水稻转化系统研究及应用进展

综述了水稻遗传转化体系研究,包括外植体的选择、报告基因和选择标记基因的选用、选用启动子和基因转移方法。重点介绍了水稻转化系统应用进展,包括基因瞬时表达研究、基因表明调控研究、分析基因功能和构建基因标签、导入有益的农艺性状基因４个方面。     

水稻遗传转化研究进展

水稻遗传转化技术是探究水稻基因功能和开展遗传育种的重要手段。为进一步推动遗传转化技术在水稻中的应用,笔者总结了聚乙二醇(PEG)法、脂质体法、电激法、基因枪法、花粉管通道法和农杆菌介导法等几种常用水稻遗传转化方法,并分析归纳了这些转化方法在实际应用中的优缺点。同时,笔者还重点阐述了农杆菌介导的水稻遗传转化研究进展,指出侵染体系、再生体系和组织培养条件等因素对农杆菌介导的水稻遗传转化影响,并提出农杆菌介导法优化的一些具体措施。     

农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中的应用

随着生物技术的发展，水稻基因工程育种在水稻育种中发挥着越来越重要的作用。在诸多的转基因方法中，农杆菌作为一种天然的植物基因转化系统，以其独特优点而倍受重视。本文概述了农杆菌介导转化水稻的原理，农杆菌介导转化水稻的优点并且介绍了农杆菌菌株、受体材料和培养基成分的不同对农杆菌介导转化水稻的影响。另外对农杆菌介导遗传转化在水稻抗虫基因工程育种、抗病基因工程育种、抗逆基因工程育种、优质基因工程育种、耐除草剂基因工程育种及提高水稻光合效率和延缓衰老方面的研究进展进行了综述。最后对农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中存在的问题和发展前景做了简要说明。     

水稻植株再生与农杆菌介导的遗传转化研究

本研究以不同籼稻品种的成熟胚为材料, 研究了不同培养基对愈伤组织诱导、分化和植株再生的影响,并研究了利用农杆菌介导bar基因和ipt基因的遗传转化技术.结果表明,采用NBD (N6salts B5Vitamin casamino acids 500 mg/L proline 500 mg/L glutamine 300 mg/L mannitol 36.4 g/L sucrose 30 g/L 2,4-D 2 mg/L 6-BA 0.2 mg/L phytagel 2.5 g/L,pH 5.8) 为诱导培养基,MSD(MS casamino acids 500 mg/L proline 500 mg/L glutamine 300 mg/L mannitol 36.4 g/L sucrose 30 g/L 2,4-D 2 mg/L 6-BA 0.2 mg/L phytagel 2.5 g/L,pH 5.8)与NBD培养基交替继代培养,籼稻愈伤组织诱导率高、质量较好;采用MSR3c(MS casamino acids 500 mg/L glutamine 300 mg/L proline 500 mg/L mannitol 36.4 g/L maltose 30 g/L TDZ 0.2 mg/L phytagel 5 g/L pH 5.8)为分化培养基,愈伤组织分化率均在90%以上.本研究利用农杆菌介导,将Act启动子驱动的抗除草剂基因(bar)和异戊烯基转移酶基因(ipt)构建的融合基因表达载体对水稻进行遗传转化.初步确定了愈伤组织筛选及分化培养基附加除草剂(glufosinate ammoniun)4 mg/L、头孢霉素300 mg/L,愈伤组织预培养2-3天,共培养基中加入乙酰丁香酮浓度为39 mg/L,共培养2-3天.通过上述培养条件,已获得移栽成活的水稻转基因植株.     

根癌农杆菌介导水稻遗传转化研究进展及展望

自1994年建立了农杆菌介导的粳稻高效遗传转化体系以来,在短短十几年里取得了飞速发展。概述了农杆菌介导水稻遗传转化的研究历史和原理、影响农杆菌介导水稻转化体系的重要因素、转基因水稻的特点和外源基因的稳定性,并探讨了农杆菌介导水稻遗传转化研究中存在的问题与对策。     

水稻OsAAA1基因超表达载体构建及遗传转化

为了构建带Flag标签的OsAAA₁超表达载体,获得阳性转基因植株并分析其OsAAA₁基因表达情况。以日本晴的cDNA为模板,将OsAAA₁克隆至pU1301-Flag载体;重组质粒通过PCR、酶切及测序鉴定正确后,以农杆菌为介导进行遗传转化至日本晴;转基因植株通过分子鉴定正确后,采用Real-time PCR检测OsAAA₁基因的mRNA表达水平变化。成功构建了OsAAA₁-pU1301-Flag重组载体;遗传转化后获得33株转基因植株;通过分子鉴定筛选出26株阳性转基因植株;荧光定量PCR结果分析发现23株阳性转基因植株OsAAA₁基因的表达出现不同程度上调。与日本晴相比,有8株表达量达到30倍以上,其中有5株表达量超过40倍。成功构建了带Flag标签的OsAAA₁超表达载体;遗传转化结果表明OsAAA₁-Flag能整合到日本晴的基因组DNA中,从而使OsAAA₁基因的表达水平增加。本研究为后续通过Flag标签,在水稻植物体内直接挖掘与OsAAA₁互作的功能蛋白奠定了基础。     

水稻植株再生与农杆菌介导的遗传转化研究

本研究以不同籼稻品种的成熟胚为材料，研究了不同培养基对愈伤组织诱导、分化和植株再生的影响，并研究了利用农杆菌介导bar基因和ipt基因的遗传转化技术。结果表明，采用NBD(N6salts B5Vitamin casamino acids 500mg／L proline 500mg／L glutamine 300mg／L mannitol 36．4g／L sucrose 30g／L 2，4-D 2mg／L 6-BA 0．2mg／L phytagel 2．5g／L，pH 5．8)为诱导培养基，MSD(MS casamino acids 500mg／L proline 500mg／L glutamine 300mg／L mannitol 36．4g／L sucrose 30g/L 2，4-D 2mg／L 6-BA 0．2mg／L phytagel 2．5g／L，pH 5．8)与NBD培养基交替继代培养，籼稻愈伤组织诱导率高、质量较好；采用MSR3^e(MS casamino acids 500mg／L glutamine 300mg／L proline 500mg／L mannitol 36．4g／L maltose 30g／L TDZ 0．2mg／L phytagel 5g／L pH 5．8)为分化培养基，愈伤组织分化率均在90％以上。本研究利用农杆菌介导，将Act启动子驱动的抗除草剂基因(bar)和异戊烯基转移酶基因(ipt)构建的融合基因表达载体对水稻进行遗传转化。初步确定了愈伤组织筛选及分化培养基附加除草剂(glufosinate ammoniun)4mg／L、头孢霉素300mg／L，愈伤组织预培养2-3天，共培养基中加入乙酰丁香酮浓度为39mg／L，共培养2-3天。通过上述培养条件，已获得移栽成活的水稻转基因植株。     

基因枪转化技术在棉花遗传转化上的应用

将外源基因导入棉花的方法很多,目前,最受瞩目的是农杆菌介导法和基因枪转化法。本文对基因枪转化法的基本原理、发展情况、技术的优缺点、影响转化率的主要因素以及此方法在棉花遗传转化中的研究动态进行了分析。     

水稻紫节性状的遗传及利用研究

本文主要就紫稻的紫节性状进行遗传和利用研究。结果表明：这种特殊紫色水稻的紫节遗传是受一对独立的显性标志基因控制的显性遗传。此基因不受任何基因的抑制，并且对光照表现钝感。因而其与一般绿节稻品种杂交，Ｆ１皆表现为紫节株。通过杂交转育的紫节恢复系与两系、三系不育系杂交结果，单株产量、单株穗数、每穗粒数、结实率（％）都接近和超过绿节稻恢复系。     

大豆遗传转化研究进展

本文介绍了近年来大豆遗传转化研究中的再生系统和基因导入方法等方面的研究进展。     

农杆菌介导的水稻遗传转化体系的建立

研究不同脱落酸(ABA)质量浓度(0、1 mg/L)、培养条件(光照、黑暗)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)质量浓度(0、1、2、3、4、5 mg/L)、共培养时间(1、2、3、4、5 d)、羧苄青霉素质量浓度(0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300 mg/L)对宁夏回族自治区水稻愈伤组织诱导率、成活率的影响,以建立农杆菌介导的宁夏回族自治区水稻遗传转化体系。结果表明,宁粳27号愈伤组织诱导率较高,最佳的ABA质量浓度为1 mg/L,最佳的培养条件是黑暗培养,最佳的2,4-D质量浓度为3 mg/L,最佳的共培养时间为3 d,最佳的羧苄青霉素质量浓度为150 mg/L。     

贵州禾来拢茎尖遗传转化体系的研究

以贵州禾来拢茎尖为材料,遗传转化含有Ubiqutin启动子的苦瓜几丁质酶基因McCHIT1,设计正交试验,探究农杆菌菌液浓度、真空渗透压和真空处理时间对贵州禾来拢茎尖遗传转化的影响。结果表明:对植株的死亡率及转化率影响最大的是真空处理时间,其次为菌液浓度,真空渗透压的影响较小。综合考虑植株死亡率及转化效率认为,菌液侵染浓度OD6000.8,真空处理时间11min,真空渗透压16kPa为农杆菌介导贵州禾来拢茎尖遗传转化的最优参数。     

根癌农杆菌介导的高效水稻遗传转化影响因素

根癌农杆菌介导的水稻遗传转化影响因素主要有农杆菌菌株和载体、水稻基因型、转化受体、共培养条件、选择标记基因和转化程序等。对影响农杆菌介导水稻基因转化效率的以上各种因素进行了综述,并对转化过程中存在的问题进行了讨论。     

GO基因对草莓遗传转化及抗病性鉴定

利用PCR技术从黑曲霉（Aspergillus niger）中扩增并克隆了葡萄糖氧化酶（glucose oxidase,简称GO）基因,并将马铃薯病原诱导型启动子（Prp1-1基因启动子）与其融合构建了植物表达载体pCAMGO,经农杆菌介导转化获得了转基因草莓.在病原物灰霉菌孢子诱导后,由淀粉-KI的显色反应证实,转基因草莓中GO基因的表达引起H2O2的生成;用草莓灰霉病病原侵染,结果表明：转基因草莓抗灰霉病的能力较对照明显提高.     

甘薯遗传转化研究现状、问题及展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物，由于遗传改良进展缓慢，转基因技术逐渐成为研究的热点，并应用于常规育种中去。到目前为止，甘薯已利用叶片、叶柄、茎、原生质体、愈伤组织、新鲜块根、胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为遗传转化受体材料，其中早期以叶片、叶柄为主，目前利用胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为转化受体的研究越来越多。用于甘薯遗传转化的方法有农杆菌介导法、电击法和基因枪法，其中以根癌农杆菌介导法为主。最初甘薯遗传转化外源基因表达频率很低，随着转化条件研究的深入，转化频率得到较大的提高，越来越多的目的基因被应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、抗病毒、抗病、抗除草剂和品质改良等五大类基因转入甘薯基因组中，并且获得了转基因植株。尽管甘薯遗传转化取得了一定的进展，但目前仍缺乏一个有效的遗传转化体系，获得的转基因植株数量有限，还不能应用于生产。存在转化基因型有限、外源基因匮乏、转化方法单一、标记基因存留的问题，以及还不清楚外源基因在转基因植株中的遗传规律等。因此，本文从甘薯遗传转化受体系统、主要转化方法、转化系统以及有益农艺性状基因的应用等对甘薯遗传转化现状进行了综述，分析了目前存在的问题，以及未来甘薯遗传转化研究方向和发展前景。     

以Bar为选择标记的遗传转化体系的建立

Bar基因是转基因商品化作物中应用最多的目标基因,也是水稻遗传转化中应用较多的选择标记基因,因此,建立以Bar基因为选择标记的通用和高效的遗传转化体系非常必要。本研究中,以籼型水稻明恢63为受体,Bar基因作选择标记,采用农杆菌介导的遗传转化法,将Bar基因转入其中,获得了一批转化子,初步建立了稳定、高效的水稻遗传转化体系。随后,以此体系为基础,将装有不同基因的两个载体pBar-1C^＊和pBar-1Ab进行了转化,分别从5400块和4800块愈伤组织中获得156个和115个抗性愈伤,其抗性愈伤率分别为2．8％和2．4％,分化率分别为80．7％和87．8％,由此说明,此转化体系相对稳定,且分化率高、抗性愈伤率也较高,可用于同类选择标记的遗传转化,加快水稻转基因育种步伐。     

雄性不育基因对棉花的遗传转化

利用TA29、A6、A9三启动子功能区与barnase基因融合构建的不育基因以农杆菌介导法对棉花下胚轴进行了遗传转化,通过胚状体途径获得了转基因再生植株.利用150 mg·L-1高浓度卡那霉素(Km)对转化初期筛选出的再生苗进行再次筛选,提高了转化株的选出率.通过PCR检测和Southern dot blot分析从转基因胚状体再生植株中获得了带有barnase不育基因的120株转基因植株.进行转基因植株生物学性状检测和观察表明,所获得的转基因植株对溴苯腈表现出了明显的抗性,并从不育基因转化植株中筛选出了具有明显不育特征的雄性不育株.     

国内外花生遗传转化研究的现状

本文介绍了国内外近十年花生遗传转化的研究现状,着重介绍了花生遗传转化目的基因的来源和基因导入的常用方法,以及高效的转基因再生系统。     

应用AFLP技术检测水稻遗传多样性的研究

利用扩增片断长度多态性（Amplified fragment lenth polymorphism简作AFLP)分子标记技术研究了23个水稻品种的遗传多样性从49对AFLP引物中筛选出4对多态性高，分辨能力强的引物。4个AFLP引物组合分别扩增出43、37、49、33条多态性带，平均每个引物组合扩出40．5条多态性带，4个引物组合共扩增出246条带。利用AFLP数据进行聚类分析，将23个品种聚为10个类群，结果表明，AFLP在水稻类群划分的应用是可行的。     

植物叶绿体遗传转化及研究进展

叶绿体遗传转化与传统的细胞核遗传转化相比具有许多独特的优点：外源基因表达效率高,可同时转化及表达多个基因,由于通过母性遗传,因此没有基因沉默现象及位置效应,也不会造成外源DNA的扩散。目前已经有超过四十多个外源基因整合到烟草等作物的叶绿体基因组中,表现出理想的农艺性状或作为生物反应器表达高水平的生物疫苗。本文对植物叶绿体基因组转化技术的原理和优点,外源基因导入叶绿体基因组的方法,以及目前叶绿体转化研究的最新进展进行了综述,并对其应用进行了展望。