小麦花粉管通道法转基因研究进展

自1983年我国学者创立花粉管通道法以来,在多种农作物中得到应用。本文概述了花粉管通道法的转化原理,重点介绍了小麦花粉管通道法转基因的操作技术和各种影响因素,转基因后代的遗传变异以及小麦花粉管通道法所取得的成果,在此基础上,指出应加强外源DNA导入后对受体DNA的作用机理研究,进一步优化各种转化条件,提高转化效率,使花粉管通道法在转移外源基因上发挥更大的作用。     

大豆DNA导入引起稻米蛋白质含量变异的遗传稳定性及赖氨酸含量分析

利用浸种及苗期浇灌法和花粉管通道法将高蛋白含量的大豆总DNA导入水稻，提高了水稻后代种子的蛋白质含量和总氨基酸及赖氨酸含量。三代水稻种子蛋白质含量的数据分析结果表明：利用大豆总NDA的导入不仅可以迅速有效地提高稻米蛋白质和赖氨酸含量，而且稻米高蛋白、高忱酸变异性状还能够稳定表达至第三代；本试验还分析比较了两种DNA直接导入法，虽然从总体而言，在提高种子蛋白质含量以及保持后代种子高蛋白性状的遗传稳定性方法，利用花粉管通道法导入外源大豆DNA，相对浸种及苗期浇灌法效果更好，但从不同株系蛋白质含量的追踪分析结果显示，连续两年采用大豆DNA溶液浸种及苗期浇灌处理获得的株系，在维持后代种子高蛋白性状的表现方面效果更明显：三代经大豆DNA处理的水稻种子，赖氨酸含量都伴随着氨基酸总含量的提高而提高，而且第二代和第三代种子的赖氨酸含量都超过0.5%。     

外源DNA导入高粱及其后代的RAPD分子验证

研究发现高梁自花授粉后，利用其形成的花粉管通道，将热带高梁的DNA导入寒带高梁后，导入后代在许多方面表现出了明显变异，同时对导入后代进行了随机扩增多态性DNA（简称RAPD）分子验证，表明供体DNA片段已进入受体。从而说是了利用花粉管通道进行外源DNA直接导入高梁，进行种质创新和品质改良是可行的。     

花粉管通道转基因技术及在水稻分子育种中的应用

中国学者创立花粉管通道法转基因技术以来,在多种农作物分子育种中得到应用。广泛的研究表明,花粉管通道法转基因技术与其他转基因方法相比,具有能直接得到转化种子,转化频率高,操作简便经济,大量快捷,性状稳定快和导入材料多样性等优点。同时重点介绍了花粉管通道法转基因技术在水稻分子育种中的研究和应用,采用该方法将多种植物外源DNA导入水稻,获得了包括植株形态,产量性状,抗病虫性,稻米品质和生理生化等方面的变异,是一种简便有效的水稻分子育种方法。     

花粉管通道法在玉米转基因中的应用

对基因工程技术及花粉管通道法的发展及作用机理做了简单的介绍,概括了将外源DNA导入玉米的方式、后代变异的情况及以后的发展方向.     

黑龙江省用大豆分子育种技术育成新品种

黑龙江省农科院采用外源DNA直接导入法，育成我国第1个大豆分子育种成果一优质高蛋白高产大豆新品种黑生101。此品种是研究人员应用我国创立的国际最先进的“花粉管通道直接导入外源遗传物质”技术，把抗逆性强的高蛋白半野生大豆作为供体，提取其总DNA导入受体栽培大豆，获得导入后代，经常规育种程序选择、培育、鉴定而决定，并对导入后代和受体同时进行长达7年化学跟踪分析选育而成。     

玉米DNA导入水稻变异后代的研究

利用花粉管通道法将以玉米DNA导入水稻品种龙粳4中,以提高水稻的光合效率。对生育中、后期叶绿素a、b和叶绿素含量、净光合速率、DNA差异、过氧化物酶及脂酶同工酶电泳和农艺性状的研究表明：与受体相比,外源DNA导入引起变异后代在生理、DNA、蛋白质和形态性状上发生改变,从而引起光合特性表现不同程度的变异。证明通过导入可以将玉米的高光效特性传递到水稻中,为常规育种与生物技术相结合选育高光效水稻新品种提供依据。     

大豆DNA导入引起大麦籽粒蛋白含量及氨基酸含量变异的遗传稳定性分析

采用花粉管通道法和两种不同压力基因枪法将大豆总DNA导入大麦，提高了大麦后代籽粒的蛋白质含量和必需氨基酸含量。四代大麦籽粒蛋白质含量追踪分析及第四代籽粒氨基酸含量分析结果表明，部分大麦籽粒的高蛋白含量及质量变异性状能够稳定遗传。本试验还分析比较了两种DNA导入法，采用基因枪法比花粉管通道法在保持后代高蛋白遗传稳定性方面效果更好。在两种不同压力基因枪处理中，1300psi压力处理比1500psi压力处理更适合大豆总DNA的导入。在本试验中我们还获得了两个高蛋白性状较稳定的穗行，它们的蛋白质平均含量分别比对照提高20．67％和17．99％。     

外源DNA导入小麦及其后代抗性与品质变化的初步研究

本文报道了在小麦自交授粉后,利用其形成的花粉管通道,钭外源ＤＮＡ直接导入小麦及其后代抗性与品质变化的研究结果。结果表明：外源ＤＮＡ片段直接导入受体小麦,部分片段可以被受体小麦细胞ＤＮＡ整合并表达。还表明,利用花粉管通道途径实现外源ＤＮＡ直接导入小麦,提高小麦抗性和品质,进行小麦种质创新和品质改良是可行的。     

水稻外源DNA导入系的创建及主要性状分析

通过花粉管通道法将稗草总体DNA和玉米总体DNA导入水稻受体R122中,获得的D1代变异频率分别高达1．487％和3．81％。对稳定的3个玉米DNA导入系和4个稗草DNA导入系研究表明,与受体R122相比,导入系在株型、株高、生育期、分蘖力、着粒密度、粒形、稃尖颜色、稻瘟病抗性、稻米品质、恢复力和耐储藏性等生物学性状方面发生了广泛的变异。同时讨论了外源DNA导入水稻的变异频率和在水稻育种中的应用前景。     

盐穗木耐盐基因通过花粉管通道法对棉花遗传转化的研究

以新疆主栽陆地棉品种为实验材料,通过花粉管通道法导入盐穗木耐盐相关基因HcNHX1和HcVP1.经过连续两代筛选繁育,结果显示:外源基因已经整合进棉花受体材料基因组中,并且在RNA水平有表达:外源基因对T1代棉花转基因植株生长影响很大,表现为生长势弱,植株矮小,株铃少,但T2代的棉花转基因植株在株高、果枝数和株铃等方面...     

花粉管通道法转化大豆的分子表征

采用花粉管通道技术将含有gus基因的pBI121质粒DNA导入辽豆14，从处理的100朵花中获得53粒种子。经PCR检测53粒种子的幼苗，共检测出6株阳性植株。采用RT—PCR和GUS组织化学染色法对所获得阳性植株进行检测，其中2株幼苗(T0代17号和33号)均出现阳性结果，进一步对这2株阳性植株进行Southern blot检测，同样获得了阳性结果。上述检测结果表明，gus基因已整合到染色体上并得到了表达。对转基因植株后代进行了PCR跟踪检测，结果从17号株系的28株中检测出19株阳性植株，33号株系的35株幼苗中检测出17株阳性植株，表明gus基因可以在转基因植株后代遗传。本研究结果为大豆花粉管通道转化技术提供了比较充分的分子生物学证据。     

利用花粉管通道转化谷子DNAj基因获得转基因小麦

为提高小麦的抗旱能力,采用花粉管通道法将本实验室克隆的谷子抗逆相关基因DNAj转入小麦中.对授粉方式、柱头处理方式、质粒DNA浓度及DNA稀释试剂等因素对结实率的影响进行了对比,结果只有授粉方式对结实率的影响有显著差异,其他条件下结实率均未显示显著差异.对转化获得的703株T0小麦植株提取DNA进行分子检测,有1株小麦稳定扩增到了预期的1 260 bp的目的基因片段.虽然转化效率偏低(1.42‰),但说明利用花粉管通道法将谷子的抗逆相关基因DNAj导人小麦是可行的,为创造抗逆性改良的小麦新材料奠定了基础.     

转bar基因水稻的研究与应用

近年来随着杂交育种技术的应用,水稻的产量不断提高,品质也得到改善,但田间杂草与水稻争夺阳光、水分及养料仍是造成水稻产量下降的主要因素。利用基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法将具有除草剂抗性的bar基因转入水稻品种中,可有效解决田间杂草和水稻竞争的问题,因为这种基因编码的酶可将除草剂分解掉,却不伤害水稻。尽管bar基因的导入使转基因后代存在着遗传不稳定或基因沉默等问题,但其生理表现、农艺性状和营养品质方面与起始品种比较基本没有差别,因此培育具有bar基因抗性的水稻品种是解决田间杂草问题,提高水稻产量的有效方法。     

New interspecific rice genome constructions obtained by symmetric cell fusion

Newly released rice varieties are mostly progenies of common commercial cultivars and so most gene sources for rice breeding have closely related genotypes. Protoplast fusion technique is a method that can produce hybrid plants in one‐step within a desired cultivar. To introduce new genetic diversity into rice‐breeding materials, hybrids between Oryza sativa L. (AA) and Oryza punctata Kotschy ex Steud. (BBCC) were generated by symmetric protoplast fusion. The genomic distribution in interspecific somatic hybrids was investigated by multi‐colour genomic in situ hybridization. Differences in chromosome numbers were observed not only between different somatic hybrid plants but also within individual hybrid plants. Chromosomal reduction of the A genome was found in two somatic hybrids. These results suggest that it is possible to reconstruct new interspecific rice genomes. Chromosomal reduction in interspecific somatic hybrids may be used to generate breeding lines with novel chromosomal constitutions.     

二十一世纪水稻育种新战略Ⅱ．利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种

本文论述了远缘杂交和多倍体化结合利用基因组间和多倍本杂种优势，开创水稻育种新途径的策略。纵观水稻育种的历史，无论是常规杂交育种，还是杂交稻育种，其研究战略都是建立在有性生殖和二倍体基础上的，归根结底，都是利用栽培稻同一基因组（A基因组）内优良基因的重组以及从野生稻向栽培稻引入少数优良基因。从作物进化趋势看，水稻是二倍体，基因组小、DNA含量低、染色体小，增加基因组数，提高倍性水平，利用异源多倍体杂种优势将是水稻育种新途径。针对同源四倍体水稻结实率低的关键问题，可采取拉大亲缘关系距离、减少多价体形成，应用广亲和、无融合生殖基因等措施，从遗传机理上提高多倍体水稻结实率。按三步实施战略：一、选用极端类型籼粳稻、爪哇稻，诱导亚种间杂种多倍体；二、诱导亚洲栽培稻和非洲栽培稻以及非洲野生稻种间杂种多倍体；三、诱导AA基因组的栽培稻与其它不同基因组野生稻（BB、CC、BBCC、CCDD、DD、EE、FF、GG、HHJJ）的种间多倍体。在实施过程中发挥一特殊基因材料的特殊作用，如广亲和基因对于克服籼粳杂种一代不育性、特别是雌败育的作用，无融合生殖缺乏减数分裂发生和受精过程对于克服染色体配对分离而导致的杂种败育的作用，以及类似于小麦中存在的抑制部分同源染色体配对的Ph基因对于防止水稻异源多倍体的基因组间部分同源性配对形成多价体、染色体桥、落后染色体等现象的作用，为选育异源多倍体水稻、无融合生殖水稻提供可靠保证。近三年的实践已经初获良好的结果，利用无融合生殖水稻品系籼粳交，亚洲稻与美洲稻杂交已获得杂种优势明显、结实率高达85％的优良多倍体株系，为实现这一育种新战略打下了良好基础。     

AtNHX1基因转化番茄及其耐盐碱性分析

高盐是限制作物生长发育和产量最严重的非生物胁迫之一,提高作物的耐盐性已成为一个日益紧迫的研究课题。将含有AtNHX1基因的表达载体pFYC-AtNHX1和含有bar基因的质粒pCAMBIA3300等量混合,采用花粉管通道法共转化番茄。经PPT抗性筛选后,PCR扩增获得12株导入了AtNHX1基因的番茄植株,Southern杂交分析表明该基因已经整合到番茄基因组中,通过RT-PCR检测到了AtNHX1基因的表达。在150 mmol/L NaCl处理下,转基因植株T1代对NaCl耐性显著增强。对转AtNHX1基因番茄T2代进行80 mmol/L碱性盐NaHCO（3pH 8.25）胁迫,以此评价转AtNHX1基因番茄对碳酸盐的耐受性。叶片相对电导率检测结果表明,AtNHX1基因的导入确实提高了番茄对碱性盐NaHCO3的耐受性。培育并栽种转AtNHX1基因的耐盐碱番茄将会降低盐渍化环境对番茄生长发育的影响。     

植物遗传转化方法及其在棉花品质改良育种中的应用

农杆菌介导法、花粉管通道法和基因枪法是植物遗传转化的主要方法，这些转化方法在植物基因工程育种和基因改良中起到了重要作用。这些遗传转化方法目前已经广泛应用于棉花抗虫、抗病和品质改良育种实践，并获得了抗虫、抗病等性状良好的转基因植株，有些已经进入商品化生产，取得了显著的经济效益和社会效益。本文重点综述了这3种应用较广的遗传转化方法及其在棉花抗虫、抗病和品质改良育种中的应用，并讨论了我国转基因棉花研究的进展。