农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中的应用

随着生物技术的发展，水稻基因工程育种在水稻育种中发挥着越来越重要的作用。在诸多的转基因方法中，农杆菌作为一种天然的植物基因转化系统，以其独特优点而倍受重视。本文概述了农杆菌介导转化水稻的原理，农杆菌介导转化水稻的优点并且介绍了农杆菌菌株、受体材料和培养基成分的不同对农杆菌介导转化水稻的影响。另外对农杆菌介导遗传转化在水稻抗虫基因工程育种、抗病基因工程育种、抗逆基因工程育种、优质基因工程育种、耐除草剂基因工程育种及提高水稻光合效率和延缓衰老方面的研究进展进行了综述。最后对农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中存在的问题和发展前景做了简要说明。     

根癌农杆菌介导水稻遗传转化研究进展及展望

自1994年建立了农杆菌介导的粳稻高效遗传转化体系以来,在短短十几年里取得了飞速发展。概述了农杆菌介导水稻遗传转化的研究历史和原理、影响农杆菌介导水稻转化体系的重要因素、转基因水稻的特点和外源基因的稳定性,并探讨了农杆菌介导水稻遗传转化研究中存在的问题与对策。     

水稻遗传转化研究进展

水稻遗传转化技术是探究水稻基因功能和开展遗传育种的重要手段。为进一步推动遗传转化技术在水稻中的应用,笔者总结了聚乙二醇(PEG)法、脂质体法、电激法、基因枪法、花粉管通道法和农杆菌介导法等几种常用水稻遗传转化方法,并分析归纳了这些转化方法在实际应用中的优缺点。同时,笔者还重点阐述了农杆菌介导的水稻遗传转化研究进展,指出侵染体系、再生体系和组织培养条件等因素对农杆菌介导的水稻遗传转化影响,并提出农杆菌介导法优化的一些具体措施。     

农杆菌介导贵州平塘黑糯茎尖转化获得转McCHIT1基因水稻研究

为了提高农杆菌介导的水稻茎尖遗传转化效率,笔者以贵州特有的地方水稻品种‘平塘黑糯’茎尖为材料,以含有Ubiqutin 启动子驱动苦瓜几丁质酶基因McCHIT1 表达的植物表达载体pCambia-Ubi-McCHIT1 为转化载体,采用正交试验设计,系统研究了菌液OD600值、真空处理时间和真空渗透压强对水稻茎尖遗传转化效率的影响。结果表明：在3 个因素中,真空处理时间是影响水稻转化效率和死亡率的最关键因素。农杆菌介导‘平塘黑糯’茎尖遗传转化的最优条件为农杆菌菌液浓度OD600为1.0、真空处理时间为7 min、真空渗透压强为15 kPa。GUS组织化学染色和PCR分子鉴定表明,通过本研究优化的农杆菌介导水稻茎尖遗传转化体系,已将苦瓜的几丁质酶基因McCHIT1 已整合到水稻基因组中,获得转McCHIT1基因‘平塘黑糯’新种质。     

农杆菌介导McCHIT1基因遗传转化水稻茎尖研究

为了提高农杆菌介导的水稻茎尖遗传转化效率,笔者以贵州特有的地方水稻品种‘平塘黑糯’茎尖为材料,以含有Ubiqutin启动子驱动苦瓜几丁质酶基因McCHIT1表达的植物表达载体p Cambia-UbiMcCHIT1为转化载体,采用正交试验设计,系统研究了菌液OD600值、真空处理时间和真空渗透压强对水稻茎尖遗传转化效率的影响。结果表明:在3个因素中,真空处理时间是影响水稻转化效率和死亡率的最关键因素。农杆菌介导‘平塘黑糯’茎尖遗传转化的最优条件为农杆菌菌液浓度OD600为1.0、真空处理时间为7 min、真空渗透压强为15 k Pa。GUS组织化学染色和PCR分子鉴定表明,通过本研究优化的农杆菌介导水稻茎尖遗传转化体系,已将苦瓜的几丁质酶基因McCHIT1已整合到水稻基因组中,获得转McCHIT1基因‘平塘黑糯’新种质。     

农杆菌在单子叶植物上的研究进展

在植物基因工程中,农杆菌质粒介导的遗传转化是比较完善与有效的基因转移方法,但在单子叶植物上应用较少。在此,对农杆菌介导植物的机理与特点、影响农杆菌转化单子叶植物的因素、农杆菌介导转化单子叶植物的研究进展及其应用前景进行了较全面分析。     

水稻常用的遗传转化技术及应用现状

1988年，三个独立的研究小组 率先报道获得了转基因水稻植株（Toriyama等,1988，Zhang,等,1988，Zhang等, 1988）。 十多年来，基因转移技术体系的建立一直是转基因水稻研究的重点。 在遗传转化技术应用方面，前期以采用原生质体为材料的PEG法和电激法为主，但原生质体 培养及再生对基因型依赖很大，转基因株育性较低；中期基因枪法得到了很大发展，迄今还 是单子叶植物首选的基因转化方法之一；而自90年代中期以来，农杆菌介导法在水稻基因转 移中日趋成熟，Hiei等（1994）创造的高效转化技术，首次证实了利用农杆菌转化水稻的 可行性，之后该法得到了广泛的应用。目前，水稻转化中应用比较普遍的方法有基因枪介导 法和农杆菌介导法。     

农杆菌介导的果树转基因研究进展

农杆菌介导法在果树遗传改良中有广阔的应用前景,农杆菌介导法的受体系统有原生质体﹑愈伤组织﹑直接分化芽和胚状体受体系统等;影响农杆菌转化频率的因素有侵染力,抗生素,基因型等;常用检测方法有GUS活性检测,PCR技术,杂交检测,免疫学检测。本文从农杆菌介导法在果树中的各种转化受体系统、影响果树基因转化的主要因素和转化植株的检测等方面进行综述,为不同果树建立高效的基因转化体系提供参考。     

影响农杆菌转化水稻的主要因素

文章概述了影响农杆菌转化水稻的主要因子：外植体、培养基、农杆菌菌株和载体、选择标记基因、水稻基因型、及Vir区基因诱导因子。     

农杆菌介导籼稻中籼3037转化体系的优化及其应用

以籼稻品种中籼3037为材料,研究了影响农杆菌介导转化籼稻的几个重要因素,结果表明：MSⅡ培养基作为愈伤组织的诱导培养基好于N6D2;以幼胚为外植体,愈伤组织的诱导率和转化率明显比成熟胚和幼穗高;根癌农杆菌菌株EHA105介导的基因转化率高于AGLO;当以幼胚为外植体,根癌农杆菌菌株E-HA105介导的中籼3037的转化率为18.0%,而AGLO为5.5%;EHA105菌液OD值为0.6,浸染时间14min为中籼3037合适的转化参数;在分化培养基MSR中添加20g/L的山梨醇有利于抗性愈伤组织的分化。在此基础上,采用优化的农杆菌介导法转化中籼3037及其来源的突变体A和B,获得了转化植株,PCR、Southern杂交和T1代遗传分析表明外源基因已经整合到水稻基因组中。     

农杆菌介导的黄瓜开花整合子CFL基因转化仙客来

以农杆菌介导法将黄瓜开花整合子CFL基因分别对仙客来幼嫩叶片、叶柄及愈伤组织进行遗传转化,比较了三种转化受体的遗传转化效率.应用超声波辅助的农杆菌介导法,对以叶片为转化受体的仙客来遗传转化体系进行了优化.结果表明:幼嫩叶片是最佳的转化受体,再生植株GUS阳性率达27.25％.叶片在农杆菌浸染时辅以60 s的超声波处理,...     

农杆菌介导果树遗传转化之研究进展

综述了农杆菌介导法在果树育种领域研究进展:(1)农杆菌介导的遗传转化在果树抗病、抗虫、抗除草剂、抗冻、抗盐、改良生长特性、生根等方面的研究成果:(2)对农杆菌介导的遗传转化存在的高效离体再生系统的建立、提高转化后再生频率、假转化体和低转化率、过敏性反应、开发基因资源、基因工程的生物安全性、多重转化等问题进行了分析;(3)农杆菌介导叶绿体遗传转化。非组培遗传转化已成为模式植物遗传转化的主要手段,在此简单介绍了其应用情况和技术原理。这些方法在其它植物中也有广阔的应用前景。     

根癌农杆菌介导籼稻遗传转化影响因素研究

研究了抗生素种类、继代和菌液浓度对农杆菌介导籼稻转化的影响，并将反义蜡质基因导入4个高产、直链淀粉含量高的籼稻品种中。结果显示，羧苄青霉素的抑菌效果优于头胞霉素，其适宜浓度为250～350mg/L；4个品种继代愈伤比初代愈伤能获得更高的抗性愈伤得率；各个品种转化有其最佳的农杆菌菌液浓度（OD600值），茉莉新占和绿黄占为1．0，粤香占和矮秀占为0．6。应用此优化的农杆菌转化体系，我们得到了转化植株；PCR扩增和Southem杂交结果证明外源基因已经整合到转基因水稻的基因组中。     

农杆菌介导果树遗传转化的研究进展

综述了农杆菌介导法在果树育种领域研究进展：（1）农杆菌介导的遗传转化在果树抗病、抗虫、抗除草剂、抗冻、抗盐、改良生长特性、生根等方面的研究成果;（2）对农杆菌介导的遗传转化存在的高效离体再生系统的建立、提高转化后再生频率、假转化体和低转化率、过敏性反应、开发基因资源、基因工程的生物安全性、多重转化等问题进行了分析;（3）农杆菌介导叶绿体遗传转化,非组培遗传转化已成为模式植物遗传转化的主要手段,在此简单介绍了其应用情况和技术原理,这些方法在其它植物中也有广阔的应用前景。     

小麦基因工程育种的回顾和展望

1　小麦分子育种的国内外进展1.1　小麦遗传转化自1983年Zambryski获得世界上第一例转基因植株,1985年horch首创叶盘法以来,分别建立了农杆菌介导法、PEG介导法、电激穿孔法、病毒介导法、显微注射法、花粉管通道法、超声波法、基因枪法等,转基因成功的有50多个物种共110多种植物。目前已形成了以农杆菌介导法和基因枪法占主导地位的两大植物转基因体系。迄今为止,媒介农杆菌法获得的转基因植物占转基因植物总数的85％左右,主要集中在双子叶植物,但在单子叶植物上的进展却非常缓慢。到目前为止,转有农业价值基因的工作主要集中在水稻上,转其它粮食作物主要是标记基因和报告基因。小麦属于难以转化的禾……     

二倍体马铃薯基因编辑载体快速验证体系的建立

基于马铃薯熟性基因StCDF1的序列,构建了含有绿色荧光蛋白CRISPR/Cas9-StCDF1载体,并建立了农杆菌介导二倍体马铃薯遗传转化快速验证基因编辑载体的实验体系。结果表明,在发根农杆菌介导的遗传转化过程中,在生根培养基中添加2mg·L^-1的抗生素特美汀,能有效抑制发根农杆菌且不影响发状根的生长。利用荧光检测可实现对转化再生的阳性发状根进行快速筛选。结合对阳性根中拟编辑靶标序列的测序分析,发现所筛选出的阳性发状根中出现多种缺失类型,证明所构建的基因编辑载体和荧光筛选方法的可靠性。进一步利用根癌农杆菌介导转化马铃薯茎段,通过稳定的遗传转化最终获得1株StCDF1缺失5bp的杂合突变体。本研究在二倍体马铃薯中建立了快速验证基因编辑载体的方法,并获得了1株基因编辑植株,为后续研究StCDF1基因的调控网络提供了材料。     

农杆菌介导法转化小麦的研究进展

农杆菌介导法具有操作简便、成本低、实用性强等诸多优点,广泛应用于小麦遗传转化。综述了农杆菌介导法转化小麦的敏感基因型筛选、外植体类型选择及转化体系优化方面的研究进展,对农杆菌介导法转化小麦前景进行了展望。     

有效去除农杆菌和籼稻转化系统优化

为了提高根农杆菌籼稻转化效率,将修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂基因sck和潮霉素磷酸转移酶基因hpt分别置于紧密相连的2个T-DNA上,构建载体pCDMARUSCK-HPT,电激法将表达载体转化农杆菌LBA4404获得工程菌.比较了提门叮和国产噻孢霉素对工程菌LBA4404的抑制效果,试验得出提门叮在500mg/L以内比噻孢霉素能更有效地去除水稻细胞中的农杆菌,而且低浓度条件下(250mg/L)就能有效地抑制工程菌LBA4404,并且有利于水稻转化细胞成功地再生植株.确立了工程菌LBA4404菌液浓度OD值0.8,浸染时间5min为明恢86合适的转化参数.在此基础上,采用优化的农杆菌介导法转化杂交籼稻优良恢复系明恢86,获得转基因植株127个克隆,转化效率4.5%.     

有效去除农杆菌和籼稻转化系统优化

为了提高根农杆菌籼稻转化效率，将修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂基因sck和潮霉素磷酸转移酶基因hpt：分别置于紧密相连的2个T-DNA上，构建载体pCDMARUSCK-HPT，电激法将表达载体转化农杆菌LBA4404．获得工程菌。比较了提门叮和国产噻孢霉素对工程菌LBA4404．的抑制效果，试验得出提门叮在500mg／L以内比噻孢霉素能更有效地去除水稻细胞中的农杆菌，而且低浓度条件下(250mg／L)就能有效地抑制工程菌LBA4404，并且有利于水稻转化细胞成功地再生植株。确立了工程菌LBA4404菌液浓度OD值0．8，浸染时间5min为明恢86合适的转化参数。在此基础上，采用优化的农杆菌介导法转化杂交籼稻优良恢复系明恢86，获得转基因植株127个克隆，转化效率4．5％。     

农杆菌介导的玉米遗传转化进展

农杆菌介导法是众多的遗传转化方法之一 ,多年来一直认为只适合于双子叶植物和大多裸子植物 ,随着国内外研究者的不懈努力 ,农杆菌介导的遗传转化在单子叶植物 ,尤其是禾谷类作物上取得了一些重大进展。1　农杆菌介导的玉米遗传转化的研究Ｇｒｉｍｓｌｙ等 ( 1987)首次以玉米为材料 ,用农杆菌将玉米条纹病毒 (ＭＳＶ)的ｃＤＮＡ导入玉米植株中 ,使植株表现了系统感染症状 ,这个报道有力地证明了农杆菌能侵染玉米。进入 90年代 ,农杆菌转化法在水稻、玉米等主要农作物上取得突破性进展。Ｇｏｕｌｄ等 ( 1991)利用农杆菌转化玉米茎尖分生组织…