抗草甘膦基因的玉米转化及后代遗传分析

利用农杆菌介导法将一个新型抗草甘膦基因导入玉米优良再生材料Hi-II中,分析基因在T0转化及后代的遗传情况,结果表明,在15株T0转基因植株中有10株,经PCR初步检测呈阳性;T1转基因植株用2%草甘膦进行抗筛选性后,4个穗行符合3:1的遗传分离比,3个穗行符合1:1的遗传分离比.对35个T2转基因植株以株系为单位混收...     

棉花EPSPS基因一个可变剪接体的克隆及功能分析

可变剪接是生物体基因在转录过程中存在的普遍现象,该现象是导致蛋白质功能多样性的重要原因之一,但是在棉花中关于功能基因可变剪接事件的报到相对较少。本文在克隆棉花EPSPS(5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase)基因的过程中,发现了该基因的一条可变剪接序列。运用生物信息学的方法研究发现,该序列比正常的EPSPS基因的c DNA序列少152 bp,这造成了终止密码子在该序列的提前出现;正常的EPSPS基因内含子的剪切都遵循常见的"GT-AG"剪切规律,而该可变剪接序列最后一个内含子的剪切是按照"AT-AC"规则进行;该可变剪接序列预测的三维结构模型同正常的EPSPS基因的三维结构存在显著差异。将该可变剪接序列插入到原核表达载体p ET32a,随后将构建好的原核表达重组载体转化入大肠杆菌菌株BL21(DE3)Δaro A,通过在M9基本培养基中的生长研究发现该可变剪接序列不具备正常EPSPS基因所具有的功能。本研究结果丰富了棉花EPSPS基因转录本存在的形式,为深入研究棉花EPSPS基因的转录机制打下了基础。     

转新型抗草甘膦基因棉花的转化效率及相关分子特征分析

培育抗草甘膦除草剂棉花品种对棉花生产具有重要意义。利用农杆菌介导法获得了大量抗除草剂草甘膦棉花的再生植株,对其进行阳性检测。通过确定PCR检测目标条带大小、蛋白杂交条带大小分子特征,对65个独立转化事件在DNA水平、蛋白水平进行分析和筛选。结果表明,经PCR检测再生植株DNA得到的阳性率平均值为81.5%,经过蛋白检测后阳性率确定为55.4%,该类阳性植株即为外源基因正常表达的转基因植株。在此基础上,结合田间抗性检测,对其中9个株系进行了不同世代的选择,经过综合鉴定筛选,发现2个抗性优良的转基因株系具有极高的利用价值,其余还需进一步筛选鉴定。     

抗草甘膦棉花研究进展

抗草甘膦棉花最早于1997在美国释放,它是通过将编码抗草甘膦酶5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶基因导入珂字棉312而获得的抗性株.抗草甘膦棉花在美国的种植面积占棉花总种植面积从1997年的3.2%到增加到2005年的60%左右.在这近十年内,抗草甘膦棉花虽然得到了广泛的种植,但也存在着不少问题,其中最为突出的是草甘膦的施用方法和时期的不正确操作对抗草甘膦棉花的根系生长、育性和产量都产生了负面影响.这主要是因为:1、外界因素,包括草甘膦施用方法在内的其他栽培措施和不利的环境条件,如高温,对抗草甘膦棉花的产量及生长的影响;2、内部因素,抗草甘膦棉花不同器官对草甘膦的吸收量及抗草甘膦基因的表达量差异有关.因此,本文从抗草甘膦棉花对草甘膦的吸收分配、草甘膦的施用量和时期对抗草甘膦棉花根系生长、花药开裂及产量等方面综述了这些年来抗草甘膦棉花在应用过程中的问题,并且对今后抗草甘膦棉花育种方面作了展望.     

1株抗草甘膦棉花突变体草甘膦抗性的初步鉴定

目的在于探明1株新的草甘膦抗性棉花突变体是否能用于发掘新的草甘膦抗性基因以及在农业生产中作为抗草甘膦种质的选育和利用的潜在价值。本文采用PCR的方法,在基因组和转录水平上排除了CP4-EPSPS基因对该突变棉株的污染;通过测定莽草酸含量,鉴定了该突变体草甘膦抗性的典型生理特征;通过盆栽试验研究了该突变体苗期对草甘膦抗性的表型。结果显示:不论草甘膦处理与否,突变棉株莽草酸的含量都没有显著的积累,在生理水平上显示出草甘膦抗性植株的显著特点;2叶期时草甘膦处理结果显示,突变棉株的草甘膦抗性表型同孟山都的品种对草甘膦的抗性表型基本一致。在基因组和转录水平的PCR检测结果都排除了突变棉株草甘膦抗性的获得是CP4-EPSPS基因污染造成的。结合对其他已报道的草甘膦抗性基因的类似排除,说明该抗性突变存在着自身特有的分子机理。     

抗草甘膦水稻突变体osgr-1 EPSPS基因克隆及生物信息学分析

为深入研究抗草甘膦水稻突变体osgr-1中编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因EPSPS的结构与功能,利用生物信息学分析方法对EPSPS基因结构进行分析,对其编码产物功能进行预测。对克隆的EPSPS基因序列分析表明,osgr-1突变体EPSPS基因中CDS序列发生了3个位点的突变,分别为第226位核苷酸残基C变为G,引起编码蛋白226位脯氨酸(Pro)变成丙氨酸(Ala);第301位核苷酸残基G变为T,导致编码产物311位丙氨酸(Ala)变为丝氨酸(Ser);第311位核苷酸残基A变为C,导致编码蛋白中多少位的谷氨酸(Glu)变为丙氨酸(Ala)。该突变基因编码蛋白含511个aa,Mr为53,823kDa,分子式为C₂₃₇₃H₃₈₆₇N₆₅₉O₇₂₁S₂₃,等电点为8.33,为疏水性蛋白,定位于叶绿体上且不存在信号肽;其二级结构中β-转角、α螺旋和无规则卷曲分别占31.6%、17.7%和0.7%;三级结构呈单聚体,由2个亚基组成,有4个氯离子、3个镁离子、1个磷酸根离子的结合位点和2个结构域。     

陆地棉EPSPS基因全基因组分析

当前在NCBI中提交的来源于陆地棉的EPSPS基因有2个,随着陆地棉基因组测序结果的公布,为在陆地棉基因组中全面鉴定EPSPS基因的存在提供了便利条件。从陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库中共搜寻获得4个EPSPS同源基因,这4个基因分别分布在A07、A12、D07和D12亚基因组。从这4个基因的核苷酸序列、氨基酸序列和基因结构的比对,构建进化树的系统发育分析以及基因的转录情况研究来看,定位在A07和D07亚基因组的2个基因属于共线性高度同源基因,定位在A12和D12亚基因组的2个基因也是相同的情况。序列比对结果表明,已经在NCBI中提交的2个EPSPS基因分别是定位在A12和D12亚基因组上的基因,研究结果为定位在A07和D07亚基因组上EPSPS基因的克隆和功能研究提供了基础理论依据。     

转EPSPS基因抗除草剂水稻恢复系的培育及育种评价

为了培育既抗除草剂、综合性状又优良的杂交水稻组合,将3份抗除草剂衍生恢复系（华84EP-1、2、3）与5份不育系（红香2A、Y58S、广占63-4S、华1015S、天源6S）配组,对亲本、杂交组合的除草剂抗性和10个主要农艺性状（单株产量、结实率、千粒重、生育期、株高、有效穗数、着力密度、穗总粒数、穗实粒数、穗长）的配合力效应进行了分析。结果表明,所选育的恢复系的除草剂抗性接近完全(>96%),利用苗期喷施农达可有效地提高杂交品种纯度;恢复系、不育系的一般配合力分别在5个性状（结实率、生育期等）、7个性状（结实率、千粒重等）上达到了显著差异;杂交组合的特殊配合力仅在生育期上达到了显著差异。杂交组合中比对照增产最高的分别是天源6S/华84EP-1、红香2A/华84EP-3和华1015S/华84EP-1。因此,利用抗除草剂恢复系配制水稻杂交组合不仅可以提高品种纯度,也可以培育出强优势组合。     

黄瓜EPSPS基因的克隆及其组织特异性表达分析

黄瓜是世界上重要的蔬菜植物之一,对其抗性基因的研究十分必要。5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)是莽草酸合成通路中关键的合成酶,也是除草剂草甘膦的靶向酶。为了研究黄瓜EPSPS基因的结构及功能,基于黄瓜基因组数据库信息,利用RT-PCR的方法克隆得到黄瓜的EPSPS基因,命名为CumEPSPS。克隆得到CumEPSPS基因的ORF全长1 581 bp,编码526个氨基酸,分子质量为56.28 kD,等电点为6.23。CumEPSPS蛋白属于Ⅰ型的EPSPS,与葫芦科的甜瓜和冬瓜的EPSPS蛋白序列高度同源。CumEPSPS基因在黄瓜的不同组织中均有表达,其中叶片中的表达量最高。黄瓜CumEPSPS基因的克隆及其生物信息学分析将为黄瓜抗草甘膦的研究提供理论依据。     

EPSPS外源基因对陆地棉农艺性状和纤维品质的影响

以G6-1至G6-19等19个转基因抗草甘膦除草剂棉花种质为材料,以其非转基因背景亲本中棉所49为对照,研究EPSPS外源基因导入对陆地棉农艺性状和纤维品质的影响,结果表明外源基因的导入对棉花纤维上半部平均长度、马克隆值、断裂伸长率和断裂比强度等品质性状有显著影响;对于棉花衣分和铃重等农艺性状亦有显著的影响,衣分变异范围为30.5%~42.7%,T1和T2相关性分析表明衣分的变异为可遗传性变异,铃重最高为6.5 g,最低为4.6 g,两者相差40%。因此,转基因棉花育种研究不仅要注重目标性状的转育,还要注重非目标性状的筛选。     

转IPT基因棉花衰老相关基因的差异表达分析

以转IPT(异戊烯基转移酶)基因中棉10号和非转基因受体棉花为材料,利用Solexa测序技术检测两个棉花品种基因表达的不同,结果在转IPT基因和非转基因棉花株系中共得到719个上调表达基因和499个下调表达基因,经分析筛选出13个细胞分裂素介导的差异表达的衰老相关基因,其中有2个基因参与细胞分裂素信号转导途径,5个基因参与转录调控途径,6个基因参与衰老相关的新陈代谢途径。该实验结果阐述了细胞分裂素延缓衰老的主要途径,并为进一步研究这些差异表达基因在延缓衰老中的重要功能奠定了基础。     

关键因子对棉花利用农杆菌介导法导入外源基因的影响

用5～6d的棉花无菌苗下胚轴切段与农杆菌共培,将Bt基因和tfdA基因导入棉花。菌株质粒中GUS基因为标记基因,NPTⅡ基因为选择基因。在含有0.1mg/L2,4-D和0.1mg/LKT的MS培养基上共培48h,转移到添加头孢霉素500mg/L、卡那霉素50mg/L培养基中诱导和筛选抗性愈伤组织。70～80d时,进行GUS检测,选择GUS阳性愈伤组织,经体细胞胚     

利用转角蛋白基因改良棉纤维品质的研究

通过花粉管通道法,将兔毛角蛋白基因导入到SGK321双价抗虫棉中进行纤维品质的改良,对转化后代进行GUS基因及PCR检测,并经过3a的南繁北育,确定有3个阳性株系的棉纤维品质得到改良,长度当年较对照增加3.3mm,虽然年度间有一定的波动性,但后代继续保持长纤维特性,比强度当年增高的最多达6.0cN/tex,在后代的选择中,增高幅度在下降,到第三年的6世代,只比对照SGK321高2.1cN/tex。     

棉花胚性愈伤组织的转化及转基因胚状体的有效萌发与成苗技术研究

以棉花胚性愈伤组织作受体,用农杆菌介导法(农杆菌菌株为A1)将质粒载体pSG529上的异戊烯基转移酶（ipt）基因导入4个陆地棉品种,研究了不同基因型的遗传转化效率并建立了转基因再生植株的有效成苗技术体系。结果表明,在相同的转化条件下,不同基因型的转化效率差异较大,豫早1号和珂字201的遗传转化效率及植株再生能力显著高于豫棉4号和鄂棉23。降低培养基无机盐浓度,用Phytagel固化,能够提高胚萌发成苗率,降低畸形苗频率,在生根培养中添加少量活性碳提高了根系活力。再生植株长到3~5片真叶时,可以切除发褐根系,转移到新鲜的低盐培养基中,重新生根。在试管苗移栽过程中,采用逐步揭开封口膜,炼苗的措施,可以提高试管苗的环境适应能力,显著提高移栽成活效率。     

转晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA)基因棉花及抗旱性分析

本研究将紫杆柽柳(Tamarix and rossowii Litv)晚期胚胎发生丰富蛋白(LEADQ663481)基因导入新疆早熟棉新陆早18号,通过冬季海南加代、夏季新疆继代的方法获得T3代转基因棉花株系。从40株大田卡那霉素检测阳性植株中,经过PCR筛选证明3株为阳性的转化株。在室内条件下,对转化株幼苗进行水培实验,并用12%(w/v)PEG-6000处理12h模拟干旱胁迫。结果显示,干旱胁迫之后,转LEA基因棉花基因表达量显著增加;丙二醛生成量显著降低;游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的生成量显著增加;棉花表型分析也证明了转LEA基因棉花抗旱性有提高。培养45d后,转LEA基因棉花的生物量高于非转基因棉花。本研究结果表明,在干旱胁迫条件下,转LEA基因棉花表现出了优良的生长和生理优势,显示出转LEA基因棉花能提高棉花的抗旱能力。