转基因大豆研究及应用进展

转基因技术是一种以分子生物学技术为核心,对基因进行修饰、改造,从而定向改变生物体遗传性状的技术。基于转基因技术在大豆中的应用,从技术研发手段、外源基因挖掘、转基因大豆品种、大豆除草剂、种植面积、研发体系等方面对国内外转基因大豆研究及应用进展进行概述,以期为发展中国大豆转基因技术提供借鉴和参考。分析指出,国外转基因大豆研发能力较为成熟,大豆外源基因转化技术主要采用农杆菌介导转化法和微弹轰击法,通过cp4、dmo、Pat、cry1Ac、fatb1-A等目的基因的表达,得到抗虫、抗除草剂、高油酸以及具复合性状的大豆品种,同时转基因产权保护体系比较健全,促进转基因大豆的产业化;而中国转基因大豆研究多为基础性研究,侧重于基因检测和再生体系培育,外源基因转化技术缺乏创新性,存在转基因安全性结论未定、舆论环境尴尬、研发体系不完善、审批过程复杂、具有完全自主知识产权的基因开发数量少,高油、抗生素抗性等功能性基因挖掘不足等问题,制约中国转基因大豆产业化进程。今后应改革高校和科研机构考核制度、强化产学研模式、完善转基因产权保护机制、加强转基因科普与监管,为转基因技术及其产业化营造更加健康的发展环境。     

农业转基因品种利用现状及展望

随着中国转基因核心技术取得突破,已初步建立起水稻、棉花、油菜、玉米、大豆、花生、杨树等主要农作物和林草、花卉、果树等高效、安全转基因技术体系。中国转基因品种得到大面积推广应用的作物首推棉花。目前转基因育种的主要手段有农杆菌介导转化法和外源基因直接导入法。外源基因直接导入法主要有电激法、PEG法和显微注射法。近年来发展起来的还有基因枪法、激光徽束穿刺法、真空渗入遗传转化法和花粉介导法等。随着转基因安全性评估的逐步完善,转基因育种将在农业生产中发挥越来越重要的作用。     

大豆规模化转基因技术体系的构建及其应用

大豆是最早进行转基因品种大面积商业化种植的作物,也是目前转基因品种种植面积最大的作物,在食品、营养、工业和医药领域发挥着重要作用。1996-2012年的17年间,全球共累计种植转基因大豆76 310万公顷,给种植户带来了约370亿美元的收益。2013年,共有11个国家种植了8 450万公顷转基因大豆,约占全球转基因作物种植面积的48%,大豆种植面积的79%。尽管抗除草剂转基因大豆已在全球市场占据了主导地位,但长期以来大豆的转基因技术体系一直未能实现重大突破,高效、稳定的转基因技术体系仍是开展转基因品种选育和基因功能研究的瓶颈因素。根癌农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化系统是目前最为常用的大豆转基因技术体系。自1988年采用这两种方法几乎同时获得了首批可育转基因大豆植株以来,大量的研究工作者对其开展了改良和优化研究,实现了转化效率的提升和再生方式向胚性悬浮细胞等的拓展,在大豆农艺性状改良和基因功能研究中发挥了作用。文章综述了大豆转基因技术的主要研究进展和问题,比较了大豆不定芽器官发生再生途径、体细胞胚再生途径和原生质体再生途径的特点;归纳了根癌农杆菌和基因枪介导的大豆转基因体系构建研究的典型案例,总结了其在大豆基因型选用、外植体选材、再生方式、筛选策略等技术参数和转化效率。分析认为：尽管通过多年努力,目前,可用于大豆转化的基因型、外植体类型等均有了很大拓展,转化效率也得到了显著提高,在多个报道中获得了超过10%的转化效率,甚至出现了转化效率高达30%以上的研究报道。但这些转化效率数据多数是在样本量较小的试验中获得的,而且在同一研究报道中,不同转化操作重复间的转化效率差异往往很大;在单因素对比试验中获得的高转化效率,往往在多因素整合试验中并没有得到很好的重演。这说明试验中尚有很多难以控制的未知因素对转化效率产生着影响,不同转化操作技术人员的技术熟练程度、操作习惯等人为因素,不同实验室设施设备条件的差别等环境因素,也都会对转化效率产生很大影响,这就造成了同一转化流程在不同实验室间的重演性不佳、不同操作人员间的转化效率差别较大、同一实验室的转化效率稳定性较差等问题,在很大程度上限制了大豆规模化转基因技术体系的形成。文章还概述了中国大豆转基因技术体系构建和转基因材料创制研究工作的发展历程,总结了近年来中国在农艺性状改良转基因大豆材料创制工作中取得的主要进展,并对基因组编辑技术、定点整合技术等新兴转基因技术在大豆中的应用前景进行了展望。     

农业转基因品种利用现状及展望

随着中国转基园核心技术取得突破,已初步建立起水稻、棉花、油菜、玉米、大豆、花生、杨树等主要农作物和林草、花卉、果树等高效、安全转基因技术体系.中国转基因品种得到大面积推广应用的作物首推棉花.目前转基因育种的主要手段有农杆菌介导转化法和外源基因直接导入法.外源基因直接导入法主要有电激法、PEG法和显微注射法.近年来发展起来的还有基因枪法、激光微柬穿刺法、真空渗入遗传转化法和花粉介导法等.随着转基因安全性评估的逐步完善,转基因育种将在农业生产中发挥越来越重要的作用.     

转基因技术在大豆育种中的应用

转基因技术作为一门新兴技术,在大豆育种中应用前景巨大.简要介绍了转基因技术在国内外的应用,同时概述了大豆遗传转化主要采用的花粉管通道法、农杆菌介导法和基因枪法.     

植物安全转基因技术研究现状与展望

转基因技术是进行基因功能研究和作物遗传改良的重要工具。根癌农杆菌介导转化法和基因枪轰击法是两种主要的遗传转化方法。从1996年首例转基因作物商业化种植以来,2012年全球有28个国家和地区种植转基因作物,种植面积已达1.7亿公顷。随着全球转基因作物的大面积商业化种植,转基因植物的安全性越来越多地受到公众关注。安全转基因技术的研发对于转基因植物的商业化生产具有重要意义。文章详细介绍了目前已报道的安全转基因技术原理及其应用现状。按其作用原理和目的将其分为4类：安全选择标记、标记基因删除及基因叠加、基因漂移防控法和基因定点编辑整合技术。其中,安全选择标记按其筛选原理分为糖代谢相关标记、氨基酸代谢相关标记、激素相关标记和抗逆相关标记。与抗生素和除草剂抗性标记相比,这类标记基因及其表达产物对人和其他生物更安全。标记基因删除及基因叠加技术包括共转化法、位点特异性重组法、转座子法、同源重组法以及基于位点特异性重组的基因叠加技术,其中共转化法又包括农杆菌介导的共转化法和基因枪介导的表达盒共转化法。基因叠加技术为复合性状转基因植物研发奠定了基础,有望成为未来多性状转基因植物研发的重要技术之一。基因漂流防控法包括叶绿体转化法和基因拆分法。基因定点编辑和整合技术包括锌指核酸酶、TALEN和CRISPR/Cas9系统介导的基因定点编辑和整合技术。其中,TALEN和CRISPR/Cas9技术,设计简单,成本低,易操作,靶点分布广泛,有望成为安全转基因研发和应用的重要技术。文章对这些技术原理及其应用现状进行了综述,讨论了其优缺点,并展望了安全转基因技术研发重点和发展趋势。     

作物转基因育种与我国农业新技术革命

作物转基因育种是基于ＤＮＡ体外重组,遗传转化等生物技术的一项现代分子育种技术。它可打破遗传物质分类上门、纲、目、科属的界限,实现基因的界间转移,从而大大拓宽作物遗传改良可资利用的基因源、为农作物品种改良开辟了崭新的途径。转基因作物的育成和大面积应用,将极大地推进农业生产的发展,因此,作物转基因育种将是农业新技术革命中的核心技术。在美国、加拿大等国、抗虫、耐除草剂转基因玉米、棉花、大豆、油菜等的育成     

大豆遗传转化方法及再生体系研究进展

转基因技术作为现代生物技术之一,在基因功能研究和转基因育种方面取得重要进展。大豆基因组测序之后,大豆功能基因组学发展迅速,挖掘控制重要性状的基因用于转基因育种受到广泛关注。随着转基因大豆新品种培育重大专项的实施,我国建立了基因克隆、遗传转化、功能研究、转基因品系安全评价等转基因育种研究技术体系和监管体系。其中,转基因大豆遗传转化技术体系的研究取得了较快的进展,主要集中在高效、稳定遗传转化再生体系的建立和优化,大豆遗传转化方法的探索和优化等方面。对大豆遗传转化体系、转化方法和转化效率等因素进行阐述,可为大豆基因功能研究和转基因新品种培育相关研究提供参考。     

转基因抗除草剂作物及其食品安全性

一、转基因抗除草剂作物的发展抗除草剂作物的创制是植物生物技术应用最广泛的技术之一,大多数抗性品种都是采用分子生物学与植物转移技术将外源基因导入而成,从而使每种植物细胞获得外源基因后繁殖成再生植株。在转基因作物中,发展最快的是抗除草剂作物,其中主要是大豆、油菜、玉米与棉花。1993年第一个抗磺酰脲类除草剂大豆品种在生产中开始应用,1996年抗草甘膦大豆品种推广,1998年抗草铵膦大豆品种试验种植,目前虽然已创制出各种抗不同除草剂的转基因作物,但以抗草甘膦作物的种植面积最大,如2000年美国种植抗草甘膦大豆面积3000万hm2,占…     

多重PCR分析方法应用于转基因农作物的检测

以转基因大豆、水稻等样品为材料,采用多重PCR技术对转基因作物中常见的启动子、终止子、筛选标记基因和转入的目的基因等多个外源转基因元件进行检测,以期建立一套快速、准确、高效的转基因农作物筛查鉴定技术。通过多重扩增实验,建立了关于转基因大豆检测的大豆内源Lectin基因,花椰菜花叶病毒(Cauliflower mosaic virus,CaMV)35S启动子和根癌农杆菌胭脂碱合成酶基因NOS终止子的三重PCR分析体系,及关于转基因水稻检测的CaMV35S、NPTII和HPT基因的三重PCR分析的技术体系。并以大豆、水稻等农作物样品为检测材料,采用单一PCR和多重PCR技术同时进行检测,结果表明多重PCR方法具有快速、高效、简便、准确等特点,在转基因成分的检测上具有非常重要的实际应用价值和潜力。     

转基因大豆在中国发生基因漂移的风险性

随着越来越多转基因作物的出现,外源基因对普通栽培种和野生近缘种的基因污染以及通过自然杂交发生基因漂移的可能性都在增加.转基因大豆作为世界上种植面积最大的转基因作物,2007年占据了世界转基因作物种植面积的51%.中国野生大豆的种质资源丰富,且每年都要大量引入转基因大豆.这必将带来一系列的生态风险.笔者综述了转基因大豆在中国发生基因逃逸并与野生近缘种杂交的可能性以及杂交后可能的生态效应.并提出了今后应开展工作的方向,以期为中国转基因大豆管理提供依据.     

Sexual compatibility of transgenic soybean and different wild soybean populations

The introduction of genetically modified(GM) soybean into farming systems raises great concern that transgenes from GM soybean may flow to endemic wild soybean via pollen. This may increase the weediness of transgenic soybean by increasing the fitness of hybrids under certain conditions and threaten the genetic diversity of wild soybean populations. Although pollen-mediated gene flow between GM crops and wild relatives is dependent on many factors, the sexual compatibility(SC)determined by their...     

双价抗虫转基因大豆抗苜蓿夜蛾分析(英文)

[Objective] The aim of the research was to analyze the resistance of binary insect-resistant transgenic soybean to Heliothis viriplaca.[Method]In this experiment, resistance analysis of the stabilized binary insect-resistant transgenic soybean to Heliothis viriplaca was conducted in lab and in field conditions.[Result] The results indicated that the leaves of insect-resistant transgenic soybeans T5-150 and T5-195 showed lighter damage than those of non-transgenic soybeans. Meanwhile, the Heliothis viriplaca larvae fed on leaves of these two transgenic soybeans were characterized by less leaf consumption, shortening survival day, slower development and less pupation.[Conclusion]It was concluded that insect-resistance of transgenic soybean to Heliothis viriplaca was increased dramatically and the research provided a reference for selecting binary insect-resistant transgenic soybean to Heliothis viriplaca.     

应用RNA干扰技术创造低脂肪氧化酶活性大豆新种质

 【目的】通过RNA干扰技术抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,改良大豆品质,创造优良大豆新种质,探索大豆品质育种新途径。【方法】采用RT-PCR技术克隆大豆籽粒脂肪氧化酶基因（Lx1、Lx2、Lx3）核心保守序列357 bp片段,通过重组PCR构建大豆脂肪氧化酶基因RNA干扰表达载体,利用花粉管通道法转化大豆品种吉农18。【结果】获得了12个转基因株系,其中10个株系发生明显变化,SDS-PAGE电泳和脂肪氧化酶活性测定表明转基因植株籽粒中脂肪氧化酶活性明显降低,平均减低64.2%;经近红外谷物分析仪测定,转基因植株脂肪含量平均提高0.8%～1.5%,总蛋白含量降低1.2%～3.0%;RT-PCR结果表明转基因株系中脂肪氧化酶mRNA积累受到明显抑制。转基因植株2代及3代检测结果表明,转基因植株脂肪氧化酶活性均明显降低,脂肪含量均有所提高。【结论】应用RNA干扰技术可有效的抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,降低脂肪氧化酶活性,提高大豆油份含量,改良大豆品质,创造优良大豆种质。     

转基因大豆的食用安全性研究进展

为了更深刻的了解转基因大豆的食用安全性,介绍了国内外转基因作物的发展和种植应用现状。从营养学、毒理学和过敏性三个方面归纳了转基因大豆食用安全性研究现状,提出了应秉着科学的态度,以实验研究为手段,用数据说话,以转化体为安全评价试验的个案,以品系为安全证书申请的个案,对转基因生物进行系统的安全评价,建议进一步加强食用转基因大豆营养积累、引入基因对代谢激素分泌及其对过敏性影响的研究。     

转基因耐除草剂大豆及产品中外源成分检测方法的建立

分别从DNA和蛋白质2个水平上对转基因耐除草剂大豆及其产品的检测方法进行了研究．设计合成引物检测大豆内参照基因Lectin（大豆凝集素）及转基因抗除草剂Roundup Ready大豆外源基因,包括来自土壤细菌Agrobacterium tumefaciens株系CP4的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶（5-enolpyruvylshikimate-3phosphate synthase,EPSPS）基因、花椰菜花叶病毒（Cauliflower mosaicvirus,CaMV）35S启动子、胭脂碱合酶3’端的转录终止子（nopaline synthase,NOS）．应用优化的常规PCR方法,对大豆及其加工产品进行了检测,检测灵敏度可达0．1％．通过PCR方法从转基因大豆中扩增出CP4-EPSPS基因,在大肠杆菌中表达,利用表达的外源蛋白质作为抗原免疫家免,得到该蛋白质的多克隆抗体,并建立了一套基于蛋白质印迹杂交（western hybridization）的检测转基因大豆及其粗加工品的方法,其检测极限达到1％以下．此两方法互相配合,互相印证,有助于规范化转基因检测方法的建立．     

抗草甘膦转基因大豆PCR定量检测研究

试验建立大豆中转基因成分的定量测定方法。采用双链DNA SYBR Green I结合染料实时荧光定量PCR技术，扩增编码大豆凝集素的内参照基因lec和抗草甘膦转基因大豆中的外源花椰菜花叶病毒CaMV35s基因。绘制2种基因扩增的循环数一拷贝数标准曲线图，根据标准曲线方程计算样品中的转基因含量；并作重现性和熔解曲线分析。结果表明，lec和CaMV35s基因标准曲线方程线性好，R^2值分别达到0．9997和0．9992。不同转基因含量的标准及模拟大豆样品定量显示，实测值与实际值接近，相对偏差5％～11％。SYBR Green I实时定量PCR方法可用于定量测定大豆中转基因品种的含量。     

转TaDREB3a基因大豆材料抗旱性鉴定

研究通过分子生物学方法证明TaDREB3a基因已整合至大豆基因组中,对T1～T3连续3代大豆植株作筛选鉴定并分析遗传稳定性,初步评价室内和田间抗旱表现。通过除草剂筛选获得T1代135株抗性植株,经PCR检测其中96株扩增出基因目的条带,获得15个阳性TaDREB3a过表达大豆T1代株系;T2代转基因大豆株系经PEG模拟干旱处理和PCR鉴定获得阳性TaDREB3a过表达大豆T2代株系共10个;T3代转基因大豆株系经PCR鉴定、半定量PCR鉴定、Bar基因试纸条检测、Southern blot分析、Western blot分析,获得6个转基因阳性株系,证实TaDREB3a基因已整合于大豆基因组,可转录完整目的mRNA,其中4个株系检测到目的蛋白表达。盆栽干旱试验显示,TaDREB3a过表达可改善转基因大豆干旱条件下生长状况,转基因植株株高和荚数明显优于对照组植株;大田干旱试验结果显示,TaDREB3a过表达株系提高大豆抗旱性、改善干旱条件下地上形态,减少产量损失。     

基于Innography的转基因大豆专利分析

应用专利分析的研究方法,利用Innography专利检索与分析平台,对有关转基因大豆领域的专利进行了统计分析,从而了解现今转基因大豆领域专利的技术分布与研发现状,对转基因大豆的发展提供了依据。     

β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体的构建

【目的】构建β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因具有功能性间隔序列的发夹结构（Intron-hairpin RNAi,ihp-RNA）的RNA干扰(ihp-RNAi)表达载体并转化大豆,为通过RNA干扰技术改良大豆的营养品质奠定基础。【方法】以大豆总RNA反转录获得的cDNA为模板,通过PCR扩增克隆了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因的核心保守序列(400 bp),并将该片段的反义和正义片段插入到重组植物表达载体p3301P的种子特异性启动子7αp下游,将功能性间隔序列intron-SSR插入反义片段与正义片段之间,构建α′-亚基基因ihp-RNAi安全型表达载体p3301-PFNZ-α′-BADH,并进行PCR及双酶切鉴定。利用农杆菌介导法将带有p3301-PFNZ-α′-BADH 的菌株转化“吉农27”大豆植株,对转基因植株进行PCR、Southern杂交检测,并对转基因植株α′-亚基基因的表达量进行RT-PCR。【结果】成功构建了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体p3301-PFNZ-α′-BADH,利用农杆菌介导法转化大豆得到7株阳性转化植株;Southern杂交结果显示,外源基因以1～2个拷贝整合于大豆基因组中;RT-PCR检测表明,β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因的表达被明显抑制。【结论】成功构建了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体,获得了α′-亚基基因被明显抑制的转基因大豆植株,为应用基因工程技术进行大豆品质改良奠定了基础。