玉米冷响应基因ZmCyp40克隆及其遗传转化

从抗冷玉米自交系W9816中克隆冷响应基因ZmCyp40,对该基因进行序列分析,发现其编码389个氨基酸,与高粱中的同源基因亲缘关系较近。qRT-PCR分析玉米自交系W9816低温(4℃)处理0 h、3 h、6 h、12 h、24 h和48 h后其根、茎、叶中基因ZmCyp40表达情况,发现ZmCyp40在玉米不同部位冷响应表达趋势不同,但均受冷诱导表达。构建ZmCyp40过表达载体,采用农杆菌介导法转化玉米优良自交系Y423的幼胚和愈伤。PCR检测转化植株,ZmCyp40阳性植株率为5.9%。qRT-PCR分析发现部分阳性植株中ZmCyp40基因的表达量有极显著的升高,可用于进一步的功能分析及玉米抗冷性状的遗传改良。     

玉米冷响应基因ZmRanBP1遗传转化分析

中国东北地区春季温度较低,玉米容易受冷害影响,导致萎蔫,甚至死亡,最终减产,所以提高玉米适应冷胁迫的能力十分重要。本研究利用RT-PCR的方法从抗冷玉米自交系‘W9816’中成功克隆冷响应基因ZmRanBP1 (RanBP1 domain containing protein)并构建过表达载体pCAMBIA-3301-35S-Zm RanBP1。通过农杆菌介导法获得了3个转基因拟南芥株系,逐代自交均获得T3代纯合拟南芥株系。对转基因拟南芥株系、突变体、野生型拟南芥进行耐冷及耐盐表型鉴定及比价分析,结果发现突变体对逆境胁迫的耐受力更强,具有较高的发芽率。利用农杆菌介导法分别侵染玉米‘Y423’的幼胚和Ⅱ型愈伤,阳性率分别为3.09%和4.15%。在拟南芥中进行逆境胁迫表型鉴定,并转入玉米自交系,可用于抗冷转基因玉米新种质的创制与遗传改良研究。     

ZmGDH基因克隆及在玉米中的遗传转化

本研究从抗冷玉米自交系W9816中克隆了Zm GDH基因。分析发现该基因与其他植物中的谷氨酸脱氢酶基因(GDH)基因具有较高的同源性,其中与高粱同源性达到95.38%。对抗冷玉米自交系W9816进行4℃冷处理,分别在处理后0、6 h、12 h、24 h和48 h取材,采用q RT-PCR方法测定不同冷处理时间下Zm GDH在根、茎、叶中的表达情况,结果发现在不同组织中Zm GDH基因对不同时长的冷诱导响应存在显著的差异。另外通过农杆菌介导法对玉米骨干自交系Y423愈伤组织进行了Zm GDH基因的转化,PCR检测鉴定阳性转化植株,最终统计阳性转化率为4.3%。对T0代阳性植株进行q RT-PCR表达量分析,证明了阳性转化植株中Zm GDH基因的高表达。本研究所获得的Zm GDH转基因材料可用于Zm GDH基因的生物功能分析及抗冷转基因玉米新种质创制。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

CspB基因植物表达载体的构建及转化玉米自交系的研究

利用来自Bacillus subtilis细菌的CspB基因(Gene ID:936224)构建了Ubiquitin启动子驱动的CspB基因植物表达载体PBPC-CspB-bar,以bar基因为抗性筛选标记,通过花粉管通道法将构建的表达载体转化到玉米自交系京501、京517和吉444,通过喷洒除草剂筛选得到60株草丁膦抗性植株,用PCR检测得到48株bar基因阳性植株,将获得的转基因植株进行CspB基因PCR鉴定,获得13株同时整合CspB和bar的转基因株系。     

农杆菌介导的转双价基因耐草甘膦玉米研究

本研究构建了含有耐草甘膦基因G2-epsps和R79-epsps的双价植物表达载体pCMG2R79-EPSPS,以优良玉米自交系78599和综31的幼胚为受体材料,采用农杆菌介导法将耐草甘膦双价基因G2R79-epsps转入玉米幼胚细胞,以期获得耐草甘膦性更高的转基因玉米植株。目前已获得转基因再生玉米植株32株,经特异PCR检测表明其中7株植株转入了目标基因,阳性率达到21.9%。对得到的阳性植株的T1、T2代进行了跟踪检测,经田间喷施除草剂试验结果表明,获得了可耐草甘膦6‰的玉米材料,即生产上草甘膦田间使用浓度3倍水平的材料,为抗除草剂玉米新品种选育提供了较好的基础材料。     

基于花粉介导法转化的玉米自交系抗病植株的获得

【研究目的】将几丁质酶基因导入玉米自交系,获得抗玉米丝黑穗病的转基因植株。【方法】采用花粉介导法进行转化,获得的种子及后代植株检测方法包括：潮霉素抗性筛选、PCR扩增、Southern blot杂交分析以及田间抗病鉴定。【结果】通过转化获得种子43粒,对种子进行潮霉素抗性筛选得到9株抗潮霉素植株;经PCR检测,Southern blot杂交分析得到5株转基因植株。田间抗病鉴定结果显示,转基因植株或株系的丝黑穗病抗性提高1～2级。【结论】花粉介导法转化玉米自交系是获得抗病育种材料的一条快捷、有效的途径。     

反义外壳蛋白基因介导的抗SCMV转基因玉米研究

玉米矮花叶病（MDM）是一种世界性病害，在我国主要由甘蔗花叶病毒(SCMV)所致。为探索一条高效、安全的抗SCMV转基因途径，构建了无标记基因的SCMV反义外壳蛋白基因（cp）表达载体pACP。通过冻融法将该载体与抗除草剂标记基因(bar)载体分别导入农杆菌LBA4404,然后共转化玉米自交系综3的幼胚。通过除草剂梯度筛选，从抗性愈伤组织分化获得了35株再生苗。PCR检测证明，其中26株带有抗除草剂标记基因（bar），14株带有SCMV反义cp基因。这14株带有目的基因的玉米植株自交，其种子在田间种植成株行（T₁代）。玉米T₁代幼苗人工接种SCMV，筛选出2个抗病株率高于70%的株行。ELISA检测表明，抗病株SCMV含量极低，抗性达高抗水平。PCR检测表明，抗病性是反义cp基因作用的结果，并且获得了2株cp基因阳性而标记基因阴性的抗病株。     

基于比较转录组的水稻苗期耐冷相关基因BGIOSGA032296 TALEN基因组编辑技术构建

为了挖掘水稻苗期耐冷基因,基于比较转录组分析,参考公共数据库中的基因序列信息设计靶位点,对冷胁迫条件下东乡野生稻苗期下调表达耐冷相关基因BGIOSGA032296进行TALEN基因组编辑技术构建,克隆酶切鉴定和序列比对结果表明,BGIOSGA032296 TALEN敲除植物表达载体1301TALEN-032296构建成功,利用农杆菌介导法将TALEN敲除植物表达载体1301TALEN-032296转入水稻受体品种TP309,获得了17株转基因水稻植株,经潮霉素抗性标记基因和Fok I基因特异引物PCR检测,表明获得的转基因植株皆为携带1301TALEN-032296的阳性植株。该研究为水稻BGIOSGA032296基因后续耐冷表型鉴定奠定了前期基础。     

耐碱GsCHX19基因的克隆及对苜蓿的遗传转化

基于实验室前期野生大豆G07256碱胁迫转录组数据,结合生物信息学方法筛选得到响应碱胁迫的cation/H+逆向转运蛋白基因Gs CHX19,克隆了Gs CHX19基因全长CDS编码序列并将其构建到p CAMBIA330035Su植物超量表达载体中。以肇东紫花苜蓿为受体材料,通过农杆菌介导法将重组的植物表达载体转化其子叶节,用含0.5mg/L草铵膦的筛选培养基进行筛选,获得20株抗性植株。采用PCR方法检测抗性植株中bar基因的表达,获得16株PCR阳性植株。对获得的PCR阳性植株进行RT-PCR及real-time PCR检测,鉴定共获得11株RT-PCR阳性植株,且证明Gs CHX19基因在各转基因植株中均有不同程度的表达。结果表明,Gs CHX19基因成功转化苜蓿,并且得到表达,该转基因植株将为耐盐碱转基因苜蓿新品种的培育提供重要的试验材料。     

应用Gene-deletor系统创制安全复合抗逆转ZmSDD1、BT和BAR基因玉米新种质研究

本研究通过农杆菌介导玉米茎尖遗传转化法将含有花粉特异启动子Zm13驱动的Gene-deletor外源基因清除系统、表达元件Ubi-Zm SDD1-3'UTR、Actin-Bt-NOS和Ubi-Bar::GUS-3'UTR的植物表达载体遗传转化玉米交51,经过除草剂初步筛选、GUS组织化学染色和PCR分子鉴定,获得31株转基因植株。研究表明转基因植株比野生型植株具有更强抗旱性、抗玉米螟能力和抗除草剂草丁膦的能力。抗旱性鉴定表明干旱处理后转基因植株的存活率比野生型高70%,同时,转基因植株的叶片保水性显著高于野生型植株。抗虫性试验表明转基因植株的叶片蛀孔少而小,对玉米螟具有明显抗性,还抑制了玉米螟的取食和发育。叶片离体和田间抗除草剂试验表明转基因植株比野生型能够抵抗更高的除草剂浓度,最高可抵抗150 mg/L草丁膦浓度。同时,在统计的20株转基因玉米植株的基因删除效率时发现部分植株可完全清除玉米中的外源基因,对于未完全清除的玉米植株还需要进一步研究。本研究创制了一种抗虫、抗除草剂、抗旱的复合性状转基因玉米新种质,可为培育多性状叠加的转基因玉米新品种奠定基础,同时结合"Gene-deletor"技术,为实现转基因生物安全提供技术支撑。     

玉米ZmMGT0基因过表达载体的构建及拟南芥遗传转化研究

CorA/MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白在维持植物镁离子平衡中具有重要作用。为探讨一个表达受缺镁胁迫诱导的玉米MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白基因ZmMGT10在缺镁胁迫中的功能,构建了ZmMGT10的过表达载体并遗传转化拟南芥,获得了转基因拟南芥株系。同野生型拟南芥植株相比,过表达ZmMGT10增加了低镁胁迫生长下转基因植株的生物量、根长和叶绿素浓度。进一步研究表明,在低镁生长条件下,转基因植株的根和叶中积累的镁离子含量均明显高于野生型植株。此外,在低镁生长条件下,转基因植株根对镁离子的吸收能力明显强于野生型植株。结果表明,过表达ZmMGT10基因可以增强转基因拟南芥植株对低镁胁迫的抵抗。     

抗双链RNA依赖性蛋白激酶PKR基因表达载体构建及在玉米中的遗传转化

玉米病毒性病害和杂草严重影响其产量和品质。以pCAMBIA5300为基础载体,应用In-Fusion克隆技术构建了双价植物表达载体pCAMBIA5300-Ubi-PKR-CaMV35S-EPSPS,其中含有抗双链RNA依赖性蛋白激酶PKR基因和磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶EPSPS基因,分别由玉米泛素Ubi启动子和花椰菜花叶病毒35 S启动子启动。以玉米种子黄化苗的茎尖分生组织为受体,用农杆菌介导法进行遗传转化,将抗双链RNA依赖性蛋白激酶基因PKR和抗除草剂草甘膦基因EPSPS导入玉米自交系掖478中,获得转基因植株及其子代。     

采用花粉管通道法将蛋白激酶基因导入玉米自交系的研究

通过花粉管通道法将ZmPtil,ZmPtil-1,ZmCIPK2三种蛋白激酶基因植物表达载体分别导入玉米自交系吉444,经草丁膦筛选后得40株抗性植株,通过PCR检测其中28株为PCR阳性植株,平均转化率为1.33％,最后收获11株转基因植株.干旱条件下通过对转基因T1植株的单株籽粒产量、千粒重两个指标进行差异显著性和...     

利用正义RNAi技术提高玉米直链淀粉含量效果的研究

为了研究利用正义RNAi技术提高玉米直链淀粉含量效果,用基因枪法将构建的sbeⅡb正义RNAi表达载体pBAC506和pBAC508(筛选标记基因分别为35S启动子及Adh1-intron1增强驱动的epsps和bar)导入玉米(Zea mays)自交系幼胚愈伤组织,经过筛选、分化和再生获得了44株转基因当代植株,经PCR扩增、PCR-Southern检测有30株为阳性.选择9株健壮的阳性植株进行基因组Southern-blotting分析,结果表明7株T0植株整合了目的基因,其中4株整合了1个转基因拷贝,2株整合了2个转基因拷贝,1株整合了3个转基因拷贝.这7株中有2株结实,直链淀粉含量分别为23.22%和24.60%,有一定的小幅提高.下一步要进行较大规模的基因枪转化,得到比较大的转基因群体,以对更多转基因后代进行鉴定,期望筛选出外源基因多拷贝插入和直链淀粉含量大幅提高的株系.     

ZmPti1基因正义和RNAi表达载体的构建及其转化玉米的研究

构建了ZmPti1基因的正义表达载体和RNAi载体,以bar基因为抗性筛选标记,通过花粉管通道法将构建的两个表达载体分别转化到玉米自交系178.收获的种子播种于营养钵中,出苗后,经0.1%的草丁膦筛选得到40株草丁膦抗性植株,进一步用PCR鉴定与PCR-Southern检测得到33株转基因植株,其中15株是转化正义表达载体的转基因植株,18株是转化RNAi表达载体的转基因植株.并对转化方法和ZmPti1基因的功能进行了讨论.     

转Cry1Ab-t基因玉米YA108的获得及其抗虫性鉴定

为了培育优良的抗虫玉米自交系,通过农杆菌介导的方法,将含有自主改造合成的抗虫基因Cry1Ab-t的植物表达载体pCAMBIA3300m导入玉米杂交种HiII基因组中,通过双丙氨磷筛选、PCR检测获得阳性转基因植株,采用RT-PCR、试纸条、ELISA方法检测外源基因的表达情况,并进行抗虫性鉴定。结果表明,用双丙氨磷筛选后,获得了116株转基因玉米植株;经目的基因Cry1Ab-t和标记基因Bar的PCR检测,获得转基因阳性植株82株。选取长势好的转基因材料YA108进行RT-PCR、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条和ELISA分析发现,转基因玉米YA108的Cry1Ab-t基因在转录、翻译水平上均表达。玉米花丝接虫试验表明,非转基因玉米花丝虫食严重,表现为高感玉米螟;而转基因玉米YA108花丝抗虫效果明显,均达到高抗水平,抗虫性表现稳定;吐丝期接虫试验表明,非转基因玉米接虫后期被咬食严重,茎秆多处有蛀孔,伤口处大多有霉菌,而转基因玉米YA108没有受到危害。田间接虫后,无论叶片和花丝,转Cry1Ab-t基因抗虫玉米材料YA108对亚洲玉米螟都具有非常好的抗性,能够短时间杀灭玉米螟幼虫,并极大程度减少了由于虫害引起的霉变。室内和田间接虫鉴定结果表明,转基因玉米YA108对亚洲玉米螟有较强的杀虫效果,田间抗虫等级为1级,抗性水平为高抗。     

农杆菌介导AGPL基因转化玉米的研究

随着市场对工业用玉米淀粉需求的日益增加,培育高淀粉玉米新种质新品种目前成为解决这一问题的关键.本试验针对这一问题开展工作,成功克隆了水稻胚乳特异型启动子RP5和玉米合成关键酶基因AGPL,利用中间载体pGM-T-RP5和pGM-T-AGPL,将RP5和AGPL定向连接到表达载体pCAMBIA3301上,构建表达载体pRP5-AGPL.以东北骨干玉米自交系Y9812幼胚为受体材料,通过农杆菌介导法,获得玉米再生植株,经PCR分子检测,共有17株呈阳性,转化率达到4.4%.本研究成功地将目的基因和启动子转到玉米自交系Y9812中,并建立了一套稳定的玉米遗传转化体系,为今后转化玉米淀粉合成相关基因奠定坚实基础.     

水稻BZIP类转录因子在逆境胁迫下的作用

BZIP类转录因子在植物的逆境胁迫下起着重要作用。本研究构建水稻转录因子OsBZIP88过量表达载体pHB-Osbzip88和干涉载体RNAi-Osbzip88,通过遗传转化获得转基因植株,并对转基因植株在逆境胁迫下的表型鉴定。结果表明,过表达转基因植株抗胁迫能力高于野生型和干涉转基因植株。对OsBZIP88定量表达实验表明:OsBZIP88在水稻各组织中均有不同程度表达,且在叶片中表达量最高。本研究初步探明水稻转录因子OsBZIP88在水稻逆境胁迫应答中具有重要的作用,过量表达转录因子OsBZIP88能够增强水稻的抗逆能力。研究结果为进一步了解BZIP类家族基因和挖掘水稻抗逆基因提供了一定的依据。     

pBAR载体构建及其转化罗汉果的分析

为了创制可免除人工授粉的转基因罗汉果雌性品系,利用植物双元表达载体pBI121-Gus,构建幼果实特异启动子2A11与单性结实相关基因rolB的嵌合基因表达载体pBAR (pBI121-2A11-rolB)。以罗汉果雌株叶盘为材料,以EHA105农杆菌介导遗传转化,经PCR扩增,鉴定出阳性植株,对阳性雌株进行扩繁、生根,最后移栽大田,并观察转基因植株的单性结实性状表现。结果显示,成功构建了单性结实相关基因的pBAR嵌合双元表达载体;转化感受态根癌农杆菌EHA105后,进一步转化雌株叶片,经过对叶片分化苗的检测,得到7株阳性植株,转化率为14.29%。为提高成活率,扩繁7株阳性植株,获得37株转基因单性结实植株株系,其中有8株正常开花,占总数的21.62%,正常开花的植株,未经人工授粉,发育成幼果,表现出单性结实性状。本实验在克隆单性结实相关基因和果实特异启动子的基础上,构建嵌合基因载体,通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法,获得了转基因罗汉果单性结实雌株系,为后续研究罗汉果单性结实性的遗传、生理、品种综合改良和深入利用提供了基础。