农杆菌介导的细菌阿特拉津氯水解酶基因对水稻的遗传转化

 研究构建了植物表达载体p1301-atzA,使来源于节杆菌(Arthrobacter sp.)AD1菌株的阿特拉津氯水解酶基因atzA受控于CaMV35s启动子下表达。用农杆菌介导法将植物表达载体p1301-atzA导入粳型保持系津稻107中,经潮霉素抗性筛选,得到可育的再生植株。转基因植株总DNA经PCR和Southern检测表明atzA基因已整合到水稻的基因组中。对转基因植株进行除草剂阿特拉津抗性检测,在喷施浓度为0.133％的阿特拉津溶液后,对照植株和敏感植株死亡,而转基因植株表现出对阿特拉津的抗性,     

细菌阿特拉津氯水解酶基因的功能及其应用

简要介绍了能降解除草剂阿特拉津的细菌的种类和它们的生物降解途径、阿特拉津氯水解酶的功能和定向进化的研究进展,以及阿特拉津氯水解酶基因atzA在污染土壤生物修复和转基因植物研究中的应用。     

转Cry1A(b)基因抗虫水稻的获得及鉴定

利用农杆菌混合液介导的共转化法,研究不同浓度的农杆菌混合液浸染5种水稻品种的愈伤组织,进而获得共转化再生植株。对转基因植株进行叶片潮霉素抗性检测和螟虫田间抗性鉴定的结果表明,农杆菌混合液浓度OD600为0.6左右时,其浸染能力较强;5个品种中以浙粳27的再生效率最高。转基因植株叶片经潮霉素抗性检测,潮霉素阳性率为78.13%,经PCR检测转基因植株Cry1A(b)基因阳性率为15.11%。自然抗性鉴定结果表明:Cry1A(b)基因阳性的转基因植株对稻纵卷叶螟具有很好的抗性。基因分离的鉴定结果表明:HPT基因与Cry1A(b)基因在共转化转基因植株的后代中发生了分离。     

水稻转基因再生植株及其后代抗虫性筛选测定研究

采用基因枪转化系统，将CpTI(豇豆胰蛋白酶抑制剂）抗虫基因转入水稻愈伤组织中，经过抗生素筛选得到了再生植株。我们用这些转基因水稻再生植株及其后代的分蘖茎段对玉米螟（Ostrinia nubilalis)进行室内喂养，通过比较虫体死亡率及虫体生长长度，测定转基因水稻再生植株的抗虫性。1997－1999年共进行3个世代5次的室内测定。从121株F0代转基因植株中选出抗虫性较好的植株15株。从F1代的15个株系中，又筛选出了7个株系40个单株；在F2代的14个株系中共选出37株抗虫效果表现较好的植株。对37株中的19株进行了分子检测（PCR扩增），从中检测出5份材料为纯合体，14份材料有分离现象。研究结果表明：该富内喂养玉米螟并进行抗虫测定的方法是可行的；抗虫基因在转基因水稻再生植株中已经获得表达并且可以遗传。     

无抗性选择标记转AP1基因抗病水稻新品系的选育

 为获得无任何抗生素抗性基因的抗病转基因水稻新品系，将克隆自甜椒的两亲性蛋白AP1基因与潮霉素抗性选择标记基因（HPT）分别构建位于同一农杆菌双元载体上的两个独立的T-DNA区中，并经农杆菌介导，将其导入江苏省推广的两个粳稻品种广陵香粳和武香粳9号中，获得了一批转基因水稻植株。PCR和Southern杂交分析表明，AP1基因和HPT基因已同时导入受体基因组中，并从共转化植株的自交后代中筛选到了无HPT基因的转AP1基因水稻植株。结合田间农艺性状考察，选育了多个无抗性选择标记基因的纯合转AP1基因水稻新品系；抗病性鉴定结果表明，转AP1基因水稻对稻白叶枯病的抗性与未转化对照相比有显著提高，部分转基因水稻对纹枯病的抗性与未转化对照相比也有一定程度的提高。     

转cry1C~*籼型抗虫节水抗旱稻的获得及鉴定

通过农杆菌介导的遗传转化方法,将cry1C*基因导入籼型节水抗旱稻品种‘旱恢3号’中。通过对Basta抗性植株的PCR筛选和Southern检测证实,cry1C*基因已整合到受体品种中;田间自然感虫试验显示,转基因植株对稻纵卷叶螟具有明显的抗性。     

转苋色藜NDR1基因水稻的获得及对白叶枯病抗性的初步研究

NDR1(non-race-specific disease resistance)基因能介导植物广谱抗病,在植物的防御反应中发挥重要作用。以特色抗病植物苋色藜为材料,克隆并鉴定了NDR1的同源基因Ca NDR1a和Ca NDR1b。在此基础上,利用该基因分别构建植物表达载体,农杆菌介导转化法获得转基因水稻,经PCR和Southern杂交证明外源基因已整合到水稻基因组中。选取部分株系进行水稻白叶枯病抗性鉴定,记录接种后3 d、5 d、10 d的叶片病斑长度,结果表明:转Ca NDR1a、Ca NDR1b基因水稻对白叶枯病具有一定的抗性,可延迟发病。外源基因在转基因水稻植株中均有较高水平表达,但抗病性较好株系Ca NDR1基因的表达量并非最高。农艺性状调查结果显示多数转基因植株株高较对照组矮,但结实率、千粒重等农艺性状与对照组相比并无显著差异。     

Breeding of Selectable Marker-Free Transgenic Rice Lines Containing AP1 Gene with Enhanced Disease Resistance

In order to obtain marker-free transgenic rice with improved disease resistance, the AP1 gene of Capsicum annuum and hygromycin-resistance gene （HPT） were cloned into the two separate T-DNA regions of the binary vector pSB130, respectively, and introduced into the calli derived from the immature seeds of two elite japonica rice varieties, Guangling Xiangjing and Wuxiangjing 9, mediated by Agrobacterium-mediated transformation. Many cotransgenic rice lines containing both the AP1 gene and the marker gene were regenerated and the integration of both transgenes in the transgenic rice plants was confirmed by either PCR or Southern blotting technique. Several selectable marker-free transgenic rice plants were subsequently obtained from the progeny of the cotransformants, and confirmed by both PCR and Southern blotting analysis. These transgenic rice lines were tested in the field and their resistance to disease was carefully investigated, the results showed that after inoculation the resistance to either bacterial blight or sheath blight of the selected transgenic lines was improved when compared with those of wild type.     

抗除草剂基因基因枪法转化粳稻的研究

优化了粳稻的组织培养体系;通过Gus基因的瞬间表达研究,明确了以DNA金弹到靶细胞距离为9cm,轰击2次时,PDS1000/He基因枪法转化水稻胚性愈伤组织的效率最高。应用基因枪法将抗除草剂基因(bar)转入吉林省主栽的水稻品种长白8号中,获得了可育的转基因水稻植株。经过Gus基因的组织化学分析,PCR和Southern杂交检测,证明抗除草剂基因已整合到水稻基因组中得以表达,使水稻产生对除草剂的抗性。转基因水稻中发现一例基因沉默现象。     

抗褐飞虱和抗除草剂转基因粳稻新品系的选育及其中间试验

利用根癌农杆菌介导法,将位于同一双元载体pCUGNA-BAR上的GNA基因和Bar基因导入粳稻品种广陵香粳,获得了转基因品系.经PCR扩增检测和Southern杂交分析证明GNA基因已整合到转化植株的基因组中.在转化后代中选育了一个表现优异的转基因水稻新品系3015-1-1进行中间试验,田间农艺性状调查发现该品系3015-1-1基本保持了未转化对照优良的农艺特性.抗虫和抗除草剂试验表明, 3015-1-1对褐飞虱的蜜露排泄量和繁殖率具有显著的抑制作用,对除草剂Basta有明显抗性.     

过量表达OsAPX1基因增强水稻的抗热和抗氧化能力

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)是植物体内活性氧清除的关键酶,在植物逆境应答中发挥着重要作用。通过构建水稻OsAPX1基因的过表达植物载体,利用根癌农杆菌介导法导入水稻品种日本晴获得转基因植株。半定量RT-PCR分析表明,转基因植株中OsAPX1表达水平明显提高。田间T0代过表达转基因植株在高温条件下的秕谷率显著低于野生型。热激胁迫实验显示,转基因株系比野生型具有更强的耐热性。在过氧化氢胁迫下,转基因植株也表现出更强的抗氧化能力。该结果表明水稻OsAPX1基因在活性氧清除中发挥功能,过量表达OsAPX1能够增强水稻的高温抗性。     

基因枪介导转化水稻花药愈伤获得抗白叶枯病转基因植株

以质粒pBI121作外源DNA，对基因枪介导转化水稻花药愈伤的有关参数进行了优化，优化值分别为射程9cm，枪膛氦气压力1100psi，真空度3600－3733Pa，轰击次数2次。轰击前后愈伤经0.4mol/L甘露醇处理可提高转化效率。在优化条件下将Xα21基因导入籼型光敏核不育水稻W9451S，获得了单倍体植株，经人工染色体加倍得倒二倍体转基因植株。白叶枯病菌接种鉴定结果表明其抗性有明显提高。     

转hrfAXoo基因水稻对白叶枯病的抗性

将来自水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv．oryzae)编码harpinxoo的hrfAxoo基因连接到双元载体pBI121上，构建成含hrfAxoo基因的植物表达质粒pBMH9。以粳稻R109成熟胚诱导愈伤组织，由根癌农杆菌EHA105介导，将含有hrfAxoo基因的重组质粒pBMH9转化水稻愈伤组织。用G-418抗生素做抗性筛选，产生抗性愈伤组织的频率为85％，转化植株的再生频率为53％。根据hrfAxoo基因两端序列和pBMH9中外源片断的旁侧序列设计2对引物，通过PCR扩增验证转化水稻中的靶基因序列。对部分转基因水稻进行RT—PCR和Northern blot分析，结果显示hrfAxoo基因在转基因水稻中能正常表达。抗病性鉴定结果表明，转基因水稻在，ID、T1和T2代对水稻白叶枯病有较好的抗性；在转基因系中水稻白叶枯病菌的生长明显受到抑制。因此，本研究获得对水稻白叶枯病抗性提高的转基因水稻。     

转CmTreⅡ基因水稻RNAi效应的室内和田间抗性及遗传性鉴定

本研究采用农杆菌介导的遗传转化技术,将CmTreⅡ(膜结合型海藻糖酶基因一个靶位点)导入粳稻中花11号中,利用CmTreⅡ-dsRNA(含有膜结合型海藻糖酶基因一个靶位点的双链RNA)的沉默效应,沉默稻纵卷叶螟的膜结合型海藻糖酶,最终获得一批抗虫性较好的转基因纯合株系。研究中进一步检测了这些株系的室外卷叶率、白叶率以及室内抗虫性。采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)检测转基因水稻室内抗虫性CmTre2基因的相对表达量。通过RT-PCR技术检测了转CmTreⅡ基因水稻的遗传性。结果显示:在室外抗虫性试验中,稻纵卷叶螟对水稻的取食量明显下降,转CmTreⅡ基因水稻的卷叶率和白叶率分别为13.40%和12.47%,相比对照组分别下降了11.32%和10.10%;在室内抗虫性试验中,RT-q PCR检测结果表明,稻纵卷叶螟在取食转CmTreⅡ基因水稻的96 h后,CmTre2基因的相对表达量比对照组下降了29.00%;7 d后,实验组的死亡率为56.67%,相比对照组增加了46.67%。在遗传性试验中,检测发现转CmTreⅡ基因水稻的遗传性良好。因此本研究成功鉴定了转CmTreⅡ基因水稻对稻纵卷叶螟的抗虫性以及遗传性。     

几个转基因植株后代的遗传分析

对用农杆菌介导的遗传转化法获得的9个独立转化子进行了遗传分析。结果显示:除转基因植株R1Ab-8外,其他8个转基因植株都出现选择标记基因bar与目标基因cry1Ab进行共整合。单拷贝转基因植株中,除R1Ab-6植株外,其余4个转基因植株均表现3∶1的孟德尔式的遗传规律。双拷贝转基因植株R1Ab-3出现15∶1的分离比,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的不同染色体;双拷贝转基因植株R1Ab-7出现3∶1的分离规律,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的同一染色体。同时,还发现R0代表现抗性且出现孟德尔分离比的单拷贝转基因植株的纯合体的杂种F1代也能表现抗虫性,表明,利用转基因培育作物新品种时,应选择单拷贝、符合孟德尔遗传且表现目标性状的转基因植株作母本。     

融合杀虫基因对甘蔗的遗传转化

[目的]利用MAR序列介导转基因表达及融合杀虫基因,以期克服外源基因失活,增强抗虫基因表达能力,延缓昆虫抗性的发生,获得高抗虫转基因甘蔗植株.[方法]以甘蔗品种ROC25为材料,进行愈伤组织、芽苗分化和生根的Hyg抗性筛选试验.利用农杆菌介导,将含MAR序列介导融合杀虫基因(AVAc-CpTI)导入甘蔗基因组.[结果]愈伤组织增殖、出芽时Hyg的最佳筛选浓度为50 mg/L,生根时Hyg的最佳筛选浓度为30 mg/L.获得13个MAR序列介导转基因表达基因系,48株Southern杂交阳性甘蔗植株;获得8个无MAR序列介导转基因表达基因系,7株Southern杂交阳性甘蔗植株.MAR序列介导转基因表达使转化过程中转基因系的获得数量提高了62.5%.[结论]建立了ROC25的潮霉素抗性筛选体系;MAR序列介导融合杀虫基因进行甘蔗遗传转化,可提高甘蔗外源基因转化效率.     

含烟草几丁质酶基因的质粒pBG1121的构建及水稻转化

烟草几丁质酶基因已转入番茄、烟草等作物中，并得到了抗病基因植物，为了检验该基因转入水稻后，能否得到抗病的水稻，构建了适于水稻转化的质粒pGB1121。将烟草几丁质酶基因（TchiB）连上CaMV35S启动子和Nos终止区构建成融合基因，再将CaMV35S启动了／TchiB编码区／Nos终止区融合基因插入到双元载体pCAMBIA1301的多克隆酶切位点，得到一个13．9kb具有几丁质酶基因和潮霉素抗性基因的转化质粒pBG1121，进行酶切和PCR检验后，用共器介导法转化水稻，后代植株用潮霉素处理，经PCR检验，初步证实已将目的基因整合到受体植物的基因组中。     

一种快速检测转基因水稻潮霉素抗性标记的方法

潮霉素磷酸转移酶基因(Hygromycin B phosphotransferase gene,HPT或HPH)是一个十分有效的用于植物的选择标记基因,水稻的转基因研究一般都以该基因为标记及检测基因。本研究以转基因水稻的T2代为材料,研究了苗期、分蘖期的完全伸展叶和乳熟期不同部位的离体叶片对潮霉素的抗性反应,同步提取相应叶片的DNA与RNA进行HPT基因的PCR、RTPCR与Northern blot鉴定,结果表明两者符合率达到97.46%,可见利用检测离体叶片对潮霉素敏感性的方法来筛选转基因水稻具有一定的快捷性与可靠性。     

Xa21基因导入水稻广亲和恢复系SWR20的研究

以成熟胚愈伤组织为转化受体 ,经农杆菌介导法将显性广谱白叶枯病抗性基因 Xa2 1导入高感白叶枯病的水稻广亲和恢复系 SWR2 0中 ,共获得 4 3个独立的转基因株系 ,1 0 0余株转基因水稻植株。经 GUS活性、潮霉素抗性检测及PCR分析表明 ,外源基因已整合到转基因水稻基因组中 ;白叶枯病原菌接种试验表明 ,大部分 T0 代转基因水稻植株的抗病性有明显提高 ,多数植株表现抗或高抗 ,个别为感病。经对农杆菌介导的水稻转化技术作进一步改进后 ,GUS瞬间表达率可高达 92 .5% ,稳定转化频率达到 2 7.6%     

用花粉管通道法将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻获得转基因植株

采用花粉管通道法遗传转化技术,将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻品系9311中,获得了转基因植株。抗虫性鉴定结果表明:部分转基因植株对水稻螟虫的抗性比对照明显提高;PCR扩增获得了与引物扩增片段长度相同的DNA片段,证实API基因已整合到受体植株的基因组中。遗传分析表明,API基因能在有性生殖过程中传递给后代,并于T4代分离出抗性纯合的株系。