Current status of genetic transformation technology developed in cucumber(Cucumis sativus L.)

Genetic transformation is an important technique for functional genomics study and genetic improvement of plants. Until now, Agrobacterium-mediated transformation methods using cotyledon as explants has been the major approach for cucumber, and its frequency has been up to 23%. For example, significantly enhancement of the transformation efficiency of this plant species was achieved from the cotyledon explants of the cultivar Poinsett 76 infected by Agrobacterium strains EHA105 with efficient positive selection system in lots of experiments. This review is to summarize some key factors influencing cucumber regeneration and genetic transformation, including target genes, selection systems and the ways of transgene introduction, and then to put forward some strategies for the increasing of cucumber transformation efficiency. In the future, it is high possible for cucumber to be potential bioreactor to produce vaccine and biomaterials for human beings.     

百合遗传转化体系研究进展

遗传转化可以广泛利用外源基因,定向改变百合的性状,创造新的品种。对百合遗传转化再生体系的建立、遗传转化载体的构建、遗传转化方法的选择和应用以及转基因植株的检测方法等方面的研究进展进行了综述,有助于加深对百合遗传转化的认识,进一步扩大遗传转化技术的应用范围。     

农杆菌介导的水稻草矮病毒NS6基因的转化

水稻草矮病毒(Ricegrassystuntvirus,RGSV)RNA6片段毒义链编码的非结构蛋白NS6,与病害症状密切相关,被称为病害特异蛋白.因此,应用农杆菌介导法,选取对RGSV表现不同抗性的台农67、中花6号、中花12号、中花15号、台中1号、合系28和063817个水稻品种,以其未成熟胚或成熟胚预培养4d后,诱导生长旺盛的愈伤组织为外植体,将NS6基因导入其中,对影响水稻再生及农杆菌转化的主要因素进行了比较研究,并获得了转NS6基因工程植株.结果表明,以未成熟胚为受体,获得的抗性愈伤组织转化率明显高于成熟胚;水稻不同品种对农杆菌转化反应不同;添加一定浓度乙酰丁香酮和葡萄糖,可提高抗性愈伤组织形成率;选用G418进行抗性筛选能获得转NS6基因再生植株,用卡那霉素筛选产生的愈伤组织则未能获得再生植株.     

水稻规模化转基因技术体系构建与应用

水稻作为重要的粮食作物和遗传转化的模式植物,其遗传转化一直受到广泛重视。自世界首例转基因水稻于1988年获得成功以来,水稻遗传转化技术体系迅猛发展,尤其是1994年首次通过农杆菌介导实现对粳稻的高频转化,经过近20年的发展,水稻遗传转化技术体系已经比较完善。目前,应用于水稻中的转基因技术主要包括基因枪介导法和农杆菌介导法,一些实验室也采用花粉管通道法、电击法、PEG转化法等。其中,农杆菌介导的转基因方法以其低成本、易操作、转化效率高、单位点插入比例高、后代表达稳定等特点已经成为水稻转化的主流方法,约占水稻转基因报道总数的80%以上。虽然国内外刊物时有转基因方法改进的报道,但是由于种种原因,水稻的转化还受一些因素的限制,例如部分粳稻品种和籼稻受基因型的限制十分明显,转基因效率普遍较低,严重制约了转基因技术在水稻生产中的应用;某些转基因程序过于繁琐,耗时长,成本高,不但导致效率低,而且长时间的组织培养诱发逆转座子转座引起无性系变异干扰了功能研究和育种工作。因此,迫切需要建立高效、安全、规模化和标准化的水稻转基因技术体系。文章综述了国内外水稻转化技术的发展历程,重点回顾了近5年中国水稻规模化转基因技术研究进展,包括围绕不同水稻基因型高效转化体系优化及建立,对影响农杆菌转化效率及植株分化频率等诸多因素如水稻基因型、外植体类型、农杆菌菌株和质粒载体、培养基组分、共培养时间、侵染方式等方面的研究和探索。整合国内外已有研究结果进行技术集成创新,分别以粳稻和籼稻成熟胚、幼胚为外植体,采用农杆菌转化方法,通过优化受体材料和愈伤状态、农杆菌侵染浓度和分化温湿度、工艺流程标准化等多种组分,突破了成熟胚分化难的技术瓶颈,整合了无选择标记等安全转基因技术,实现了粳稻和部分籼稻转化技术的标准化和工厂化,初步建立了安全、高效、规模化水稻转基因技术体系。但与国际先进水平相比,尤其与一些跨国生物技术公司相比,在转化规模和转化效率方面仍然存在较大差距。认为安全、高效、规模化是转基因水稻新品种培育和产业化的重大技术瓶颈。建立水稻主栽品种快速、高效、稳定的转化系统,开发安全型转化技术,开展多基因、大片段基因转化,实现转基因的定点整合和时空控制表达等是水稻转基因技术的发展趋势,针对水稻规模化转基因技术体系存在的问题,提出了相应的对策,对于促进转基因水稻新品种培育和功能基因组学研究具有一定参考价值。     

生物技术与作物育种—现状与潜力

本文对现代生物技术的兴起与迅速发展,尤其在作物改良中植物细胞工程和基因工程理论与应用研究国际国内的最新进展进行了综述。提供了植物组织培养技术(包括微体繁殖、病原菌的消除、花药培养、幼胚培养、体细胞无性系变异筛选等)在作物育种中许多实际应用的例证。回顾了植物原生质体培养与原生质体融合在最近几年中的研究进展,指出在提高再生频率、扩大基因型以及融合体筛选方面仍有不少急待解决的问题。植物基因工程研究在目的基因的鉴定、分离和克隆,外源基因载体的开发、外源基因的转化方法等各个方面的迅猛进展使有些产品已获得了商业应用。依据植物生物技术理论与应用研究的现状,作者认为植物生物技术对培养高产、抗病虫害、抗逆、优质的作物新品种有着巨大的潜力和广阔前景,植物生物技术的应用必将使作物育种工作在原有传统技术基础上进一步向精确化、高效化的方向发展。     

小麦规模化转基因技术体系构建及其应用

在主要农作物中,小麦属于遗传转化比较困难的作物,转化效率较低,重复性较差,转化规模较小,优良转基因材料较少,基因工程育种进程明显落后于大豆、玉米、棉花、水稻等作物。目前,应用于小麦中的转基因技术主要包括基因枪介导法和农杆菌介导法,有些实验室也采用花粉管通道、离子束注入、激光微束穿刺、PEG、花粉介导和农杆菌浸花等方法。在外植体利用方面,多数研究主要利用小麦幼胚及其愈伤组织作为起始转化材料,以成熟胚、幼穗、花药愈伤组织为材料转化成功的报道还比较少,需要进一步探索。在转化效率方面,基因枪报道为0.1%-16.7%,农杆菌报道为0.7%-44.8%,变化幅度较大。在目标基因转化方面,除了nptⅡ、bar、hpt、GUS、GOX、pmi、ALS等筛选基因和报告基因外,转化的功能基因主要涉及小麦品质、抗病性、耐旱性、抗蚜虫和抗除草剂等性状改良。农杆菌介导和基因枪介导转化小麦幼胚的转化效率除与受体基因型有关外,还与受体材料的生理状态有关,供体植株生长期间的温度条件、光照条件、营养条件和水分条件对转化效率有至关重要的影响,开花到幼胚取样期间适宜的昼夜温度有利于转化后胚性愈伤组织诱导和候选转基因植株的获得。从整体水平看,中国小麦转基因技术研究虽然取得了较大进展,如建立了小麦成熟胚高频率再生体系并应用于小麦转化,改进了小麦幼胚再生体系和转化体系,将一批抗病、耐旱和品质改良相关基因转入小麦,初步建立了小麦规模化转基因技术体系,但与国际先进水平相比,尤其与一些跨国生物技术公司相比,在转化规模和转化效率方面仍然存在较大差距。认为转化效率较低、基因型依赖性强、人工气候条件不够先进、转化队伍不稳定是限制中国小麦规模化转基因技术发展的瓶颈;建立主栽品种转化体系、提高转化效率、开展多基因转化、开发安全型转化技术、避免载体骨架序列插入、减少基因沉默、实现定点整合等是小麦转基因技术研究的发展趋势;通过对组织培养技术、植株再生和转化相关基因的研究,以及优良受体基因型筛选、培养基改良和各个转化影响因素的优化、集成等,克服农杆菌转化小麦的瓶颈,提高小麦转化效率,扩大转化规模。文章重点综述了基因枪和农杆菌转化技术在小麦中的应用和发展,回顾了近5年中国小麦规模化转基因技术研究进展,对于促进转基因小麦新品种培育和小麦功能基因组学研究具有一定参考价值。     

Plant regeneration and genetic transformation in switchgrass——A review

Switchgrass is native to the tallgrass prairie of North America. It is self-incompatible and has varied ploidy levels from diploid(2x) to dodecaploid(12x) with tetraploid and octoploid being the most common. The high yielding potential and the ability to grow well in marginal lands make switchgrass an ideal species as a dedicated biomass producer for lignocellulosic ethanol production. Genetic transformation is an important tool for studying gene function and for germplasm improvement in switchgrass, the genome of which has been sequenced recently. This paper intends to provide a comprehensive review on plant regeneration and genetic transformation in switchgrass. We first reviewed the effect of explants, basal medium and plant growth regulators on plant regeneration in switchgrass, which is a prerequisite for genetic transformation. We then reviewed the progresses on genetic transformation with either the biolistic or Agrobacterium-mediated method in switchgrass, and discussed various techniques employed to improve the transformation efficiency. Finally we reviewed the recent progresses on the use of genetic transformation in improving biomass quality such as the reduction of lignin, and in increasing biomass yield in switchgrass. We also provided a future perspective on the use of new genome editing technologies in switchgrass and its potential impact on regulatory processes.     

瓜类蔬菜组织培养综述

建立高效的瓜类蔬菜离体培养再生体系是瓜类蔬菜遗传转化中的一项关键性基础工作。本文综述了瓜类蔬菜组织培养过程中可能的影响因素,如基因型、外植体类型及生理状态、培养基、生长调节物质等主要因素对植株再生的影响,分析了目前瓜类蔬菜组织培养中存在的问题,并指出今后的研究方向。     

小麦幼胚愈伤组织的遗传转化

将从水稻中提取的抗性调节转录因子OsDREB2.2基因,通过农杆菌介导进入小麦组织细胞内的方法,培育筛选稳定遗传的植株,使小麦中的一系列抗性基因得以表达,从而培育出抗逆性强的小麦新品种。采用河北农业大学自主培育的小麦新品种河农825、河农827、河农831等为试验材料,以各自幼胚为外植体,诱导的愈伤侵染农杆菌后,获得的抗性愈伤组织数平均为170.44、分化愈伤数平均为24.56、抗性芽与转化幼胚总数的比例平均为0.96%。表明本研究中采用的愈伤组织诱导、农杆菌侵染和植株再生条件是适宜的。     

花生组织培养研究进展

花生组织培养对于品种改良、新品种繁殖、遗传转化和种质保存等具有重要意义．本文概述了花生苗的再生培养、体细胞胚的诱导培养、花药培养、远缘杂种胚营救培养、原生质体培养和遗传转化的研究进展,并展望了花生组织培养未来的发展     

烤烟数量性状遗传参数的研究

 本文通过10个烤烟品种数量性状遗传参数的分析表明:(1)对表型变异系数较大的叶面积、产量、产值等的选择幅度可适当放宽;对遗传力较高的株高、叶宽等可在早期世代选择;对遗传变异系数较大的节距和叶面积的选择效果较大。(2)相关系数测定结果,表现极显著相关的有9对性状,显著相关的有4对性状。(3)叶面积的遗传进度最低,但间接选择株高、叶宽等可比直接选择叶面积获得更高的相关遗传进度,提高选择的相对效率。(4)由与叶面积显著相关的多个性状组成的选择指数,选择的相对效率最高。这些遗传动态的分析,为烤烟育种提供了一定的科学依据。     

农杆菌介导的几个甘蓝型油菜下胚轴转化体系研究

选择四川目前推广的中双9号等8个甘蓝型双低常规油菜品种,以5~6 d无菌苗下胚轴为外植体,MS培养基为基本培养基,设置了8组激素配比组合,探讨其对植株再生的影响,初步建立了不同油菜品种下胚轴的高效再生体系。选择其中再生频率较高的4个品种:中双9号、中双7号,中双6号,川油18号下胚轴作为农杆菌转化材料,对影响转化的相关因素进行研究,建立了4个品种下胚轴的遗传转化体系,并运用该转化体系将pta与sb401融合基因导入,成功获取了一批经PCR检测的转基因植株。     

苜蓿植株再生和农杆菌遗传转化条件的研究

[目的]建立苜蓿植株再生体系和农杆菌遗传转化体系。[方法]以"猎人河"苜蓿品种为受体材料,对影响苜蓿植株再生和遗传转化的相关因素进行了研究。[结果]最佳愈伤诱导培养基为改良SH+4.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA,最佳继代培养基为MSO+0.5mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L AgNO3,而最佳分化培养基为MS,苜蓿植株再生的最佳外植体是下胚轴。苜蓿农杆菌遗传转化的选择压确定为60 mg/L卡那霉素(Kan),最适宜的抗菌素为350 mg/L羧苄青霉素(Carb),农杆菌菌液的最适OD600为0.6,最佳侵染时间为10 min。[结论]该研究为今后苜蓿的基因工程研究奠定了基础。     

水稻耐低磷胁迫研究现状及未来发展方向

缺磷是农业生产中限制水稻产量的一个重要因子。通过对磷在土壤中的存在形式及利用效率、水稻品种耐低磷胁迫特性、耐低磷胁迫水稻品种的筛选和鉴定以及耐低磷性状的分子标记、遗传转化、基因克隆等方面进行了综述,并对今后水稻低磷胁迫的研究方向作出预测,为水稻耐低磷及磷高效水稻品种的选育提供一定的理论依据。     

农杆菌介导籼稻遗传转化研究的进展及策略

近年来,农杆菌介导法转化技术已广泛应用于粳稻遗传转化中。但是对籼稻遗传转化相对困难,由于水稻两个亚种遗传差异大,籼稻对转化反应的基因型依赖性强,愈伤组织诱导及分化率低。本文扼要回顾了农杆菌介导籼稻转化研究的历程,系统介绍了影响籼稻转化的主要因素,分析了农杆菌介导籼稻遗传转化研究中存在的问题,并提出了提高农杆菌介导籼稻遗转化效率的对策。高效籼稻转化体系的建立可以加速水稻转基因品种改良育种进程,推进水稻功能基因组研究的开展。     

不同小麦基因型及其不同外植体离体培养研究初探

以13个不同基因型、3种不同外植体为材料，选用5种不同培养基，研究了各因素对愈伤组织诱导、分化的影响，并在此基础上建立了一套可靠的小麦组培再生系统。结果表明，愈伤组织的诱导、根的分化和绿苗的再生虽然都具有显著的基因型效应，但不具备显著的相关关系；对于绿苗的再生分化，幼胚优于成熟胚，幼穗和幼胚之间不存在显著的差异；X和A培养基各自在愈僵组织的诱导和再生分化上都明显优于MSS AA／2和R培养基。成熟胚愈伤组织诱导率生根率和绿苗率平均分别可达88.9%、56.3%和8.7%；幼胚愈伤组织诱导率、生根率和绿苗率平均分别可达99.1%、53.2%和17.6%；幼穗愈伤组织诱导率、生根率和绿苗率平均达94.6%、84.8%和18.3%。     

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。     

不同小麦品种的潮霉素耐受性研究

潮霉素是基因转化过程中常用的筛选剂,为了探索不同小麦品种对潮霉素的抗性,本研究设置0、25、50、75、100、125、150 mg/L不同的潮霉素浓度,对K35、065657、扬麦158、Bobwhite和济引1号5个幼胚再生率高的小麦品种进行幼胚拯救并测试其对潮霉素的耐性。结果表明：K35和065657幼胚的最适筛选浓度是125 mg/L,扬麦158、Bobwhite和济引1号幼胚的最适筛选浓度是100 mg/L。     

Dicamba and Sugar Effects on Callus Induction and Plant Regeneration from Mature Embryo Culture of Wheat

To establish a highly efficient plant regeneration system for wheat genetic transformation, the effects of three different concentrations of dicamba and two different sugar types on callus induction and plant regeneration from mature embryo cultures were evaluated. Callus induction and plant regeneration were obtained from mature embryos of two commercial cultivars Zhoumai 18 and Yumai 34 （Triticum aestivum L.） cultured on L3 basal medium. The results showed that the efficiency of mature embryo culture was significantly influenced by the genotypes, sugar types and dicamba concentrations. 4 mg L^-1 dicamba proved the best effective for inducing embryogenic callus and also gave the highest proportion of plants regenerated across the two cultivars. Substitution of maltose by sucrose significantly improved the plant regeneration efficiency in both cultivars. There was a significant interaction between genotype-by-sugar types, and sugar types-bydicamba concentrations. Overall, Zhoumai 18 gave the highest frequency of plant regeneration （82.65%） when dicamba concentration was 4.0 mg L^-1 and with sucrose in initial callus induction. These results will facilitate genetic transformation work with elite wheat.     

叶绿体基因工程在农业中的应用

叶绿体转基因工程与核转基因相比具有明显的优越性,包括:外源基因的高效表达,基因的原核表达形式,无位置效应和基因沉默现象,环境安全性好。目前已经有许多作物品种通过叶绿体基因工程获得了抗除草剂、抗虫、抗病、耐盐耐旱的特性。叶绿体转基因植物是作为生物反应器的理想系统。但是叶绿体转基因也面临着许多挑战,如转化效率低、单子叶植物再生系统的确立与筛选以及叶绿体基因组序列的获得。