花粉管通道法转化小麦影响因素的研究

以西农1376和中13小麦品种(系)为受体,携带叶片衰老抑制基因PSAG12-IPT的pCMLA35-1质粒为转化载体,对花粉管通道转化法中的基因型、转化时间、质粒DNA 浓度进行了研究。结果表明：不同基因型、转化时间对结实率影响不显著,质粒DNA浓度对结实率影响显著。在0~700 ng/μl范围内,小麦结实率随着质粒DNA浓度的增加而降低,其中质粒DNA浓度300 ng/μl和500 ng/μl与对照相比结实率差异达到显著水平,而700 ng/μl则达到极显著差异。不同基因型的转化率因转化时间和质粒DNA浓度的不同而有所差异,其中西农1376的适宜转化时间为40~80min,适宜质粒DNA浓度为300~500ng/μl,以500ng/μl×40min处理的转化率最高,而中13小麦的适宜转化时间为80~120min,适宜质粒DNA 浓度为300ng/μl。     

外源DNA导入花粉管通道技术的发展和应用

本文综述了花粉管通道法的创立与发展,以及应用此方法所取得的一系列研究成果,对遗传转化中所涉及的机理和分子验证进行了探讨,并且分析了影响花粉管通道法导入外源基因的因素,进一步比较了该方法较其它常用的转化法的优势与局限性。     

番茄花粉管通道遗传转化方法

本研究针对授粉后的转化时机对遗传转化效果的影响,采用两种遗传转化方法(处理Ⅰ:授粉后24h切除花柱进行转化;处理Ⅱ:授粉后12h切除花柱进行转化),利用免疫组织化学技术对番茄花粉管通道遗传转化的途径进行研究。结果表明:处理Ⅰ在转化后26～36h,外源DNA从珠被的一侧进入胚囊;处理Ⅱ在转化后12～38h,外源DNA到达胚珠的珠柄处。外源DNA在番茄花柱的移动速度为1.507±0.105mm/h,其通过花柱的理论时间为4.5h。由此看出,不同的转化操作时机对转化率有影响,认为花粉管通道法转化番茄的适宜时期为授粉后24h进行切除整个番茄花柱的转化操作。     

花粉管通道法转化大豆的分子表征

采用花粉管通道技术将含有gus基因的pBI121质粒DNA导入辽豆14，从处理的100朵花中获得53粒种子。经PCR检测53粒种子的幼苗，共检测出6株阳性植株。采用RT—PCR和GUS组织化学染色法对所获得阳性植株进行检测，其中2株幼苗(T0代17号和33号)均出现阳性结果，进一步对这2株阳性植株进行Southern blot检测，同样获得了阳性结果。上述检测结果表明，gus基因已整合到染色体上并得到了表达。对转基因植株后代进行了PCR跟踪检测，结果从17号株系的28株中检测出19株阳性植株，33号株系的35株幼苗中检测出17株阳性植株，表明gus基因可以在转基因植株后代遗传。本研究结果为大豆花粉管通道转化技术提供了比较充分的分子生物学证据。     

利用花粉管通道转化谷子DNAj基因获得转基因小麦

为提高小麦的抗旱能力,采用花粉管通道法将本实验室克隆的谷子抗逆相关基因DNAj转入小麦中.对授粉方式、柱头处理方式、质粒DNA浓度及DNA稀释试剂等因素对结实率的影响进行了对比,结果只有授粉方式对结实率的影响有显著差异,其他条件下结实率均未显示显著差异.对转化获得的703株T0小麦植株提取DNA进行分子检测,有1株小麦稳定扩增到了预期的1 260 bp的目的基因片段.虽然转化效率偏低(1.42‰),但说明利用花粉管通道法将谷子的抗逆相关基因DNAj导人小麦是可行的,为创造抗逆性改良的小麦新材料奠定了基础.     

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%。     

提高棉花花粉管通道技术转化率的研究

利用花粉管通道技术将含有IPT基因的双元表达载体质粒 pBG121 导入不同的陆地棉品种(中棉所10号、中棉所24和中棉所36)中,采取正交试验设计,探讨基因型、导入时间、导入DNA的浓度和化学诱变剂的浓度对棉花转化率的影响,筛选出了适宜提高棉花花粉管通道技术转化率的方法。应用结果表明,改进方法的转化率比传统的方法提高两倍。     

花粉管通道法获得棉花转基因株系主要农艺性状变异分析

通过对花粉管通道法获得的38个棉花转基因株系稳定后代T5代主要农艺性状的变异进行分析发现,外源基因的导入可引起受体植株后代农艺性状可遗传的非靶标变异,且变异广泛,多个农艺性状出现了显著性变异.叶长和叶宽均有变短的趋势,但裂叶缺刻深浅变异方向不定,说明部分叶片变得更加皱缩.株高变异方向不定.与对照相比,吐絮期提前,单株结铃数增加,使皮棉和子棉产量均增加.纤维品质变异也很大,如比强度增大、麦克隆值变大、纤维长度也显著增加;短纤维指数变异方向不定.     

利用花粉管通道法将BcWRKY2抗旱基因导入玉米的研究

利用花粉管通道法将含有PPT抗性筛选标记的BcWRKY2转录因子基因导入优良玉米自交系.采用正交设计对玉米品种、导入时间及DNA浓度等条件进行了优化.对T0代种子进行了除草剂抗性筛选,结果表明玉米品种龙抗11授粉后16h进行导入及DNA导入浓度为200ng/μL时效果最佳.对获得的除草剂抗性植株进行PCR及PCR-Southern检测,得到PCR阳性植株71株,初步证明了外源目的基因已整合到玉米基因组中.     

Bar基因的玉米花粉管通道法转化

通过花粉管通道法利用抗除草剂基因（bar）转化3个玉米自交系,D0代获得35株GUS阳性植株．其中17株PCR阳性植株,除草剂筛选获得抗性植株13株。研究发现DNA溶液浓度影响转化率,当浓度为100μg／ml时,转化率最高,为2．61％。DNA导入时间距人工授粉时间的延长,结实率升高,但转化率显著下降,人工授粉后1d导入DNA产生的转化株最多,为19株,平均转化率为1．35％。     

利用花粉管通道法将查尔酮合酶基因导入仙客来

查尔酮合酶(chalcone synthase—A,CHSA)是花色素合成途径中的一个关键酶,它在植物中表达的量可能影响花的颜色。本项目从矮牵牛(Petunia hybrida)特定发育阶段的花瓣的cDNA中,克隆到查尔酮合酶基因CHSA,插入到含有花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子的植物中间表达载体pBI12l和pWM101中,首次通过原位生殖系统导入法(具体采用花粉管通道法)转化仙客来,成功地得到4400余粒仙客来转化种子,8株白花植株的个别花瓣出现了黄斑或略显黄色,甚至个别花瓣变成了黄色花瓣：3株白花植株的个别花瓣一半变成了桃红色(二乔),甚至整个花朵完全变成了桃红色。转基因仙客来经PCR检测呈阳性。     

植酸酶基因PhyA对陆地棉产量性状的影响

在人工控制(培养基、水培、沙培)条件下,植酸酶基因PhyA具有分解利用培养基质植酸磷、提高磷素利用效率的功能,但在田间的表现目前尚未明确。在前期完成的PhyA转基因陆地棉新材料盆栽试验基础上,将其种植在田间条件下,研究PhyA基因对棉花产量性状的影响。结果表明,部分转基因棉花新材料的单株结铃数、铃重、衣分、籽棉产量、皮棉产量与野生型对照存在显著差异,PhyA在田间条件下具有改良转基因棉花部分产量性状的能力。在此基础上,遴选出2个转PhyA棉花优良新品系G3、G2,可用作今后转植酸酶基因棉花新品种培育的基础材料。     

DNA浓度及注射时间对苹果花粉管通道法基因转化率的影响

通过花粉管通道法，将携带CBF3和GUS基因的pWBVec10a质粒DNA导入苹果。坐果后70d左右采收种子，将收获的种子进行离体培养，培养基为MS+BA0.2mg/L+GA2.0mg/L，附加蔗糖50g /L，琼脂6 g/L，培养40d后对转化子叶进行GUS染色检测。结果表明，最佳注射时间为授粉后11~24h之间。随着注入外源DNA浓度的增加，坐果率逐渐降低，DNA浓度为500μg/ml时，坐果率可达3.1%；DNA浓度为1000μg/ml时GUS基因阳性表达率可达12.5%。     

SNAC1基因作为筛选标记基因用于棉花的遗传转化

以SNAC1基因作为筛选标记基因,NaCl作为筛选剂,通过农杆菌介导法将SNAC1和GUS基因导入棉花细胞并得到胚性愈伤组织。经过PCR检测证实,外源基因已经整合到棉花基因组中,GUS染色证明GUS基因得到表达。研究了NaCl作为棉花转化细胞的筛选剂在农杆菌介导转化中的应用浓度及方法,即NaCl的筛选浓度在1.1%～1.5%(W/V)之间,在愈伤组织诱导初期适当低一点,随着愈伤组织的生长而加大筛选浓度。由于NaCl不利于胚的分化,经过2～3次继代筛选后要及时去除NaCl以促进胚的分化。     

利用花粉管通道法将兔防御素NP-1基因导入小麦的研究

兔防御素NP-1是抗性谱最广的防御素之一。为提高小麦的抗病虫能力,培育优质高抗的小麦品种,采用花粉管通道法将兔防御素NP-1基因导入优质小麦品种G8901。对得到的193株T0植株进行抗除草剂筛选,获得4株抗性植株。通过PCR及PCR-Southern杂交,证实了NP-1基因已经整合到转基因植株的基因组中,并稳定遗传到T1。田间抗病虫鉴定结果表明,这些植株对于白粉病、叶锈和条锈病有较强的免疫力和抗性,但对于蚜虫的抗性没有明显提高。     

花粉管通道法介导il-4基因转化大白菜(Brassica pekinensis Rupr.)的研究初探

通过花粉管通道法介导il-4基因转化大白菜,利用PPT抗性筛选、PCR扩增和PCR-Southern杂交技术检测转化后代。本文针对品种、人工授粉时间和转化操作时机可能对il-4转化率产生的影响进行了研究。试验结果表明,il-4基因对品种有偏爱,哈白二号的转化率高;不同的人工授粉时期对转化率有影响,开花期授粉效果好;不同的转化时机对转化率也有影响,人工授粉后24h左右进行转化操作效果好。哈白二号在花期授粉后24h左右进行转化操作（AH）,il-4的转化率达1．15％。对il-4基因在大白菜T2代中的传递规律进行观察,发现PPT的抗性分离情况,除哈白二号-2单株的后代外,其余均不符合抗性植株数：非抗性植株数=3：1的孟德尔分离规律;而il-4的分离情况,也不符合阳性植株数：阴性植株数=3：1的孟德尔分离规律。     

陆地棉钾转运体基因GhHAK5的序列特征及表达分析

KUP/HAK/KT钾转运体基因家族对植物吸收钾离子发挥重要作用, 鉴定和克隆棉花的钾转运体基因, 对于改良棉花的钾吸收特性, 提高棉花的产量和品质具有重要意义。基于已测序的陆地棉基因组序列, 本研究通过同源克隆的方法鉴定到陆地棉钾转运体基因GhHAK5, 并以陆地棉品种百棉1号为材料对其CDS序列进行扩增。结果表明, GhHAK5基因的CDS全长为2451 bp, 编码816个氨基酸, 分子量和等电点分别为91.23 kD和8.15。GhHAK5蛋白具有KUP/HAK/KT家族基因的保守结构域“K-trans”(Pfam02705)和标志性序列GXXXGDXXXSPLY, 并具有11个跨膜区。在进化上, GhHAK5蛋白与拟南芥AtHAK5亲缘关系最近, 其次是与水稻的OsHAK5, 它们同属Cluster I进化簇。亚细胞定位结果显示, GhHAK5是一个定位于质膜的蛋白, 这与其主要作为钾转运子参与K⁺吸收的功能是一致的。GhHAK5基因在根中表达量最高, 在茎、叶、花瓣、纤维和花萼中表达量很低, 且其表达受外界低钾环境诱导。本研究结果为进一步了解GhHAK5基因的功能及培育钾高效棉花品种奠定了基础。     

山菠菜胆碱单加氧酶基因对棉花的遗传转化和耐盐性表达

胆碱单加氧酶（CMO）是渗透保护剂甜菜碱生物合成的关键酶之一。以棉花（Gossypium hirsutium L.）泗棉3号的下胚轴切段为外植体，利用农杆菌介导法将克隆自山菠菜（Atriplex hortensis）的AhCMO基因导入其中，通过组织培养胚状体发生途径获得转基因再生植株。以0.5%卡那霉素对再生苗筛选后，PCR检测抗卡那霉素棉苗确认阳性转化株，Southern和Northern杂交结果进一步证实外源基因已导入棉花并得到表达。在温室盆栽条件下，于2片真叶期对转AhCMO基因棉花及其转化受体泗棉3号施加0.5%的NaCl胁迫，15 d后发现其光合作用和植株生长被显著抑制，非转基因棉花泗棉3号的株高、鲜重和光合速率分别降低了57.6%、65.6%和69.9%，而转AhCMO基因的棉株分别降低了37.3%、54.6% 和47.9%。转AhCMO棉花所受盐害程度显著小于非转基因的棉株，说明AhCMO基因的导入和表达提高了转基因棉花的耐盐性。