉米重要农艺性状进行遗传改良,在抗虫、抗除草剂、高赖氨酸、雄性不育、抗旱耐盐等转基因新品种方面取得了重大进展,抗虫和抗除草剂及两者复合性状的转基因玉米新品种已在全球16个国家大面积推广,产生了巨大的经济、社会和生态效益。本文概述玉米转基因技术及应用现状等方面的研究进展,并探讨了未来的发展趋势和研究方向。