农杆菌敏感小麦基因型的筛选及其转化

利用C58c1农杆菌菌株（其携带的pPTN290质粒载体上含有nptⅡ 基因和GUS基因）为供体材料和小麦幼胚为受体材料,对我国35个春小麦基因型进行了农杆菌敏感性研究和转化研究。组织化学染色结果表明,PM97034、P187、巴140105、扬麦158、新春9号和克丰6号等基因型农杆菌感染后GUS基因瞬时表达率达到了15.0% ~ 30.0%,显著高于模式基因型Bobwhite。其余幼胚分别在含10-25mg/L G418培养基上诱导愈伤组织和分化植株,抗性再生植株经ELISA检测、PCR检测、叶片离体退绿检测、X-Gluc染色检测和Southerm blot检测,最终从新春9号和PM97034的农秆菌转化效率高于Bobwhite. Southerm blot检测结果同时表明,外源基因在多数转基因植株中表现为单拷贝整合。T₁代植株ELISA检测结果和PCR检测结果表明,外源基因在个别株系中的分离符合孟德尔遗传规律,而在多数株系中的分离偏离了孟德尔遗传规律。阳性植株与阴性植株分离比经X²。适合性检测,表明外源基因在多数株系中的遗传符合3：1分离规律。本文首次对不同小麦基因型进行了农秆菌敏感和转化效率研究,筛选到新春9号和PM97034两个对农杆菌比较敏感且转化效率比较高的基因型,可望广泛用于小麦转基因研究。     

连续回交对消除农杆菌介导转化引起水稻体细胞变异的影响

农杆菌介导的转化引起许多体细胞变异, 影响了转基因植物的农艺性状。因此, 转基因作物的培育需要大量的T₀代再生植株。在本研究中, 我们将转基因水稻株系与原始品种连续回交, 然后评价其回交后代的表现, 消除体细胞变异, 恢复转基因亲本的农艺性状。回交的供体亲本是3个转基因水稻株系, 分别带有来自于苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗虫基因。与原始品种连续回交至BC₃F₁代, 每代BC_nF₁单株再自交两代, 同时对各个世代进行抗虫性选择。通过发芽试验获得转基因纯合的BC_nF₃株系, 在室内抗性试验中, 所有的BC_nF₃纯合株系都能杀死100%的幼虫。在田间试验中, 这些株系的单株产量明显高于供体亲本, 大部分农艺性状与原品种没有显著的差异。这些结果说明连续回交能够在很大程度上恢复转基因水稻株系的农艺性状, 从而减少转基因育种过程中所需的工作量。     

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式, 本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测, 对一批转Xa23基因水稻植株进行了T₀代到T₂代的跟踪分析。结果表明, Xa23基因的整合和表达, 使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同, 同是单拷贝插入的转基因T₀代抗病植株, 其抗病程度有明显差异。T₀代植株的抗病程度, 可以准确、稳定地遗传到T₁代和T₂代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1, 表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系, 它们的抗病程度稍有差别, 将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。     

水稻中胚轴伸长特性的遗传分析

以长中胚轴/短中胚轴杂交组合的两个亲本、F₁、B₁、B₂和F₂为试验材料，在小型人工气候箱黑暗条件下培养幼苗，对水稻中胚轴伸长特性的遗传规律进行了研究。结果表明，中胚轴伸长特性受两对隐性基因控制。F₂群体中长、短中胚轴植株在节间长度、穗长、株高和剑叶长等性状上均存在较明显的差异，而中胚轴伸长特性与节间粗、剑叶宽、单株穗数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等性状关系不明显。还对水稻中胚轴伸长特性的遗传改良以及长中胚轴材料在直播稻育种上的利用进行了探讨。     

转基因抗虫水稻后代农艺性状变异的比较研究

采用群体分离法（Bulk sergeant analysis,BSA）和比较分析方法,以转基因水稻高代材料与非转基因水稻杂交得到的3个F2群体和1个DH群体为材料,分析遗传背景与外源基因对转基因水稻后代农艺性状变异的影响。结果发现,父本的遗传背景对农艺性状表现存在一定的影响;在消除环境因素影响的条件下,F2群体中外源基因对农艺性状变异起到重要作用,并促使农艺性状的分离程度增加。而DH群体中尽管外源基因促进株系变异系数增加,但对主要农艺性状变异的作用不显著。说明组织培养是产生农艺性状变异的主要原因,而外源基因的导入增加了农艺性状变异发生的机会。     

利用已测序水稻品种分析其农艺性状基因座

水稻重要农艺性状的基因定位研究在育种上具有重要意义。2004年在海南陵水县种植两个完全测序水稻品种日本晴与9311的F₂群体及双亲，分别考察了其单株分蘖数、穗数、有效分蘖数、穗长、主穗长、抽穗期、株高和剑叶8个农艺性状3次重复的平均值。用已构建的连锁遗传图谱（Nipponbare/9311-F₂遗传图谱）及Excel 2000和Mapmaker/QTL 1.1b软件对这8个性状间的相互关系和基因位点进行了分析。结果在LOD>2.0和P＜0.005的条件下共检测到41个QTLs，它们分布在水稻所有染色体上，单个QTL对性状表型贡献率11.0%～46.4%，其中大于20%的有22个。对选用已测序材料为亲本构建图谱来探讨水稻农艺性状的分子基础及其育种意义进行了讨论。     

玉米几个经济性状的基因效应

用世代均数分析法研究了玉米单株籽粒产量、穗重、百粒重、行粒数、穗行数、穗数以及穗长7个性状的遗传。对8个亲本自交系组成的7个杂交组合进行了分析。每个组合群体都由 P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和 B₂世代组成。同时用G.S.Chahal 和 J.L.Jinks(1978)提出的用     

利用“永久F2”群体剖析玉米产量及其相关性状的遗传机制

利用RIL群体构建了一套包含441个杂交组合的玉米“永久F₂”群体,通过253个SSR标记的等位基因频率分析,发现“永久F₂”群体的遗传组成与基因频率与F₂群体相似,理论上可以代替F₂群体进行相关遗传研究。通过两年一点的田间试验,利用复合区间作图法对玉米产量及其3个主要构成因子进行了遗传分析。结果表明,玉米产量与穗长、穗行数及百粒重呈显著或极显著正相关,而穗长与穗行数和百粒重显著负相关。共定位3个产量QTL、8个穗长QTL,11个穗行数QTL和5个百粒重QTL。     

大豆对胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe) 1号和4号生理小种抗性的遗传分析

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)是我国大豆的全国性主要病害之一。1号和4号生理小种是黄淮地区的优势小种。以Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226、Peking×ZDD2226的P₁、P₂、F₁、BC₁F₂为材料，用主基因＋多基因混合遗传模型分析大豆对胞囊线虫1号和4号生理小种抗性的遗传机制。结果表明，ZDD2315、ZDD2226对1号生理小种的抗性受主效基因控制，未发现多基因效应，且与Peking存在相同的抗病基因；抗性遗传表现组合特异性，Essex×ZDD2315组合为3对加性主基因遗传模型，主基因遗传率72.02%，PI88788×ZDD2226组合为2对显性上位主基因遗传模型，主基因遗传率62.33%。对4号生理小种的抗性为主基因＋多基因混合遗传模型，Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226等3个组合为3对主基因+多基因遗传模型，主基因遗传率分别为67.76%、72.46%和53.25%，多基因遗传率分别为24.48%、21.31%和35.77%；Peking×ZDD2226表现为2对主基因遗传模型，主基因遗传率45.40%。抗性基因表现为隐性，育种上可以在早代选择。培育多抗品种应以抗4号生理小种为主要目标进行基因聚合。     

分子标记辅助选择改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性

本研究旨在改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性。2004年,在扬州对江苏省1981—2002年间审定的25个迟熟中粳品种进行产量鉴定,从中筛选出直立穗高产品种武运粳8号作为条纹叶枯病抗性改良的受体亲本。利用抗条纹叶枯病品种葵风为供体亲本,通过杂交和回交,同时利用4个与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记STS11-31、STS11-71、STS11-19和STS11-43进行辅助选择,至2008年正季,共计获得 70个BC₃F₅以及115个BC₄F₄抗条纹叶枯病的稳定株系。经回交后代农艺性状、产量性状、品质性状和抗性的系统鉴定,从中筛选出10个BC₄F₅株系和2个BC₃F₆株系,这些株系综合性状与武运粳8号已十分相近,保持了武运粳8号的丰产性和优质,明显提高了条纹叶枯病的抗性。     

转Gastrodianin基因提高小麦赤霉病和纹枯病的抗性

天麻抗真菌蛋白Gastrodianin在体外可以抑制多种病原真菌的生长。为检验转Gastrodianin基因小麦对真菌病害的抗性,采用基因枪法将由ubiquitin启动子驱动的Gastrodianin基因导入小麦品种扬麦158和Alondra, 获得14株纯合的转基因株系。外源基因的PCR检测、染色体荧光原位杂交、半定量RT-PCR分析结果表明,外源Gastrodianin基因在转基因小麦T₅代植株中已经纯合并有不同水平的表达;赤霉病和纹枯病抗性鉴定结果显示,Gastrodianin基因的表达能抑制病原菌在转基因植株中生长,从而减轻病原菌引起的病症发展,且两种病害的减轻程度与Gastrodianin基因的表达水平正相关。     

BCL、RIP细胞凋亡基因向小麦中的导入和赤霉病抗性鉴定

利用农杆菌介导法将BCL和RIP 2个与细胞凋亡有关的基因分别导入了小麦品种扬麦10号和Bobwhite,转化效率分别为1.60%和1.25%。Southern检测结果表明,细胞凋亡基因已稳定整合到小麦染色体上,多数植株为单拷贝整合。Northern检测结果表明,细胞凋亡基因能以小麦遗传背景高水平转录为RNA。转基因植株T₁代分离比例为2.11～2.33∶1,表明外源基因在后代中能够稳定遗传。BCL转基因植株和RIP转基因植株对赤霉病均表现出一定抗性,其中BCL-20、BCL-21、RIP-8、RIP-18等15个T₁代植株的小穗发病率为5.6%~16.1%,可望进一步培育抗小麦赤霉病新材料。     

Insect-mediated seed-set evaluation of 21 soybean lines segregating for male sterility at 10 different loci

The cowpea trypsin inhibitor gene (CpTI) and neomycin phosphotransferase gene (nptII) were introduced into the embryonic callus cells of immature embryos of wheat elite line Shannong 995604 using Agrobacterium-mediated gene transfer. Independent plantlets were regenerated from kanamycin-resistant calli. PCR and real time PCR analysis, PCR-Southern and Southern blot hybridization indicated that there were three independently-dervied transgenic plants viz. transformed-I, II and III (T-I, T-II and T-III). The segregation of CpTI in the transgenic wheat progenies of T-Iand T-III were consistent with Mendelian inheritance. Resistance to the storage insect pest of wheat viz. the grain moth (Sitotroga cerealella Olivier) was improved significantly in seeds of the three transgenic wheat T₂ lines obtained from T₁ PCR-positive plants. The frequency of moth-eaten seed from T-I, T-IIand T-III was reduced 66.76%, 62.48% and 43.59% respectively. The investigation of agronomic traits of the three transgenic wheat T₁ PCR-positive plants revealed that the three transgenic lines had excellent agronomic traits. They provide good germplasm resource for wheat genetic improvement.     

根癌农杆菌介导获得稗草Ecppc转基因小麦的研究

采用携带pUbi-Ecppc质粒的3个根癌农杆菌菌株（LBA4404、EHA105和C58c1）,对经过预培养10~12 d的春小麦品种扬麦158、Bobwhite和扬麦12的幼胚愈伤组织进行了遗传转化。对筛选中的抗生素浓度、菌液浓度、共培养温度和时间、受体基因型、菌株-质粒组合等影响转化的重要因素进行了研究。首次将单子叶野生C₄植物稗草的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（Ecppc）导入小麦受体基因型,并得到具有潮霉素（Hyg）抗性的转化植株。从816块共培养愈伤组织中转化得到34株抗性植株,其中14株PCR检测为阳性。扬麦158的转化效率达3.03%。Southern和RT-PCR分析表明外源基因已整合到小麦基因组并得到正确的转录。生理学检测显示,转基因小麦植株的光合速率和PEPC活性都有所提高。说明Ubiqintin基因启动子控制的稗草PEPC cDNA基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。这些工作为进一步探讨PEPC对小麦光合作用及其他生理过程的影响奠定了基础。     

ω-黑麦碱基因沉默对小麦1B/1R易位系加工品质的影响

ω-黑麦碱是造成小麦1B/1R易位系加工品质差的一个重要因素,为探索解决这一问题,构建了ω-黑麦碱基因沉默表达载体,并通过农杆菌介导转化小麦品种金禾9123,获得3个T_0代转基因植株,再经连续的扩繁和PCR检测,获得纯合转基因T_4代株系。酸性PAGE检测结果表明,这些纯合转基因株系中ω-黑麦碱的总表达量平均下降53%。这些ω-黑麦碱基因沉默的转基因株系的面筋指数、沉降值和稳定时间均显著提高,而其农艺性状,如株高、穗粒数、千粒重和小区产量,均没有受到不良影响,说明沉默ω-黑麦碱基因可以在不影响产量的前提下提高小麦1B/1R易位系的加工品质。     

转TiERF1-RC7双价基因小麦的鉴定及其全蚀病抗性

为探讨TiERF1和RC7基因对小麦抗全蚀病的防御反应,本研究对转TiERF1-RC7双价基因小麦进行了分子检测以及全蚀病抗性的室内和田间鉴定。结果表明,转入的TiERF1和RC7基因在转基因小麦中可以遗传和转录;与受体扬麦18相比,5个转TiERF1-RC7小麦株系在整个生育期抗病性显著提高,苗期的全蚀病严重度在10%以下,成熟期的白穗率在13%以下,而扬麦18的严重度为62.98%,白穗率为26.09%。电子显微镜观察结果表明抗病转基因小麦根表的全蚀病原菌菌丝数量及生长势明显低于感病材料。上述结果说明,转入的TiERF1和RC7基因抑制了全蚀病原菌的侵染及在转基因小麦中繁殖,进而提高了转基因小麦对全蚀病的抗性。     

利用 F2 转 Bt 基因抗虫杂交棉新策略

通过不同抗虫棉品系间互交、后代选择的方法选育出聚合整合位点不同的Bt基因纯合抗虫棉种质,开展了培育以 F2 利用为目的的杂交种探索研究.类似 F2 世代 Bt 基因的不同分离类型,聚合有不同数目 Bt 基因的棉株在整个生育期对棉铃虫有显著的抗虫性.并且与单价抗虫棉时空表达一致,生育前期抗虫性好,毒蛋白表达量高,中、后期抗虫性有所下降,毒蛋白表达量降低.因此,用其作为亲本配置抗虫杂交种,是利用棉花F2 杂种优势的途径之一.     

小麦（Triticum aestivum L.）品种的组培特性和转基因受体选择

本研究分析了西南地区地方品种资源的几个组培特性的变异及优良转基因受体小麦品系选育的可能性。研究指出,小麦幼穗的脱分化能力和愈伤组织再分化能力具有基因型间的广泛变异,农家品种和育成品种中的变异趋势一致。在不同的品种中,半愈期和成愈率分别分布在6～28 d以上和15.85%～100%,半愈期呈现了连续的分布,并在12 d