转TaDREB3a大豆品系KD1遗传稳定性分析及抗旱性鉴定

利用基因工程技术将抗旱基因转入大豆,培育高抗旱大豆品种,可提高大豆总产量.抗旱转基因大豆KD1是通过农杆菌介导法将来源于小麦TaDREB3a基因导入大豆受体品种垦农18中获得的转基因大豆材料.利用PCR方法,对转基因大豆KD1连续3代(T2～T4代)转基因大豆进行特异性PCR检测验证.结果表明,TaDREB3a和bar基因在KD1后代中稳定遗传.进一步对外源基因作表达分析,连续3代(T2～T4)qRT-PCR检测结果表明,外源基因TaDREB3a和标记基因bar在转基因大豆叶、茎、根和籽粒中均表达且稳定遗传,且TaDREB3a基因在叶片和根中表达水平较高.Western blot结果表明,TaDREB3a和bar基因翻译的外源蛋白在转基因材料后代中稳定表达.对连续2代转基因材料抗旱性分析表明,KD1在芽期具有较强抗旱性,且其抗旱性状显著高于对照且稳定遗传.对转基因大豆KD1作靶标及非靶标除草剂抗性及耐性分析得知,外源基因bar在转基因大豆中稳定表达且在受体垦农18中表达TaDREB3a基因未改变非靶标除草剂抗性.     

农杆菌介导抗虫基因Cry1Ac/Ab转化大豆的研究

利用农杆菌介导的子叶节遗传转化体系,将Cry1Ac/Ab融合抗虫基因表达载体导入栽培大豆品种GP03-8-23中,通过Cry1Ac/Ab融合基因在大豆中的表达,获得了抗虫转基因大豆新材料。试验共转化子叶节外植体1 540个,再生转化苗经PCR、Southern杂交和Bar试纸条检测,获得85株阳性转基因植株,平均转化率为5.47%。利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)检测了目标基因在转基因大豆不同株系及不同组织中的表达量。结果表明:不同转基因株系表达量存在显著差异,目标基因在大豆根、茎、叶、子粒中均有表达,在叶中的表达量最高,根中的表达量较高,茎和子粒中的表达量最低。经室内抗食叶性害虫离体鉴定,获得抗虫性较好的T1代转Cry1Ac/Ab基因大豆材料,其中1份表现为高抗,抗虫性显著优于对照,可为培育抗虫大豆新品系提供新的种质材料。     

苏云金芽胞杆菌cry1Ia32基因克隆和原核表达的研究

根据GenBank中cry1I类基因序列设计特异性引物,以Bt SC-13菌总DNA为模板PCR扩增得到2 151bp的cry1Ia全长基因。该基因编码蛋白由717个氨基酸组成,相对分子量为80.9kDa,等电点为6.57,编码蛋白与Cry1Ia1(CAA44633)亲缘关系最高达99.03%的序列同源性,该蛋白被Btδ-内毒素国际命名委员会正式命名为Cry1Ia32(登录号为JX944039)。cry1Ia32基因通过表达载体pET-21b在大肠杆菌中高效表达分子量为81kDa的蛋白,诱导表达的Cry1Ia32蛋白对棉铃虫和甜菜夜蛾的2龄幼虫具有较高杀虫活性,LC50值分别为0.025mg/mL和0.011mg/mL,为抗虫转基因植物研究提供了新的基因。     

大豆对食叶性害虫的抗性遗传

 南京地区大豆食叶性害虫主要是大造桥虫、斜纹夜蛾、豆卷叶螟和银纹夜蛾。大豆对田间食叶性害虫综合虫种的抗性具有相对稳定性。利用两个感抗杂交组合D0 1和D0 3的P1、P2 、F1、F2 、F2∶3 世代 ,在田间自然虫源条件下系统地分析了大豆抗食叶性害虫综合虫种植株反应的遗传规律 ,不论多世代联合分析或单个分离世代分析 ,结果均表明 ,大豆对食叶性害虫的抗性为两对主基因 +多基因遗传模式。但在大豆生长发育的不同时期 ,随着害虫数量和种群结构的变化 ,其抗虫性遗传呈动态变化过程。在两对主基因充分表达日期 ,效应较大的 1对加性效应为 10 .5 1～ 10 .74(叶面积损失率 ,%) ,效应较小的 1对加性效应为 4.35～ 7.2 4(%) ,并且两对主基因的遗传率较高 ,达 81.0 5 %～ 94.10 %,起决定性作用 ;多基因遗传率较低 ,为 0～ 12 .2 4%。抗食叶性害虫育种应首先考虑利用主基因抗性。     

cry1Ia1基因转化大豆及抗虫性的初步评价

cry1Ia1基因编码的是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)的杀虫晶体蛋白(ICPs),产物对鳞翅目(Lepidoptera)和鞘翅目(Coleoptera)昆虫具有毒害作用,可防治大豆食心虫等害虫.利用农杆菌介导的方法将cry1Ia1基因转入大豆栽培品种黑农35中,并获得了5株转cry1Ia1基因的株系.PCR、Southem blotting和RT-PCR检测结果表明cry1Ia1基因已经整合到大豆基因组中并稳定表达.通过人工接种的方法对转基因植株抗大豆食心虫的水平进行了初步的评价,结果表明其中的2株对大豆食心虫具有高度的抗性,2株具有中等程度的抗性,1株与对照无明显差异.cry1Ia1基因首次成功导入大豆栽培品种黑农35中并获得抗大豆食心虫的转基因植株.     

Cry1Ia蛋白的表达与纯化

苏云金芽孢杆菌表达的Cry1Ia蛋白对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性。为便于后期评价不同的Cry1Ia蛋白,建立了Cry1Ia蛋白的表达与纯化体系。将一个cry1Ia基因的编码基因接入pET28aDel表达载体,并将其转化大肠杆菌BL21(DE3)star菌株。在大肠杆菌中诱导Cry1Ia蛋白的表达,并与Bt中的表达产物进行比较。最后,利用Cry1Ia蛋白C端包含的组氨酸标签,对大肠杆菌表达的Cry1Ia蛋白进行纯化。结果显示,大肠杆菌中Cry1Ia蛋白随着表达时间的延长,产物积累显著,并且其表达量高于Bt菌株,因此,其更适宜生产完整的Cry1Ia蛋白。对大肠杆菌表达的Cry1Ia进行纯化,获得了理想的结果。研究构建了Cry1Ia蛋白的大肠杆菌表达体系,并成功对其进行纯化,可为进一步研究此类蛋白的杀虫活性和机制奠定基础。     

转hrpZpsta抗病基因大豆的研究

【目的】将具有广谱抗病性的hrpZpsta基因导入大豆,为培育抗灰斑病的转基因大豆新品系奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法,以大豆子叶节为受体,将具有广谱抗性的hrpZpsta基因转入大豆品种"吉林30"中,以耐盐基因badh作为筛选标记性基因,经过抗性筛选,对转基因植株进行PCR检测、Southern杂交和RT-PCR检测分析。【结果】确定的NaCl筛选浓度为200mmol/L。对T1、T2和T3代转基因植株进行PCR检测,得到T1代阳性植株30株,T2代45株,T3代284株,说明外源hrpZpsta基因在转基因后代中能够遗传。Southern杂交结果表明,外源目的基因hrpZpsta已经整合进大豆基因组中,且整合位点不尽相同。RT-PCR结果表明,hrpZpsta基因在受体大豆中获得表达。【结论】获得了hrpZpsta基因遗传表达的T3代转基因大豆株系。     

抗虫基因Cry1C转化大豆的研究

[目的]将对鳞翅目害虫具有抗性的抗虫基因Cry1C转入大豆中,获得对田间鳞翅目害虫具有抗性的大豆材料.[方法]利用农杆菌介导法将抗虫基因CrylC转入大豆品种Williams82中,并通过Bar试纸条及PCR方法对所获得的转化苗进行鉴定.[结果]获得28株阳性大豆转化植株.[结论]初步认定CryIC基因已整合到大豆基因组中.     

抗虫基因Cry1Iem转化大豆的研究

通过花粉管通道法将pCMBIA3300-Cry1Iem载体中的Cry1Iem基因转入大豆品种"吉农28"中,对经过抗草铵膦筛选的转基因植株进行PCR检测,初步确定阳性植株,对转基因阳性植株进行Southern blotting检测,结果发现有5株出现杂交信号,证明Cry1Iem基因整合到受体的基因组中。利用实时荧光定量PCR测定T1代阳性植株的Cry1Iem基因在mRNA水平上的表达量,证明Cry1Iem基因在受体材料中获得了表达。     

Cry1Ia和Cry2Ab融合蛋白的表达

[目的]苏云金芽孢杆菌表达的杀虫蛋白Cry1Ia和Cry2Ab对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性。为充分利用已有Cry蛋白,本文构建了两者的融合蛋白,并对融合蛋白的原核表达进行检测。[方法]本文将两个基因的编码基因,按照两种先后顺序拼接起来,获得cry1Ia-cry2Ab融合基因和cry2Ab-cry1Ia融合基因。另外,将Cry1Ia蛋白N端第一个α-螺旋(73个氨基酸)的编码序列删除后,接入cry2Ab基因5'端,获得第三个融合基因cry1IaD73-cry2Ab。将3个基因分别插入pHT304载体,并由cry1Ac基因的启动子和终止子调控其在Bt细胞中表达。[结果]SDS-PAGE结果显示,Cry1Ia-Cry2Ab、Cry2Ab-Cry1Ia和Cry1IaD73-Cry2Ab三个融合蛋白均能够在Bt细胞中表达,其测定分子量与预期大小一致,分别约152kDa、152kDa和144kDa。蛋白印迹法分析发现,在表达过程中,三种融合蛋白均有一定比例的降解。另外,不同温度对融合蛋白的表达也有不同程度的影响。[结论]本研究构建了3种融合杀虫基因并在Bt细胞中成功表达,为进一步解析这类融合蛋白的杀虫活性和机理奠定了基础。     

Cry1Ia和Cry2Ab杂交分子的构建和表达

同源性较低的Cry杀虫蛋白之间的结构域交换突变体成功案例很少。选择2种氨基酸同源性很低且蛋白其他特点差异也较大的Cry2Ab和Cry1Ia为亲本,将它们的3个结构域(Domain I,II和III)互换,构建6种结构域交换突变体。将这些突变体在Bt菌株中表达,分析其表达稳定性,并比较不同温度条件下的表达情况。结果显示,6种突变体在28.5,32.0℃条件下,均能够稳定表达,且表达量较高。说明构建的6种突变体在Bt菌株中具有较好的表达稳定性,以此为基础可以进一步检测其杀虫活性等特性。     

Effect of three insect-resistant maizes expressing Cry1Ie,Cry1Ab/Cry2Aj and Cry1Ab on the growth and development of armyworm Mythimna separata(Walker)

Three transgenic maize events(IE09 S034, Shuangkang 12–5 and C0030.3.5) produced Cry1 Ie, Cry1 Ab/Cry2 Aj and G10-EPSPS, Cry1 Ab and EPSPS, respectively, all of which target the Asian corn borer. The oriental armyworm Mythimna separata(Walker) is the secondary target. In this study, the effects of the three Bt maizes on the development and survival of armyworm were studied. The results showed that IE09 S034 had insecticidal activity against 1 st instar larvae, and the survival rate of armyworm fed with Bt maize for 10 days was 46.2%, significantly lower than that of the control. The larvae at 3 rd–6 th instar were more tolerant of the Bt toxin than the early instar larvae. However, Shuangkang 12-5 had good insecticidal activity against 1 st–5 th instar larvae. The mortality was nearly 100% when the larvae were fed with Shuangkang 12-5 before 3 rd instar, and the toxin had quick-acting efficacy. This event significantly inhibited the development of armyworm; that is, the larval duration of the 3 rd and 4 th instar larvae fed with Shuangkang 12-5 was prolonged by 4.5 and 3.0 days, respectively. The pupal weight and egg number were also significantly lower than those of the control. For C0030.3.5, it could control 1 st–5 th instar larvae effectively. The mortality rates were all over 50% if 1 st–3 rd larvae were fed with this event. The pupal weight of 4 th–6 th instar larvae fed with Bt maize were only 53.9, 56.8 and 54.6%, respectively, compared to that of the control. The number of eggs laid was significantly less than the control. The results indicate that all three transgenic maize events exhibit the potential to provide effective control of early instar larvae of armyworm, which can be commercialized in future to control lepidoptera pests such as Asian corn borer and armyworm.     

高产抗病转基因抗虫杂交棉新品种山农棉7号

山农棉7号(原名泰丰棉7号)是山东农业大学农学院与山东滨州博洋生物科技有限责任公司2003年以高产、高抗黄萎病的自育非转基因中熟品系880B(山农269×JH26后代系统选育)为母本,转Bt基因抗虫棉KB-5系(GK-12×Ao97010后代系统选育)为父本组配的一代杂交种,2004～2006年组合鉴定表现突出,2007～2008年参加山东省中熟春棉杂交种区试,2009年参加生产试验,2010年通过山东省农作物品种审定委员会审定(鲁农审2010018号).2008年获得黄河流域农业转基因生物安全生产应用证书[农基安证字(2008)185号].     

Bt菌株中Cry1Ia和Cry2Ab结构域交换突变体的表达形式

前期构建了一系列Cry1Ia和Cry2Ab蛋白的结构域交换突变体,并在Bt菌株中获得了可观的表达。对6种突变体的表达形式及分泌与否进行了分析和检测。结果显示,6种突变体在Bt中以包涵体的形式存在于菌液沉淀中;这些包涵体与正常Cry蛋白形成的晶体不同,不能溶于Na2CO3缓冲液。蛋白印迹法检测结果显示,带有Cry1Ia分泌信号肽的突变体IAA,IIA和IAI蛋白未分泌到胞外,这可能是由于蛋白表达量过快,迅速聚集而形成包涵体,从而无法分泌到胞外。     

转基因抗虫杂交棉杂种后代的抗虫性研究

以不同的抗虫性背景的陆地棉抗虫品种及常规棉品种(品系)作为亲本．按照不完全双列杂交(NCII)试验设计．配制杂交组合．将亲本材料和F1代杂交种子进行比较试验．结果为：所有的抗虫杂交组合均表现为高抗或抗．单价、双价转基因亲本及其杂交组合表现为高抗．非转基因棉及形态抗虫棉亲本及其后代抗虫性较差。     

Gene flow from transgenic roundup-ready soybean to wild soybean

A study was conducted in the field of the Institute of Vegetable Crops, Jiangsu province from July 2000 to August 2003. The transgenic roundup-ready soybean was sown in the middle of the field in a circular manner for 5 circles, with the distance of 3 m, from one circle to another. Then the wild soybean was planted in plots as the rays of the circles in 8 directions （N, E, W, S, NE, NW, SE and SW）, spaced every 5 m until 50 m. Each plot comprised 25 plants. In the second year, the wild soybean seeds from the first year were planted in the field together with the original wild soybean as check. Before flowering time, high concentrations of roundups （about 4-5 times of the normal dose） were sprayed on the plants and the surviving plants were identified. The leaves were taken to the lab for DNA extraction to determine the unique DNA for roundup-ready soybean （CTAB method）. About 2% of the plants survived, but some leaves were yellow. One plant of wild soybean was found to have the roundup-ready gene from the original roundup-ready soybean. The other surviving wild soybeans should also had some fragments of the roundup tolerance gene. However, the DNA bands were not very clear in the PCR map.     

两种转Bt基因棉杀虫蛋白Cry1Ac表达量的检测

用EnvirologixCry1Ab/Cry1Ac平板试剂盒检测了两种转Cry1Ac基因的棉花品系 (NUCOTN33B、NUCOTN99B) 以及常规对照品系 (苏棉 12) 不同生育期主茎嫩叶、侧枝嫩叶、蕾及蕾的苞叶中杀虫蛋白Cry1Ac的含量。结果表明, 两种转Bt基因棉主茎嫩叶杀虫蛋白Cry1Ac的含量随生育期的推移呈明显下降趋势, 花铃期 (NUCOTN33B和NUCOTN99B分别为 4 43和 2 93μg·g-1 ) 和吐絮期 (3 87和 2 86μg·g-1 ) 的含量分别降至苗期第 6叶 (7 64和 8 38μg·g-1 )的 58%、35%和 51%、34%; 相同时期的主茎嫩叶和侧枝嫩叶中Cry1Ac的含量均显著高于蕾及蕾的苞叶, 前两者均为后两者的两倍以上。     

双价抗虫转基因水稻的育成及初步鉴定

[目的]构建双价抗虫基因表达载体并转化水稻,为选育广谱、高抗转基因抗虫水稻提供技术参考.[方法]构建半夏凝集素基因(pta)和苏云金杆芽孢菌基因(Bf)两个抗虫基因的双价表达载体pCAMBIA 1301-Bt-pta,利用大肠杆菌DH5α和根癌农杆菌LBA4404转化水稻恢复系辐恢838,同时对转化植株进行GUS染色及PCR鉴定.[结果]以构建的双价植物表达载体pCAMBIA 1301-Bt-pta为模板,PCR扩增到pta基因的部分片段,大小为807 bp,且该载体经Hind Ⅲ酶切后,能得到15854 bp的中间载体pCAMBIA 1301-Bt片段和2046 bp的pta基因片段.对转化植株进行GUS染色,得到3株转基因阳性植株,经PCR鉴定结果显示外源基因已成功导入水稻.[结论]通过构建双价抗虫基因表达载体并转化水稻,成功获得的转基因植株可用于水稻抗虫转基因恢复系及组合的研究,以提高其抗病虫害能力.