酸性蛋白酶pepB基因植物表达载体的构建及在玉米中的转化

以黑曲霉基因组DNA为模板, 利用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增了酸性蛋白酶pepB基因序列,并将其克隆到pMD18-T Vector上,对重组子进行了PCR检测和限制性内切酶分析并测序。DNA序列分析表明：克隆片段长为1 340 bp,与已发表的pepB基因序列同源性达99.85%。将pepB基因片段插入到带有耐盐基因的表达载体pCAMBIA1301-BADH上,构建了无抗生素选择标记的重组质粒pB-pepB-35S,从而得到了植物表达载体,该载体利用耐盐基因BADH替代抗生素基因作为筛选标记。通过花粉管通道法将其导入玉米自交系,获得了转基因植株,并得到了转化植株的种子。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。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,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

花粉管通道法将Bt-CPTI双价抗虫基因转入玉米自交系的研究

利用花粉管通道法将Bt-CPTI双价抗虫基因对优良玉米自交系进行遗传转化。采用组培和盆栽两种方法对大量t0代转基因种子进行卡那霉素抗性筛选,获得的卡那抗性植株进行PCR及PCR-Southern检测,初步证明外源目的基因已整合到玉米基因组中,PCR-Southern阳性率达到2.19%。     

利用玉米萌动胚转化体系获得抗除草剂转基因新材料

以玉米杂交种郑单958为受体材料, 建立农杆菌介导的玉米萌动胚转化体系, 并获得抗除草剂转基因玉米材料。经过对农杆菌菌液浓度、共培养时间、乙酰丁香酮的浓度的优化, 农杆菌介导的玉米萌动胚转化法的最优参数为菌液浓度OD₆₀₀值为0.8, 共培养时间为48 h, 乙酰丁香酮的浓度为100 μmol/L。获得69株PCR阳性植株, 其中54株为bar基因金标免疫试纸条检测阳性植株, 29株获得种子;T1代植株具有草丁膦抗性, 并显示出胶体金免疫酶联反应阳性, 表明目的基因已整合玉米基因组内并有效表达, 而且能够稳定遗传给后代。     

聚合Cry1C和VHb基因玉米抗虫耐渍新种质的创制

分别收集转外源抗虫基因Cry1C、耐渍基因VHb的Hi Ⅱ、A188 玉米材料T₁代阳性转化单株花粉,与生产上常用的郑58、248、掖478、昌7-2等30多份自交系杂交和回交,采用“200 mg/L的草铵膦初选－PCR检测－表型鉴定”筛选程序对后代植株进行阳性单株筛选,连续进行3次回交和筛选得到BC₃家系,将具有相同遗传背景、不同目标基因的家系杂交,随后选择含2个目标基因的个体与轮回亲本回交和筛选,至BC₅后自交纯合获得双抗新系11份。所得到的新系在抗虫、耐渍性状上与轮回亲本有显著差异。     

玉米花粉管通道法转化脱水素BDN1基因

通过花粉管通道法将脱水素基因BDN1转入玉米自交系合344中,并对转化后代进行PCR和RT-PCR分子检测以及耐盐性功能鉴定,筛选耐盐性较高的转基因玉米新种质.结果表明,实验共获得88株T0代除草剂抗性植株,其中31株PCR检测呈阳性,14株RT-PCR检测呈阳性,对T4代转基因株系苗期进行300 mmol/L NaCl溶液的盐胁迫处理, 2个转基因株系耐盐性比对照提高两个级别.     

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT(L-phosphinothricin,草丁膦)的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率(Pn)、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。     

花器浸染法转化玉米途径研究

以4个自育玉米自交系为受体材料, 采用农杆菌介导, 以4种不同处理方法直接浸染玉米花器, 将耐草甘膦基因2mG2-epsps转入玉米种质, 研究简洁、高效的玉米转基因途径。结果表明, 获得T₀种子7 986粒, 成苗6 144株;苗期经1.25‰草甘膦异丙铵盐溶液筛选后, 共成活15株;经特异PCR检测发现, 其中2株植株呈阳性, 阳性率为13.33%。初步证明, 通过直接注射授粉后18～22 h玉米果穗的方法能将外源基因导入玉米中。     

sbk和sck双价抗虫转基因水稻的育成和鉴定

 将包含2个抗虫基因sbk\[修饰后的Cry1A(c)\]和sck（修饰后的CpTI）的质粒载体pCDMARUBA Hyg转入农杆菌EHA105中, 感染南粳45的愈伤组织, 得到再生植株。用sbk和sck基因的引物进行PCR分析, 从97个再生植株中筛选出42个含有2个抗虫基因而没有潮霉素基因的阳性植株。通过Southern杂交发现, 42个阳性植株中具有1~5个外源基因拷贝的分别有23、 11、 5、2和1个单株。用RT PCR检测发现, 4个单拷贝株衍生的28个T3代植株外源基因能正常表达。人工饲喂二化螟幼虫试验也表明, 转基因植株的幼虫死亡率达94%~100%, 抗虫能力比对照显著提高。筛选出3个农艺性状优良的株系。     

广谱抗病基因chi和hrpZpsta双价表达载体的构建及其在大豆中的遗传转化

大豆的真菌性病害已经成为了限制大豆产量增长及品质提高的主要原因,利用基因工程技术培育出具有广谱性抗病能力的大豆新品种,已成为目前提高大豆抗性的有效途径之一。本研究构建了含2种广谱抗病基因chi和hrp Zpsta的双价植物表达载体,利用农杆菌介导技术导入大豆中,获得了能够在转录水平上表达2种外源抗病性基因的转基因大豆。对经抗性筛选得到的阳性苗及后代植株进行PCR检测、Southern杂交、荧光定量PCR检测,共得到T0代阳性植株7株,T1代阳性植株27株。转化植株的基因组在整合外源基因时出现不同情况,chi-hrp Zpsta双价载体分别以单价和双价两种形式随机整合到受体大豆基因组中并且能稳定遗传,同时在转录水平上亦有不同。     

延缓叶片衰老ZmIPT2基因的玉米遗传转化及功能验证

从玉米自交系郑58中克隆Zm IPT2基因并构建单子叶植物表达载体,通过农杆菌侵染萌动胚方法将其转入玉米自交系K10中,对转基因后代进行分子检测和功能验证。结果表明,Zm IPT2基因c DNA全长969 bp,成功构建其单子叶植物表达载体p CAMBIA5300-ubi-Zm IPT2。农杆菌侵染萌动胚法共转化K10种子5 163粒,获得T0代PCR阳性幼苗48株,其中13株结实收获种子;获得的3个T2代株系PCR阳性率符合3∶1的分离比,且RT-PCR检测呈阳性;2个T2代转基因株系的成熟期叶绿素含量和细胞分裂素含量极显著高于对照,相对绿叶面积和叶面积持绿期极显著或显著高于对照,百粒重和小区产量显著高于对照。结果初步证明,Zm IPT2基因在玉米中的过表达可延缓叶片衰老,提高玉米产量。     

转异苞滨藜BADH基因玉米高世代株系苗期外源基因表达及耐盐性功能分析

以转来自耐盐植物异苞滨藜的甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)玉米T8代株系BZ-136及受体对照自交系郑58(耐盐)为试材,采用盆栽种植方法,分析转基因植株中外源基因的表达情况,检测耐盐相关生理指标。结果表明,转基因株系BZ-136中的BADH酶活性及甜菜碱含量显著高于受体对照,随着盐胁迫时间的延长,其表达量先增加后减少,在胁迫7 d时分别达到了最大值。转基因株系幼苗株高和干重从盐胁迫第3天开始显著高于对照,鲜重和含水量在胁迫第5天和第7天时转基因株系显著高于对照;转基因株系根总体积显著高于对照,直径和根尖数在胁迫第5天时显著高于对照;转基因株系电导率和丙二醛含量均低于对照,分别在胁迫第3天和第7天开始达显著差异,叶绿素含量高于受体对照,从第3天开始二者差异达显著水平。由于外源BADH基因的表达显著提高了基因株系的耐盐性。     

TaNAC14转基因小麦外源目标基因拷贝数及遗传稳定性分析

外源基因拷贝数是影响转基因植物遗传稳定性及其自身表达水平的重要因素。为了探析TaNAC14基因在小麦生长发育中的生物学功能,本研究通过农杆菌介导的遗传转化法获得了14个T0代TaNAC14转基因小麦植株,采用BASTA溶液涂抹和目标序列PCR检测相结合的方法,从14个转基因小麦植株中鉴定出9个阳性植株。通过TaqMan实时定量PCR方法,以小麦内源单拷贝基因Pinb为内参基因,对9个T0代转基因小麦阳性植株中外源目标基因拷贝数进行检测,结果表明,T0代转基因小麦再生植株中有5株为单拷贝,4株为双拷贝,其中单拷贝插入整合的比率接近55.6%。选取单拷贝转基因植株收获的种子进行种植,根据BASTA溶液涂抹鉴定对T0:1代小麦株系遗传情况进行分析,结果表明目标基因TaNAC14是可遗传的。此外,还对T1代转基因小麦目标基因表达水平进行测定,结果表明,与野生型JW1相比,各转基因小麦植株目的基因TaNAC14表达量均极显著增加。该研究结果为后续TaNAC14基因的功能研究奠定了基础。     

转TaSCL14基因小麦的遗传稳定性及农艺性状分析

为了获得农艺性状优良的转TaSCL14基因小麦品系,以普通小麦品种小偃39为受体获得的转TaSCL14基因小麦T1～T3代株(系)为材料,对其中TaSCL14基因的遗传稳定性和主要的农艺特性进行分析。结果表明,转TaSCL14基因小麦的T1和T2代植株的阳性率分别达到55.9%和85.6%,穗粒数、冬前分蘖与对照存在显著差异;T3代4个转基因株系3-4、3-7、3-8和3-11的阳性率达到90%以上,且TaSCL14基因在各株系中的表达水平都高于对照。与野生型相比,转基因小麦T3代部分株系的冬前分蘖、冬后分蘖、有效分蘖和小穗数均较野生型呈显著或极显著提高,但千粒重都较野生型有所降低,其中株系3-4和3-7降低幅度较大,分别达到显著和极显著水平。以上结果说明,TaSCL14基因的过表达能够影响转基因小麦的部分农艺特性,并且在株(系)间有差异。     

利用花青素基因标记研究正反交对玉米杂交种主要性状的影响

以转花青素合成转录因子Bi和Cl基因玉米的稳定表达株系与自交系B73-329(CK)进行杂交,研究花青素基因在玉米杂种F_1植株组织、器官中表达情况。结果表明,用转基因株系作为母本的杂交种F_1植株部分存在表型分离,用自交系B73-329作为母本的杂交种F_1植株不存在表型分离。转基因杂交种F_1植株,颖紫色,苞叶、茎鞘紫色,气生根紫色,与CK差异显著;转基因杂交种F_1植株叶片为绿色,转基因株系自交分离群体株系的叶片为紫色;转基因杂交种F_1植株绝大部分花丝为黄色,个别花丝红色,子粒绝大部分为黄色。抽丝、散粉期,转基因杂交种株高、穗位高等农艺性状与对照差异不显著,但是大部分产量显著低于对照,推测其主要原因在于花青素合成途径的引入导致植株能量代谢损耗所致。研究表明,转基因玉米杂交制种应用应以转基因株系作为父本。     

利用农杆菌介导合子胚转化法将Bar基因转入玉米自交系的研究

基于农杆菌介导的合子胚转化方法是一种具有自主知识产权的转基因新方法。利用该方法转化玉米合子胚,可直接获得转化种子。以东北春玉米区玉米自交系8902、Pa91、丹340作为转化受体,通过合子转化法进行抗草丁膦除草剂基因Bar的转基因研究。在获得的3 560份材料中,通过对T_1代种子苗叶面喷施草丁膦除草剂Basta,共获得153株抗性植株,抗性频率为4.3%。PCR鉴定阳性植株为102株,转化频率为2.87%。对PCR检测出的阳性植株进行自交获得T_2代,对材料继续进行抗性筛选,对抗除草剂表型的分离比率进行抗性遗传分析。