抗玉米螟基因Cry1A.301原核表达和玉米遗传转化

增强玉米品种的抗虫性是减少玉米螟为害、提高玉米产量的有效途径。通过密码子优化改造获得抗虫基因Cry1A.301,构建原核表达载体pET30a-Cry1A.301,进行蛋白免疫学、ELISA检测以及玉米螟抗性生测。结果表明,原核表达载体中Cry1A.301蛋白高效表达,且7d后杀虫效率达100%。通过Cry1A.301基因与植物表达载体CPB连接,构建CPB-35S∶∶Cry1A.301-35S∶∶bar载体进行农杆菌介导的玉米萌动胚遗传转化,得到12株T0代转基因植株。T0代植株叶片中目的基因、筛选标记bar基因的PCR检测与蛋白免疫学检测结果表明,Cry1A.301基因已经整合到玉米基因组并表达。     

转Cry1Ac-w基因抗虫玉米的获得及分子鉴定

为将改造合成的抗虫基因(Cry1Ac-w)导入玉米基因组,以玉米杂交组合PA×PB的胚性愈伤组织为外植体,用双丙氨磷作为抗性愈伤组织的筛选剂,通过农杆菌介导法获得了82个再生植株。经标记基因(bar)和目的基因(Cry1Ac-w)的PCR检测,其中19株为阳性,即为推断的转Cry1Ac-w基因抗虫玉米。对其中2株(w1和w2)进行目的基因单酶切的Southern杂交分析,发现w1和w2分别为单位点和双位点插入,这也进一步证实目的基因已经整合入玉米基因组中。用Bt-Cry1Ab/Ac金标免疫试纸条进行蛋白质表达的检测,初步证实目标Cry1Ac-w蛋白在玉米中得到表达。     

转Cry1Ab-t基因玉米YA108的获得及其抗虫性鉴定

为了培育优良的抗虫玉米自交系,通过农杆菌介导的方法,将含有自主改造合成的抗虫基因Cry1Ab-t的植物表达载体pCAMBIA3300m导入玉米杂交种HiII基因组中,通过双丙氨磷筛选、PCR检测获得阳性转基因植株,采用RT-PCR、试纸条、ELISA方法检测外源基因的表达情况,并进行抗虫性鉴定。结果表明,用双丙氨磷筛选后,获得了116株转基因玉米植株;经目的基因Cry1Ab-t和标记基因Bar的PCR检测,获得转基因阳性植株82株。选取长势好的转基因材料YA108进行RT-PCR、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条和ELISA分析发现,转基因玉米YA108的Cry1Ab-t基因在转录、翻译水平上均表达。玉米花丝接虫试验表明,非转基因玉米花丝虫食严重,表现为高感玉米螟;而转基因玉米YA108花丝抗虫效果明显,均达到高抗水平,抗虫性表现稳定;吐丝期接虫试验表明,非转基因玉米接虫后期被咬食严重,茎秆多处有蛀孔,伤口处大多有霉菌,而转基因玉米YA108没有受到危害。田间接虫后,无论叶片和花丝,转Cry1Ab-t基因抗虫玉米材料YA108对亚洲玉米螟都具有非常好的抗性,能够短时间杀灭玉米螟幼虫,并极大程度减少了由于虫害引起的霉变。室内和田间接虫鉴定结果表明,转基因玉米YA108对亚洲玉米螟有较强的杀虫效果,田间抗虫等级为1级,抗性水平为高抗。     

Cry1Ab/1Ac基因在转基因玉米中的表达研究

本研究通过人工合成获得了密码子的优化Bt杀虫蛋白基因Cry1Ab/1Ac,并以草甘膦抗性基因epsps为标记基因,构建了高效表达载体pBAC174,并用基因枪法将表达载体pBAC174导入受体材料幼胚愈伤组织。对轰击后的愈伤组织进行筛选、分化和植株再生,获得40个草甘膦抗性的玉米再生植株。经PCR和Southern杂交检测表明,外源Cry1Ab/1Ac基因已经整合到玉米的基因组中。转基因植株叶片蛋白粗提物用BT-Cry1Ab/1Ac金标免疫检测试纸条检测,结果表明Bt基因在部分转基因植株后代获得了表达。本研究为进一步利用Cry1Ab/1Ac基因进行玉米抗虫育种奠定了基础。     

转Cry2A基因抗虫甘蔗植株的培育

Bt基因具有广谱杀虫性,培育转基因抗虫品种为甘蔗病虫害防治提供了新思路。为了检验Cry2A基因对甘蔗螟虫的防治效果,本研究构建了由玉米Ubi启动子驱动的Cry2A基因高效植物表达载体Cry2A-3300,利用农杆菌介导技术,对甘蔗胚性愈伤组织材料进行遗传转化,经过筛选培养及再生培养共得到46株抗性植株。对抗性植株进行PCR扩增检测,15株呈阳性;进一步利用RT-PCR,表明外源基因Cry2A在转录水平上得到有效表达。室内抗虫鉴定的结果表明Cry2A基因可有效抑制害虫的生长,这将有利于后期进行田间防治。     

转抗虫基因Cry1Iem大豆的分子鉴定与功能验证

通过转抗虫基因来提高作物的抗虫性是一条有效途径,以此来提高作物的产量和品质。本研究以转抗虫基因Cry1Iem大豆的T2、T3株系作为试验材料,利用常规PCR检测、Southern杂交、荧光定量PCR技术对转抗虫基因Cry1Iem株系进行分子鉴定;同时对40个转基因阳性株系进行室内人工接虫、200个转基因阳性株系室外网室接虫并进行抗虫性鉴定。选取其中10个株系进行常规PCR检测,结果在T2、T3当中都检测到了Cry1Iem、Bar、启动子CaMV35S、Nos目标片段,表明目的基因已被顺利导入受体JN28大豆植株当中并得到了稳定遗传;选取其中5个T2、T3转基因株系进行Southern杂交,结果显示:目的基因以单拷贝的形式整合到了大豆基因组当中;荧光定量PCR检测结果表明,Cry1Iem基因在选取的3个转基因株系中均得到了表达,而在非转化的受体JN28当中未检测到荧光信号。室内抗虫性鉴定结果显示40个转Cry1Iem基因株系豆荚内活虫的成活数量明显低于受体材料JN28大豆豆荚内的活虫数量,表明转基因材料具有显著的抗虫性。室外抗虫性鉴定结果表明:JN28大豆受体植株的虫食率为6.72%,属于感虫品种;而200个转Cry1Iem基因株系的平均虫食率为3.81%,属于抗虫品系。本研究结果为中国转基因抗虫大豆新品种的选育提供部分参考数据。     

转Cry1A基因海岛棉的获得和鉴定

进行农杆菌介导转抗虫基因试验，以期选育抗虫性优良的海岛棉新品系(品种)；本实验在海岛棉体细胞胚再生体系的基础上，将携带Cry1A基因的表达载体pBI121通过农杆菌介导法转化到‘新海33号’的胚性愈伤组织中。经培养基筛选、PCR检测、RT-PCR检测、抗虫性鉴定等筛选抗虫后代。经培养基筛选共获得12棵抗性植株。PCR检测结果显示，这12棵抗性植株均能扩增出了大小相符的片段，检测结果呈阳性；RT-PCR结果显示，12棵转基因植株目的基因已经整合入基因组，且能反转录出mRNA；Bt-Cry1Ab/Ac转基因试纸条检测结果表明这12棵转基因植株含有目的蛋白；抗虫性鉴定结果证实了这些转基因植株对棉铃虫幼虫具有一定的抗性。本研究成功将抗虫基因导入至海岛棉的体内，获得了具有抗虫性的植株，其结果对转基因抗虫海岛棉新品种的培育具有一定的参考价值。     

3个抗虫耐盐基因载体对烟草的遗传转化及表达分析

病虫害和土壤盐渍化是影响烟草生长发育的重要因素,转基因技术已成为改善这一现状的有效手段。本研究将部分改造的Bt基因Cry1Ac基因、Cry3A基因及NTHK1基因构建在同一载体上,利用农杆菌介导法转化野生烟草植株。经PCR检测,获得10个转基因株系。经荧光定量PCR检测,Cry1Ac基因表达量在104~10~5数量级,1号转录丰度1.58×10~5为最高,而Cry3A基因表达量在10~5~10~6数量级,10号转录丰度1.34×10~6为最高;10个转基因株系双Bt基因均得到表达且存在表达差异,而对照烟草没有Bt基因表达。经ELISA检测,转基因烟草Cry1Ac蛋白平均表达量为150.441 ng/g,变化在0.86~201.74 ng/g;Cry3A蛋白平均表达量为1 192.592 ng/g,变化在23.33~2413.47 ng/g。经过对烟草斜纹夜蛾的虫试,初步证明转基因植株获得了抗虫性。组培苗耐盐试验表明,不同盐浓度条件下,转基因株系的分化状况优于对照。证明抗虫耐盐多基因的一次性转化,可提高烟草的抗虫能力和耐盐性。     

猪传染性胃肠炎病毒纤突糖蛋白在转基因玉米中的表达

本研究拟构建携带猪传染性胃肠炎病毒纤突糖蛋白基因(TGEV-S)的转基因玉米植株并检测其表达情况。首先利用PCR方法自携带TGEV-S基因的重组质粒中扩增2.2kb的S基因片段,然后插入植物表达载体pBAC176中,该表达载体以编码除草剂草甘膦抗性的EPSP基因作为选择标记,目的基因以双增强子的CaMV35S(E35S)及其玉米Hsp70第一内含子为驱动。以授粉后10～12d约0.5～1mm大小的玉米幼胚为受体,用基因枪进行转化,经过愈伤组织诱导、草甘膦抗性筛选和分化再生培养,先后获得74株转化再生植株。利用PCR和Southern blot检测表明,T0代转基因苗有9株检测结果为阳性。T1代转基因玉米株系经PCR检测有14个转基因株系为阳性,初步确定了目的基因在这些转基因玉米中的稳定整合。进而通过间接ELISA分析初步确定目的基因在7个T1代转基因玉米株系获得了表达。研究结果为进一步研究表达TGEV-S转基因玉米的生物学活性奠定了基础。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ab和Cry1C同源重组及转化大豆

在研究和确定Cry1Ab和Cry1C蛋白对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾协同杀虫作用的基础上,利用同源重组技术进行Cry1Ab和Cry1C之间的结构域交换获得高效融合蛋白,利用农杆菌介导的子叶节法将融合抗虫基因表达载体导入大豆中,从而获得抗虫转基因大豆新材料。采用PCR及蛋白试纸条检测法对获得的大豆再生植株进行鉴定,测得结果初世代阳性植株为121株。对部分后代转基因植株的遗传分析表明外源基因能够稳定遗传。室内接种斜纹夜蛾鉴定表明,含有重组基因的转基因大豆对斜纹夜蛾有较强的抗性。因此,利用同源重组技术进行Cry1Aa和Cry1C之间的结构域交换,是获得高抗食叶性害虫大豆的有效途径。