抗除草剂草甘膦转基因作物

利用生物工程技术,培育出抗除草剂作物新品种、近年来研究发展迅速。草甘膦因其具有最优秀的除草剂特性而成为抗除草剂转基因作物研究的首选对象,抗草甘膦转基因大豆已培育成功并大面积种植。将抗性基因导入油菜、烟草、番茄、棉花、玉米等作物也获得了表达。本文对草甘膦的作用靶标酶———ＥＰＳＰ合酶的发现,抗草甘膦突变的ＥＰＳＰ合酶基因及变异的ＥＰＳＰ合酶抗性特点,及其将快速催化草甘膦代谢成无毒产物的酶的基因导入植物,而获得抗草甘膦作物研究作了概况综述。     

Advances in plant anti-herbicide gene

对抗除草剂基因的来源、抗除草剂作物的抗性机制及抗除草剂基因的应用进行了简要综述,并对抗除草剂基因和启动子选择的局限性及抗除草剂遗传转化中存在的问题进行了探讨.指出目前植物抗除草剂研究存在可转入的抗除草剂基因种类较少、获得抗性稳定表达的植株比较困难等问题.提出选择抗性基因时,应重点考虑以降解除草剂为抗性机制的基因以减少代谢负担、加强对多价基因转入的研究等策略.     

植物抗除草剂基因研究进展

对抗除草剂基因的来源、抗除草剂作物的抗性机制及抗除草剂基因的应用进行了简要综述,并对抗除草剂基因和启动子选择的局限性及抗除草剂遗传转化中存在的问题进行了探讨.指出目前植物抗除草剂研究存在可转入的抗除草剂基因种类较少、获得抗性稳定表达的植株比较困难等问题.提出选择抗性基因时,应重点考虑以降解除草剂为抗性机制的基因以减少代谢负担、加强对多价基因转入的研究等策略.     

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…     

草甘膦抗性菌株假单胞菌P818的筛选鉴定

5-磷酸烯醇式丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)是除草剂草甘膦的靶标酶,转基因抗草甘磷作物主要通过转入外源EPSPS编码基因或者对外源EPSPS定点突变来获得。为了扩充草甘膦抗性基因资源,筛选新型草甘膦抗性基因,本研究分离筛选并获得了一株新型草甘膦抗性菌株,16sr DNA鉴定显示该菌株属于假单胞菌,该菌株被命名为假单胞菌818。该菌株的获得为进一步筛选克隆草甘膦抗性相关基因提供了可靠保障,丰富了草甘膦抗性基因资源库,获得自主知识产权的新型草甘膦抗性基因有利于应对国外生物技术公司对该领域的垄断,有利于我国遗传改良作物的培育。     

苏云金芽孢杆菌新分离株S_(18-4) δ-内毒素基因在Btk·BE_(20)中的克隆和表达

选用土壤新分离株Ｓ１８－４为供体菌,以ＰＨＴ３１０１穿梭质粒为载体,载体和供体ＤＮＡ用Ｐｓｔｌ酶切后进行连接,用电激法将重组质粒转入苏云金芽孢杆菌无晶体突变株Ｂｔｋ·ＢＥ２０中。经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ蛋白电泳及扫描电镜观察,证明δ－内毒素基因得到了表达,并具有很高的表达量。生物测定结果显示,重组株对夜蛾科幼虫具有比野生株Ｓ１８－４更强的杀虫毒性。     

抗除草剂转基因玉米的快速鉴定方法

以含不与除草甘膦结合的突变型5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶基因除草剂筛选标记的转基因玉米为材料,通过叶片喷雾和叶片离体平板培养等试验,建立快速非分子生物学抗除草剂转基因玉米的鉴定方法。结果表明:用5 000 mg/L草甘膦叶片喷雾和用70 mg/L草甘膦叶片离体培养可快速准确地鉴定是否转入除草剂基因。     

肺炎克雷伯氏菌S001草甘膦靶标酶基因的克隆及其抗性验证

【目的】由于草甘膦在农业生产中的广泛使用,抗草甘膦转基因作物的研究一直是转基因作物研究的热点,其中草甘膦抗性功能新基因的挖掘是核心问题。自然界中微生物种类繁多,基因资源丰富,论文拟从广东地区农田土壤中筛选和鉴定出高抗草甘膦菌株,克隆其草甘膦靶标酶基因并进行抗性水平验证,以期获得高抗草甘膦新基因资源用于抗草甘膦转基因作物的研究。【方法】用含有浓度梯度草甘膦的选择培养基从备选土壤中筛选出具有高抗草甘膦特性的菌株;通过显微观察、革兰氏染色以及16S rDNA序列分析结果对菌株种类进行鉴定;利用RT-PCR技术克隆该菌株的草甘膦靶标酶基因aroAS001,并通过序列比对和系统发育树分析aroAS001序列的基本特征;利用重叠 PCR法对aroAS001变异位点进行定点突变获得aroAS001-mut序列后,将aroAS001和aroAS001-mut基因片段转入aroA基因缺陷型菌株DH5α/△aroA中进行基因功能互补和草甘膦抗性水平验证。【结果】分离出一株高抗草甘膦菌株,经形态学和分子生物学鉴定该菌株为肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）,命名为kpS001;克隆该菌株草甘膦靶标酶5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）基因aroAS001,序列分析结果显示由该基因所编码的氨基酸序列具有典型的Class I EPSPS特征,但与已报道肺炎克雷伯氏菌的aroA相比其第227位碱基发生突变,致使对应的氨基酸发生变异。对该基因差异位点进行核酸定点突变获得aroAS001-mut基因片段后,将aroAS001和aroAS001-mut基因片段分别转入缺陷型大肠杆菌菌株DH5α/△aroA进行功能互补验证,与对照菌株相比,转入aroAS001和aroAS001-mut的重组菌株均能在含200 mmol?L-1以下浓度草甘膦的培养基中能够正常生长,表现出良好的抗性,之后随着草甘膦浓度增加其生长状态开始受到抑制,当草甘膦浓度达到350 mmol?L-1时,菌株生长基本完全被抑制。【结论】肺炎克雷伯氏菌kpS001菌株是一株高抗草甘膦菌株,由aroAS001编码的草甘膦靶标酶EPSPS属于Class I EPSP合成酶,aroAS001对草甘膦具有优良抗性,能在含350 mmol?L-1以下浓度草甘膦的培养基中生长,该基因可以作为备选基因资源用于抗草甘膦转基因作物的研究。     

作物基因工程研究情况

目前接近于生产上应用的基因工程产品,是抗除草剂的烟草及其他抗除草剂的双子叶植物。草甘膦是目前世界上获得最广泛应用的除草剂,从环境保护的角度来看,草甘膦也是最安全的除草剂。但是这种除草剂是非选择性的,既能杀灭杂草又能毁坏庄稼。它杀死植物的机理在于抑制EPSP合酶的活性。利用基因工程技术,可使     

源于Halomonas sp.抗草甘膦EPSPS的克隆、鉴定及应用

为培育高抗草甘膦作物以应对草甘膦杂草进化,从海洋细菌中筛选到1株高抗草甘膦的盐单胞菌属菌株（Halomonas sp.）,通过基因组测序及生物信息学分析,确定该菌株的EPSPS基因,在Escherichia coli（DE3）中对fHoEPSPS、mfHoEPSPS（G384A位点突变）和mHoEPSPS（mfHoEPSPS N端缺失PDT）进行重组表达和纯化,并运用自切割肽LP4/2A介导的基因聚合策略,将抗草铵膦的酶（Repat）置于mHoEPSPS的N端,构建了双抗草甘/铵膦酶（RLH）,将其编码基因导入烟草后赋予草甘/铵膦复合抗性。结果显示,该菌株的EPSPS基因（fHoEPSPS）可编码一个N段融合了预苯酸脱水酶（PDT）的双功能酶。草甘膦抗性分析显示mfHoEPSPS的抗性比fHoEPSPS提高了19倍,将mHoEPSPS基因导入烟草后可赋予烟草3倍推荐剂量的草甘膦耐受性,转RLH基因的烟草能够耐受3~5倍推荐剂量的草甘/铵膦复合除草剂。结果表明,源于Halomonas sp.的抗草甘膦EPSPS是一种新型草甘膦耐受酶,通过G384A的位点突变可提高酶活;利用自切割肽介导的基因堆叠策略获得的转RLH基因烟草表现出较高草甘/铵膦复合抗性。     

抗草甘膦转基因玉米研究进展

草甘膦是广谱灭生性、内吸传导型除草剂,广泛应用于玉米生产,随着植物基因工程技术的发展以及全球转 基因作物种植面积的不断增加,抗草甘膦转基因玉米研发已成为玉米育种的重要内容。介绍了草甘膦的作 用机理,详细分析了抗草甘膦转基因植物基因工程策略。较为系统地分析了当前国内外抗草甘膦转基因玉 米研发及商品化应用进展,进而提出了针对我国抗草甘膦转基因玉米研发的策略。以期为我国抗草甘膦转 基因玉米研究提供参考。     

薤白EPSP基因对亚麻的转化及检测

薤白EPSP基因编码5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶,对除草剂草甘瞵具有一定的抗性.利用该基因构建植物表达重组体.薤白EPSPcDNA重组到植物表达载体pWM101中,构建成35S启动子控制的植物组成型表达载体,利用农杆菌介导法将其转入亚麻,经过潮霉素筛选获得了抗性的愈伤组织,诱导分化后获得了亚麻苗.经特异引物的PCR扩增,证明目的基因已经整合到亚麻基因组中,对转基因亚麻愈伤组织及幼苗进行的草甘膦抗性检测表明,转基因亚麻对草甘膦的耐受性明显提高.     

旋毛虫肌幼虫ES抗原基因TSPGⅡ在真核细胞中的表达

用限制性内切酶ＥｃｏＲⅠ和ＨｉｎｄⅢ从克隆载体ｐＵＴＳⅡ中工出一个０．９８８ｋｂＴＳＰＧⅡ基因,经ＥｃｏＲⅠ和ＢｓｔＸⅠ酶切鉴定;表达载体用相同的酶切,经琼脂糖凝胶电泳,分别回收ＴＳＰＧⅡ基因和ＰＳＶ．ＳＰＯＲＴⅠ表达载体,用Ｔ４ＤＮＡ连接酶定向接连,转化大肠杆菌感受态细胞,挑取重组,经ＥｃｏＲⅠ,ＢｓｔＸⅠ和ＨｉｎｄⅢ酶切鉴定,构建了重组表达质粒ＰＳＶ．ＴＳⅡ。利用脂质体作载体,将重且表达质粒转     

基于GR79 EPSPS筛选标记的抗虫抗除草剂表达载体构建及抗性鉴定

虫害和草害是农业生产中两大主要危害。目前,尽管转基因抗虫和抗除草剂作物相继报道和应用,然而我国抗虫抗除草剂复合性状作物培育仍然明显滞后,而且多依靠传统杂交选育的手段,费事费力、周期长。根据苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）Cry1Ac蛋白结合结构域和毒性结构域特征,人工合成杀虫基因cry1Ac-2.5。同时,利用抗除草剂基因GR79 EPSPS替换卡那霉素筛选标记,构建基于草甘膦除草剂筛选标记的复合抗虫抗除草剂植物表达载体,并转化烟草。qRT-PCR结果表明转基因烟草cry1Ac-2.5和GR79 EPSPS基因转录水平均成功表达,经Bt和GR79试纸条检测表明上述基因在蛋白水平正确翻译。抗性实验表明,转基因烟草愈伤经草甘膦筛选,阳性率达到80%,且转基因烟草耐受100 mg/L草甘膦处理。抗虫实验表明,饲喂cry1Ac-2.5转基因烟草4 d后,棉铃虫幼虫死亡率为90%左右,表明人工基因cry1Ac-2.5具有显著的的抗虫效果。以上结果表明,构建的抗虫抗除草剂植物表达载体（Cry1Ac-2.5+GR79 EPSPS）将抗虫基因和抗除草剂基因有效合并,对于快速培育抗虫抗除草剂作物具有指导意义。     

科技前沿短讯

基因作物可解除草剂毒性除草剂草甘膦是一种化学物质,它有多个商业名称。科学家通过转基因工程将植物进行改造,让它们可解除草甘膦大量使用所造成的毒性。与目前履行解毒职责的转基因作物相比,这种新的“除草剂解毒”基因有可能会让大豆、玉米和其它作物对草甘膦具有更强的耐受     

多启动子驱动苘麻epsps优化基因植物表达载体的构建及其转化

转基因抗草甘膦作物是商业化最广泛的转基因作物之一,但是棉花的雄蕊对草甘膦敏感,在四叶期后喷施草甘膦会造成抗草甘膦棉花雄性败育,不能正常授粉,最终导致产量降低。为降低草甘膦对棉花育性的不良影响,有针对性的构建了棉花生殖器官优势表达的arf1启动子、棉花草甘膦高效诱导表达的ag2启动子和组成型启动子CaMV35S驱动苘麻epsps优化基因的串联三表达盒植物表达载体,采用农杆菌喷花法将其转入棉花,对T0代喷施草甘膦筛选获得8株对草甘膦有较强抗性并且生殖发育正常的植株;PCR和RT PCR分析表明外源基因已整合至棉花基因组并正确表达。为探索用不同类型启动子驱动相同基因以扩大外源基因在植物中的表达范围和培育具有自主知识产权的抗草甘膦转基因棉花打下基础。     

旋毛虫ES抗原结构基因TSPGⅡ重组表达质粒构建

用限制性内切酶ＥｃｏＲⅠ和ＨｉｎｄⅢ,从克隆载体ｐＵＴＳⅡ中切出一个０．９８８ｋｂＴＳＰＧⅡ基因,经ＥｃｏＲＩ和ＢｓｔＸＩ酶切鉴定,同时表达载体也用相同的酶进行酶切,经琼脂糖凝胶电泳,分别回收ＴＳＰＧⅡ基因和ｐＳＶ·ＳＰＯＲＴⅠ表达载体,用Ｔ４ＤＮＡ连接酶定向连接,转化大肠杆菌感受态细胞,挑取重组子,经ＥｃｏＲⅠ,ＢｓｔＸⅠ和ＨｉｎｄⅢ酶切鉴定,构建了重组表达质粒ｐＳＶ·ＴＳⅡ．     

农作物抗除草剂基因工程研究进展

对国内外抗除草剂基因工程的研究进展进行了综述。内容包括利用体细胞无性系产生抗除草剂新种质和转入人工克隆的抗除草剂基因；对几种解除草剂毒性的基因的作用原理进行了阐述，给出了已获得的转抗除剂基因的植物种类，并对农作物抗除草剂基因工程的应用前景进行了分析。     

大豆GmEPSPS1基因表达及草甘膦抗性功能分析

在田间种植大豆过程中,杂草对其产量影响很大,因此培育抗除草剂大豆新品种至关重要。在大豆中成功克隆了莽草酸途径关键酶基因GmEPSPS1,并分析了其进化关系及蛋白结构。荧光定量结果显示,在大豆不同组织中,GmEPSPS1基因在叶片中的相对表达量最高;并且大豆幼苗在草甘膦胁迫处理下,GmEPSPS1基因的表达呈现应激性升高,在植物体损伤后又表达下降。在大豆发状根中过表达GmEPSPS1基因发现,在草甘膦胁迫处理下,可导致发状根中莽草酸积累程度降低,且叶片中叶绿素含量提高,说明过表达GmEPSPS1基因可削弱草甘膦导致的杀伤作用,提高植物对草甘膦的耐受性。这为培育抗除草剂大豆新品系提供了候选基因。     

新的抗草甘膦转基因棉花获得的初报

抗除草剂棉花的培育具有重要的农业生产利用价值。以常规棉花材料为受体,对转化受体的愈伤和幼苗进行草甘膦抗性浓度梯度的筛选试验;在此基础上,利用自主知识产权的草甘膦基因进行多抗草甘膦转化试验,获得了具有草甘膦抗性的棉花再生植株。PCR检测结果表明,该基因已被成功转入棉花受体基因组中。该研究结果可为后续抗草甘膦棉花的选育研究提供必要的新种质资源。