农杆菌介导玉米遗传转化体系的研究

为了提高玉米自交系的遗传转化率,建立农杆菌介导玉米遗传转化体系。通过农杆菌菌株EHA105侵染玉米自交系7922的胚性愈伤组织,以β-葡萄糖苷酶基因(GUS)为报告基因研究几种因素对遗传转化体系的影响。结果表明：（1）当农杆菌浓度OD600=0.6时,GUS瞬时表达率最高为35.3%;（2）当侵染时间为15 min时,GUS瞬时表达率最高为37.3%;（3）当共培养时间为3天和恢复培养时间为4天时,GUS瞬时表达率最高为29.1%。因此选择农杆菌浓度OD600=0.6,侵染时间15 min,共培养3天和恢复培养4天,为最佳遗传转化条件。通过优化影响遗传转化体系的因素,初步建立了农杆菌介导的玉米遗传转化体系。     

农杆菌介导玉米愈伤遗传转化研究

以玉米自交系R18-599和齐319幼胚诱导的胚性愈伤为转化受体,对农杆菌浸染并共培养3 d后对GUS基因的瞬时表达率进行检测,优化遗传转化体系。结果表明:愈伤组织的生长状态对转化效率有很大影响,以愈伤组织继代两次、预培养7 d左右为浸染的最佳时期;另外,EHA105菌株对玉米自交系齐319愈伤的浸染效果要好于对R18-599,其平均GUS瞬时表达率分别为31.20%和23.74%,经t测验达显著水平(t<0.05)。     

转Bt毒蛋白基因玉米的研究进展

此文首先回顾了国内外抗虫转基因玉米研究发展历程,归纳总结了转Bt毒蛋白基因玉米的常用转化方法和转基因玉米转化体的鉴定方法,对转Bt毒蛋白基因玉米后续实验的抗虫性分析鉴定及遗传稳定性评价与利用也进行了介绍。进而探讨了Bt毒蛋白基因在玉米遗传转化上善待解决的问题以及未来的发展方向。认为应加大力度对瓶颈技术进行深入研究,以期转Bt毒蛋白基因玉米能够获得更好的发展。     

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。     

适用于4种玉米基因型的农杆菌转化方法的探讨

利用改良的农杆菌培养液、侵染液、共培养培养基和筛选培养基等技术体系,对4个玉米基因型Hi-Ⅱ、H99、国内2个优良自交系R18-599和齐319的新鲜幼胚、预培养幼胚、胚性愈伤组织进行了农杆菌转化研究,并比较了不同共培养方式对农杆菌侵染不同玉米组织的影响。结果表明,Hi-Ⅱ新鲜幼胚在固体培养基上共培养和滤纸上共培养后GUS基因瞬间表达率分别为83.7%和4.4%,前法优于后法;Hi-Ⅱ新鲜幼胚、预培养3 d的幼胚愈伤组织经农杆菌侵染后GUS基因瞬间表达率分别为83.7%和12.1%,新鲜幼胚比预培养的幼胚愈伤组织更适合于农杆菌转化。用上述优化的条件对另外3个不同基因型的2种不同外植体H99、齐319(新鲜幼胚)和R18-599（胚性愈伤组织）进行遗传转化,共培养3 d后的GUS基因瞬间表达率分别为65.2%、52.6%和58%,表明该转化体系适合于上述4种基因型的幼胚和胚性愈伤组织的遗传转化。此外农杆菌侵染Hi-Ⅱ新鲜幼胚后经在含巴龙霉素25~100 mg L^-1培养基上3轮选择后,抗性愈伤组织获得率为2.4%,近似反映了本研究的遗传转化率。其他3个基因型的抗性愈伤也正在筛选中。结果初步表明,本研究建立的农杆菌介导的玉米遗传转化体系可能对4种基因型均适用。     

玉米淀粉分支酶SBEIIb基因遗传转化玉米自交系的研究

以玉米自交系丹黄25为试材,用农杆菌介导法将玉米淀粉分支酶SBEIIb基因转入玉米中,探讨了农杆菌介导玉米愈伤组织转化的影响因素.结果表明:愈伤组织经过9d的继代,菌液中乙酰丁香酮(AS)浓度为10 mg/L,侵染时间为20 min,共培养60 h为最佳转化条件.获得的4株再生植株经PCR分析鉴定,其中3株表现阳性,证...     

转基因玉米研究进展

植物转基因技术开辟了作物遗传改良的新途径。转基因玉米是植物基因工程领域研究的热点之一。近年来,应用转基因技术已经获得抗虫、抗除草剂和其他有用性状的转基因玉米。在此,就玉米转基因在受体系统、目的基因及转化方法方面的研究成果,尤其是近年来玉米转基因研究方面存在的问题、解决途径以及其他类型玉米的转基因研究进展做了综述。     

玉米再生相关基因ZmLEC1的序列变异及其与胚性愈伤组织形成能力的关联分析

以95份玉米微核心种质和3份常用玉米转基因受体材料(A188、HiII和综31)组成的关联作图群体,对玉米再生相关候选基因ZmLEC1进行序列变异分析,并利用候选基因关联分析策略揭示该基因与胚性愈伤组织形成能力的关系,发掘提高胚性愈伤组织形成能力的有益等位变异。结果表明,不同材料之间的幼胚胚性愈伤组织形成能力和再生能力有显著差异,其中粤267-1-1诱导的愈伤组织和国际上普遍利用的HiII极为相似,胚性愈伤组织率达到98.48%,可以用于幼胚的遗传转化。ZmLEC1基因多态性分析表明,在852 bp编码区内共发现33个SNPs和9个INDELs,LD衰减距离为300 bp (R²=0.1),ZmLEC1基因中4个多态性位点与胚性愈伤组织形成能力存在显著关联。     

农杆菌介导玉米遗传转化影响因子的研究

以东北春玉米自交系7922、340、78599、921及美国杂交种H99等幼胚愈伤组织为受体,利用农杆菌介导法转化Bt(CryIA.)基因,研究菌液预处理、愈伤组织状态、侵染培养基、侵染时间及共培养条件等因素对转化频率的影响。根据转化愈伤组织的除草剂(Basta)抗性筛选结果评估转化率,表明继代培养3￣5d的愈伤组织适于转化,其中以继代5d的7922愈伤组织转化率最高,为46.6%;不同基因型对农杆菌转化率存在差异,H99的抗性愈伤组织率为34.57%,7922为26.27%、340为21.36%、78599和921抗性愈伤组织率仅为8.02%和6.78%。基因型间差异显著;浸染培养基中加入(AS100￣200mg/L)抗性愈伤转化率明显提高;菌液浓度OD6000.5￣0.6、侵染时间5￣10min、共培养时间3d最佳。     

转BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析

采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑58, 获得了耐盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR扩增、Southern blot杂交分析, 证明BADH基因已导入转化植株并整合到其基因组中。用不同浓度的NaCl溶液对T₂代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转BADH基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对NaCl的反应以及生长状况, 确定250 mmol L^-1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与对照相比, 转基因植株的株高提高10.94%~25.7%, 鲜重增加8.62%~18.2%, 干重增加9%~18.18%, 相对电导率降低37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高64.92%~148.29%, 丙二醛(MDA)含量减少26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将BADH基因导入优良玉米自交系郑58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的植物基因转化方法。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

农杆菌介导玉米萌动胚遗传转化新体系的建立

本研究借鉴经典农杆菌介导法,成功地建立了一个农杆菌介导玉米萌动胚遗传转化新体系。转基因植株经PCR,PCR-Southern,RT-PCR分子检测,结果表明外源目的基因已被插入玉米染色体基因组中,并在转录水平上表达。采用此方法可省去组织培养过程,取材方便,可操作性强。     

玉米三种不同花粉管通道法转化BcBCP1基因的初报

采用DNA柱头滴加法、花粉粒携带法和开苞叶导入法等3种不同的花粉管通道遗传转化方法,将抗逆基因BcBCP1转入3个玉米自交系合344、农大178和郑58中,对3种方法的部分影响因素进行了优化,旨在筛选出转化效率高的方法,为玉米转基因育种提供技术支持。结果表明:DNA柱头滴加法的DNA溶液浓度100g/mL,授粉后18h转化率最高。花粉粒携带法最佳处理时间为10min。开苞叶导入法在授粉后18h转化率最高,DNA浓度为100μg/mL。T0代共筛选出338株除草剂抗性植株,其中87株PCR呈阳性。DNA柱头滴加法的平均PCR阳性率最高,为1.99%;而花粉粒携带法的平均PCR阳性率最低,为0.23%;开苞叶导入法平均PCR阳性率居中,为0.32%。     

The Suaeda liaotungensis kitag betaine aldehyde dehydrogenase gene improves salt tolerance of transgenic maize mediated with minimum linear length of DNA fragment

In this research we established a particular vector-free and marker-free plant transformation system of maize to overcome the obstacles of biosafety limits. The BADH gene was introduced into maize by pollen-tube pathway, using the principle of minimum linear length of the transformation element, which was composed of only the BADH gene, expression regulatory sequence (35S CAMV promoter, NOS terminator), and T-DNA border sequence at both sides. Twenty-seven of 2076 transformed samples were positive in PCR amplification and the PCR positive rate of T₁ generation was 1.3%. Further Southern blotting results indicated that the BADH gene was integrated into maize genome. Transgenic lines of progeny were examined for tolerance to NaCl by induced salt stress with 250 mM NaCl Hoagland solution. After 15 days of treatment, 73.9–100% of the transgenic seedlings survived and grew well, whereas most wild-type seedlings wilted and showed loss of chlorophyll. Only 8.9% of the wild-type plants survived but gradually died after salt stress. The electrical conductivity of the transgenic line of progeny after salt stress was lower than wild type. The transgenic progeny had higher glycinebetaine and Chlorophyll content than wild type after salt stress.     

中国玉米分子标记技术研究概况

概述了近年来分子标记技术在中国玉米遗传多样性、杂种优势及杂种产量的预测、目标基因和QTL定位、DNA指纹图谱构建和杂交种子纯度鉴定等研究方面的应用。认为分子标记技术在以下方面将具有广阔的前景：(1)在玉米特用种质资源的发现、鉴定、分类整理和开发利用上,应用分子标记技术,能进一步挖掘与玉米高产、优质、高抗有关的基因性状,从而进行基因的定位和标记,提高玉米育种的效率。(2)运用该技术对玉米抗病、抗虫、抗涝、抗旱等抗逆性基因进行精确定位,为这些抗逆基因的克隆、转化及利用打下良好基础,为分子标记辅助选择育种提供了便利,有利于加快育种进程。(3)随着分子标记技术的进一步完善与发展,以及玉米DNA指纹计算机应用软件的开发,其检测技术将逐步程序化、简单化和自动化,应用分子标记技术可以经济、迅速、准确的鉴定和检测玉米自交系或杂交种的纯度及真伪,为品种保护和开发提供可靠的依据。     

中国玉米分子标记技术研究进展

概述了近年来分子标记技术在中国玉米遗传多样性、杂种优势及杂种产量的预测、目标基因和QTL定位、DNA指纹图谱构建和杂交种子纯度鉴定等研究方面的应用。认为分子标记技术在以下方面将具有广阔的前景:(1)在玉米特用种质资源的发现、鉴定、分类整理和开发利用上,应用分子标记技术,能进一步挖掘与玉米高产、优质、高抗有关的基因性状,从而进行基因的定位和标记,提高玉米育种的效率。(2)运用该技术对玉米抗病、抗虫、抗涝、抗旱等抗逆性基因进行精确定位,为这些抗逆基因的克隆、转化及利用打下良好基础,为分子标记辅助选择育种提供了便利,有利于加快育种进程。(3)随着分子标记技术的进一步完善与发展,以及玉米DNA指纹计算机应用软件的开发,其检测技术将逐步程序化、简单化和自动化,应用分子标记技术可以经济、迅速、准确的鉴定和检测玉米自交系或杂交种的纯度及真伪,为品种保护和开发提供可靠的依据。     

甜玉米种苗转化中的生理特性研究

以甜玉米为试材,以普通玉米为对照,对比分析甜玉米种苗转化过程中的生理特性。结果表明,在种苗转化过程中,两类型玉米胚乳淀粉含量和盾片脂肪含量（除0~2 d外）呈下降趋势;甜玉米胚乳淀粉含量显著低于普通玉米。淀粉酶活性和蛋白酶活性均呈单峰曲线变化,脂肪水解酶活性逐渐降低;种苗转化前期,甜玉米淀粉酶、蛋白酶及脂肪水解酶活性均低于普通玉米,后期差异不大。因此,贮存物质和种苗转化前期的酶活性是限制甜玉米种苗转化的两个重要因素。     

转双价抗虫基因Bt-pta玉米植株的获得

以7922、8902、4112、340和853为受体材料,研究不同基因型的愈伤组织诱导与再生芽苗的关系,其中7922芽苗率为76.4%;8902、4112、340芽苗率分别为8.2%、12.7%和0%和11.8%,结果显示7922主要以体胚发生为主,芽苗率高,是遗传转化的良好受体材料。且胚性愈伤组织随着继代次数的增加变异率随之增加,应尽量减少继代次数以提高转化率。研究进一步利用PDS-100型基因枪将包含抗除草剂基因（bar）、苏云金杆菌毒蛋白基因（cryIA(a)）和半夏凝集素基因（Pinellia ternata agglutinin, PTA ）的聚合载体p3300-bt-pta导入7922的胚性愈伤组织,经PPT（3mg/L）筛选,获得抗性愈伤组织和再生植株。从获得的28株再生植株中筛选获得22株具有除草剂抗性的植株,PCR分析表明有7株同时含有Bt、PTA、Bar 三个基因,共整合的频率为31.8%,结果表明将多价抗性基因同时导入玉米获得多抗的转基因玉米材料是可行的,这为通过转基因聚合育种培育创造同时抗鳞翅目害虫和同翅目害虫的玉米品种奠定了基础。     

玉米籽粒主要品质性状的分子遗传研究进展

玉米是全球最主要的粮食作物之一,提高玉米籽粒品质是当今世界玉米育种领域高度关注的问题。因为传统常规育种方法具有育种时间长且转化率低等限制因素,所以解决这一问题最经济有效的方法就是利用分子标记进行辅助选择育种。为了给今后玉米品质性状的分子设计育种提供参考,本研究总结了国内外玉米籽粒品质性状的QTL定位、分子标记辅助改良和候选基因克隆及转基因技术应用的相关研究进展。指出玉米优质基因资源的利用还不够充分,现有分子标记技术在玉米育种中的应用还不够广泛,今后应改进育种方法和品质鉴定技术,以缩短玉米育种周期。     

反义外壳蛋白基因介导的抗SCMV转基因玉米研究

玉米矮花叶病（MDM）是一种世界性病害，在我国主要由甘蔗花叶病毒(SCMV)所致。为探索一条高效、安全的抗SCMV转基因途径，构建了无标记基因的SCMV反义外壳蛋白基因（cp）表达载体pACP。通过冻融法将该载体与抗除草剂标记基因(bar)载体分别导入农杆菌LBA4404,然后共转化玉米自交系综3的幼胚。通过除草剂梯度筛选，从抗性愈伤组织分化获得了35株再生苗。PCR检测证明，其中26株带有抗除草剂标记基因（bar），14株带有SCMV反义cp基因。这14株带有目的基因的玉米植株自交，其种子在田间种植成株行（T₁代）。玉米T₁代幼苗人工接种SCMV，筛选出2个抗病株率高于70%的株行。ELISA检测表明，抗病株SCMV含量极低，抗性达高抗水平。PCR检测表明，抗病性是反义cp基因作用的结果，并且获得了2株cp基因阳性而标记基因阴性的抗病株。