乙酰乳酸合成酶及ALS基因研究概述

乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂以其独有的优点,20世纪90年代以来一直占领世界除草剂市场。抗草甘膦转基因作物的问世,草甘膦的销售量大幅增加,乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂销量不断减少。然而,大量抗草甘膦杂草的产生,使得人们期望培育出抗不同类型除草剂转基因作物,抗ALS抑制剂类除草剂成为人们的首选。笔者概述了乙酰乳酸合成酶的结构、功能、除草剂作用机理、抗ALS基因的研究现状。期望对抗ALS抑制剂基因的筛选,利用提供参考。     

抗除草剂转基因水稻及其生物安全性的探讨

抗除草剂转基因水稻在转基因水稻的研究和利用中占主导地位,其安全性问题也成为人们关注的焦点。文章简述了稻田中主要使用的几种除草剂及其作用机理,水稻抗除草剂基因的转化方法及抗性机理,讨论了抗除草剂转基因水稻的应用及生物安全性问题,并对今后的研究与应用进行了展望。     

作物抗草甘膦转基因研究概况

草甘膦是一种非选择性除草剂,其作用机理主要是竞争性抑制莽草酸途径中5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的活性。该合成酶是真菌、细菌、藻类、高等植物体内芳香族氨基酸生物合成过程中一个关键酶。自从1976年美国孟山都公司的草甘膦类除草剂-农达(Roundup)研制成功并得到广泛应用以来,作物抗草甘膦转基因研究成为抗除草剂基因工程研究的热点。随着抗草甘膦基因克隆的发展,抗草甘膦转基因作物也相继问世并大面积推广应用。对草甘膦作用机理、抗草甘膦基因(EPSPS编码基因)的研究、抗草甘膦作物遗传改良的策略及抗草甘膦转基因作物的推广应用情况进行综述,并简单分析了我国作物抗草甘膦转基因存在的问题及解决途径。     

抗 ACCase 抑制剂类除草剂水稻种质的创制与鉴定

防控水稻直播稻田杂草的最有效方式是创制非转基因抗除草剂水稻品种。利用EMS诱变水稻种子,之后在植物组织培养过程中使用除草剂氟吡甲禾灵对愈伤组织进行抗性筛选,并对抗性植株进行测序分析,发现突变体ACCase基因中存在一个点突变,其开放阅读框的第6375位碱基由G突变成C,从而引起编码的第2125位氨基酸由色氨酸突变为半胱氨酸;对M2群体进行抗性鉴定以及农艺性状分析,发现突变体在喷施3种浓度的除草剂高效盖草能之后主要性状和产量均未发生明显的改变。本研究获得了能稳定遗传的非转基因抗乙酰辅酶A羧化酶抑制剂类除草剂种质,为抗除草剂水稻新品种的选育奠定了基础。     

抗除草剂转基因作物的潜在风险及其防范策略

抗除草剂转基因作物目前是杂草科学界议论的焦点，以转基因性状而论，发展最快的是抗除草剂转基因作物，本文论述了抗除草剂转基因作物在具体实践应用中可能存在的潜在风险，并提出了具体的防范策略。     

美国主要作物转基因商业化进展及启示

分析了美国玉米、大豆和棉花3种主要作物转基因品种的商业化进程,结果表明:玉米、大豆和棉花在美国已经基本实现了品种的转基因化,2010年已分别达到86%、93%和93%.无论是抗虫、还是抗除草剂、或者是既抗虫又抗除草剂的转基因品种,在美国都大受农场主的欢迎,这揭示转基因技术为农业生产者带来了巨大的利益.分析了我国转基因作物商业化现状,棉花、玉米、大豆都与美国有很大的差距,仅水稻的转基因研究领先于美国.因此,建议积极推进转基因水稻的商业化进程,保持水稻研究的先发优势,加强其他作物转基因研究,并适时商业化,保障我国的粮食安全.     

玉米转基因技术研究及其应用

随着植物转基因技术的深入发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因作物大面积商品化生产为全球的粮食安全做出了巨大贡献。玉米是全球第一大粮食作物,自1986年以来玉米的转基因技术发展较快,其主要的遗传转化方法包括农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法等,农艺性状改良涉及抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、抗盐和品质改良等,其中抗除草剂和抗虫玉米已成为主要的商业化转基因作物。本文综述了玉米转基因技术的研究进展及应用,展望了玉米转基因研究的发展方向。     

除草剂抗性农作物育种研究进展

概述了我国农作物田间杂草的主要类型、除草剂主要类型及其作用机制以及农作物除草剂抗性主要机制,综述了作物除草剂抗性育种的研究进展,比较了传统育种和转基因育种方式培育除草剂抗性作物的优缺点,总结了转基因育种存在的安全性问题。同时介绍了转基因培育除草剂抗性作物中常用的抗性基因以及基因转入受体的方式,展望了CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPRassociated protein 9)等基因编辑技术在农作物除草剂抗性育种研究中的应用与发展前景。     

水稻转基因育种的研究进展与应用现状

随着生物技术发展的不断深入,我国水稻种业的发展也面临着全新的机遇和挑战。目前,改善水稻品种质量的主要方法有分子标记技术、基因编辑技术和转基因技术。其中,转基因水稻是利用生物技术手段将外源基因转入到目标水稻的基因组中,通过外源基因的表达,获得具有抗病、抗虫、抗除草剂等优良性状的水稻品种。近年来,国内外在采用转基因技术进行水稻育种,提升水稻产量、改善水稻品质方面具有较多的研究进展。在阐述转基因技术工作原理的基础上,概述国内外利用转基因技术在优质水稻育种方面的研究进展,进一步探究转基因技术在我国水稻育种领域的发展前景。     

禾本科主要作物抗旱相关基因及转基因研究进展

干旱是限制作物生长和产量的重要因素之一,为提高禾本科主要作物水稻、小麦、玉米、甘蔗的抗旱能力,本研究从植物抗旱机理出发,归纳了植物抗旱相关的功能基因、转录因子以及信号因子。综述了水稻、小麦、玉米、甘蔗抗旱相关基因挖掘以及抗旱转基因的研究进展,针对今后作物抗旱性的研究,提出了开展逆境植物重要抗旱基因资源挖掘、构建多基因共表达系统以及开展科学、标准的转基因抗旱鉴定指标评价体系研究的建议。     

创建苗期和成株期广谱高抗白叶枯病的水稻种质资源(英文)

由白叶枯病菌引起的白叶枯病是一种世界范围的严重水稻病害。水稻抗病主效基因Xa3/Xa26是一个对白叶枯病具有剂量效应的抗性基因,即它对白叶枯病的抗性随着该基因的表达量的升高而增强。我们通过农杆菌介导的遗传转化方法,利用玉米泛素基因的启动子(PUbi)在水稻中组成型表达Xa3/Xa26基因。用于遗传转化的构件除了携带Xa3/Xa26基因外,还携带抗除草剂的草丁膦乙酰转移酶基因Bar作为遗传转化的筛选标记。我们获得的携带单拷贝PUbi:Xa3/Xa26的两个转基因家系无论在成株期还是在苗期对白叶枯病都具有高水平的广谱抗性,且转基因家系的主要农艺性状与对照相比无显著差别。因为转基因家系中Xa3/Xa26基因与Bar基因紧密连锁,这两个家系可以作为育种的种质资源用于培育既抗白叶枯病又抗除草剂的水稻品种。     

水稻抗除草剂基因bar的转育研究

本研究以转bar基因水稻"HR"为供体,两系法亚种间杂交稻优势组合"两优培九"的恢复系"9311"为受体,经过3次回交转育成了对Basta除草剂具有抗性的9311近等基因系"9311HR",经PCR分析确认已导入bar基因.比较试验表明,9311HR及其与"培矮64S"配制的杂种的产量、米质、抗性等主要农艺性状分别与9311和两优培九十分相似.表明通过回交将     

Breeding of transgenic rice restorer line for multiple resistance against bacterial blight, striped stem borer and herbicide

In this paper, we described the breeding of transgenic rice restorer line for multiple resistance against bacterial blight, striped stem borer (SSB) and herbicide by conventional crossing of two transgenic parental lines transformed independently with different genes. Two stable transgenic rice lines used as donor parents were developed, one was Zhongguo91 which contained cry1Ab gene (for insect resistance) and bar gene (for tolerance of herbicide), and the other was Yujing6 which contained Xa21 gene (resistance to bacterial blight). The elite restorer line Hui773 was used as recipient and crossed with the two stable transgenic rice lines. Then five successive backcrosses were made using Hui773 as recurrent parent. Two rice elite restorers, T773-1 expressing cry1Ab and bar genes and T773-2 expressing Xa21 gene, were obtained, which were confirmed by PCR analysis and testing selectable marker genes in the hybrid progenies. The cross was made between T773-1 and T773-2 to select stable restorer line carrying Xa21, cry1Ab and bar genes. Finally, we obtained transgenic restorer line T773 with good agronomic traits and obvious multiple resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae, striped stem borer (Chilo suppressalis) and herbicide. The hybrid F₁ generation produced from the cross between transgenic restorer line T773 and a corresponding male sterile line Zaohua2A maintained obvious resistance to rice bacterial blight, rice leaffolder and striped stem borer, and showed significant heterosis. Our results indicate that it is feasible to develop transgenic hybrid rice cultivar through breeding transgenic restorer lines.     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆与转化水稻的研究

EPSPS (5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶EC 2.5.1.19)是植物芳香族氨基酸和植物次生代谢产物生物合成中莽草酸途径的关键酶; 同时也是广谱性除草剂草甘膦的作用目标。本实验通过对草甘膦污染土壤宏基因组文库的建立及筛选, 成功克隆了一个新的草甘膦抗性的EPSPS基因(命名为soilEPSPS)。序列分析表明soilEPSPS基因全长1404 bp, 其编码的467个氨基酸中未涉及已公布专利中保护的氨基酸序列。原核功能验证表明该基因对草甘膦的耐受能力优于EPSPS CP4基因。将该基因与水稻Rubisco SSU引导肽相融合构建由actin启动子驱动的植物表达载体, 用农杆菌介导法实现了水稻的遗传转化。抗性再生植株的PCR和Southern杂交结果表明所获得的26株再生植株均为转基因阳性植株, 其中共有3个单拷贝转化事件。草甘膦抗性鉴定证明纯合体T₂代植株能够耐受高达500 mmol L^-1的草甘膦。本研究为转基因抗除草剂水稻新品种的培育奠定了基础。     

除草剂对转bar基因水稻抗性愈伤的筛选和早期苗的鉴定

设立不同的PPT浓度梯度分别对来自籼稻珍汕97B和粳稻台北309、日本晴成熟种子胚的愈伤组织进行天然抗性试验,并对转bar基因的幼苗进行了Basta涂抹试验,以便对转化苗早期初步鉴定.结果表明:籼稻和粳稻均表现出一定的对PPT的天然抗性,转bar基因水稻在筛选抗性愈伤时,以浓度为10mg/L的PPT较为合适;而粳稻则必须提高至20mg/L为宜.叶片涂抹Basta鉴定转化植株时,以0.125%的浓度方才有效,且籼、粳稻的反应无差异.     

水稻抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS功能标记的开发与应用

选育和利用抗除草剂水稻品种具有重要的生产实践意义。通过筛选水稻资源, 发现了抗除草剂材料金粳818, 其ALS基因编码区第1880位碱基存在一个由G到A的碱基变异, 导致丝氨酸突变为天冬酰胺, 从而具有除草剂抗性。本研究基于该位点的碱基变异, 设计了11条等位基因特异PCR (allelic-specific PCR, AS-PCR)引物, 经过优化筛选, 获得两个引物组合F1N (S1/S9)和F1M (S1/S10), 将该标记命名为AS-ALS。利用F₂群体及其亲本和杂交种, 结合AS-ALS标记检测和除草剂抗性分析, 结果表明感除草剂ALS-G等位基因型只能被F1N引物对有效扩增, 抗除草剂ALS-A等位基因型只能被F1M引物对有效扩增, 而杂合基因型能同时被两对引物F1N和F1M扩增, ALS-A纯合或杂合等位基因型都表现抗除草剂, ALS-G纯合基因型表现感除草剂。因此本研究开发的标记能有效区分除草剂抗性基因的3种基因型, 基因型与表型完全对应。该标记用于回交育种, 可以选择ALS-A杂合基因型单株, 剔除ALS-G纯合等位基因型, 在自交的F₂保留ALS-A纯合基因型单株, 连续自交, 能快速获得除草剂抗性稳定的水稻材料。该除草剂抗性基因的功能标记还可用于咪唑啉酮类除草剂抗性资源筛选。     

除草剂抗性基因bar导人烟草叶绿体

将编码Phosphinothricin acetyltrans ferase的bar基因与水稻叶绿体psbA基因的启动子和终止子构建成表达盒,连同烟草叶绿体基因组同源片段rpl2-trnH-psbA和trnK-ORF509A以及选择标记基因aadA一起构建成烟草叶绿体转化载体pTZBA。基因枪法转化烟草叶片,经壮观霉素筛选获得转化再生植株。分别以1.0 kb的叶绿体同源片段trnK-OR     

一种水稻真空渗透转化装置及方法的研究

探究适用于水稻的真空渗透转化装置及方法,旨在解决目前水稻转基因效率低、转化体变异多、周期长等问题。以抽穗期的‘云资粳41号’幼穗作为受体,应用自制的水稻真空渗透装置对其短暂抽真空渗透浸染导入外源基因。本试验共计转化水稻30株,收获19860粒T0代种子。研究发现不同浓度除草剂对T0代种子的萌发影响不显著,但对T1代材料的生长发育却具有明显抑制作用,因此选择苗期喷施法进行抗性转化子筛选,最佳筛选浓度为20 mg/L。经除草剂抗性筛选,获得抗性苗135株。经PCR分子检测,最终获得阳性苗114株,表明外源DNA已成功导入到受体水稻基因组中。本研究首次应用真空渗透法快速实现了水稻外源基因的转化,为水稻及其他作物的基因转化提供了一种快速、有效的新装置和新途径。