利用玉米萌动胚转化体系获得抗除草剂转基因新材料

以玉米杂交种郑单958为受体材料, 建立农杆菌介导的玉米萌动胚转化体系, 并获得抗除草剂转基因玉米材料。经过对农杆菌菌液浓度、共培养时间、乙酰丁香酮的浓度的优化, 农杆菌介导的玉米萌动胚转化法的最优参数为菌液浓度OD₆₀₀值为0.8, 共培养时间为48 h, 乙酰丁香酮的浓度为100 μmol/L。获得69株PCR阳性植株, 其中54株为bar基因金标免疫试纸条检测阳性植株, 29株获得种子;T1代植株具有草丁膦抗性, 并显示出胶体金免疫酶联反应阳性, 表明目的基因已整合玉米基因组内并有效表达, 而且能够稳定遗传给后代。     

二穗短柄草成熟胚再生体系建立及农杆菌介导转化研究

为建立二穗短柄草组织培养及遗传转化体系,以二穗短柄草BD21-3成熟胚为外植体,对成熟胚愈伤诱导、分化以及农杆菌侵染条件进行了研究。结果表明,在含有2.5mg·L~(-1) 2,4-D的培养基上,愈伤组织出愈率最高为93.83%;在含有0.2mg·L~(-1) KT的分化培养基上,分化率最高为38.18%;对二穗短柄草胚性愈伤组织农杆菌转化和GUS染色结果表明,侵染的过程中农杆菌菌液浓度OD_(600)为0.6、侵染时间为5min时转化率最高。     

农杆菌介导法将抗草甘膦基因转入玉米自交系

利用农杆菌介导法将抗草甘膦基因(ssu-G₂-aroA)转入优良玉米自交系R18-599和齐319,侵染后的愈伤组织转至潮霉素浓度为10 mg/L的筛选培养基上,继代筛选3轮,每轮3周;得到的抗性愈伤组织在含有潮霉素浓度为3 mg/L的分化培养基上进行分化,R18-599获得30株再生植株,齐319获得18株再生植株。经PCR鉴定后共得到7株转化抗性植株(4株R18-599、3株齐319)。经PCR-Southern及RT-PCR检测结果表明,ssu-G₂-aroA基因已稳定整合到了玉米基因组中,并在RNA水平上得到表达。     

农杆菌介导玉米H99遗传转化体系的优化

遗传转化率低是转基因技术进一步发展的限制因素。优化玉米转化体系的研究大多以幼胚为受体材料、以GUS基因为报告基因,在一定程度上限制了取材的时间和数量。研究利用携带pCAMBIA1302（含绿色荧光蛋白基因-Green Fluorescent Protein）质粒的 EHA105菌株对玉米自交系H99的愈伤组织进行侵染,借助活体荧光检测技术对GFP基因的瞬时表达进行评价。结果表明,农杆菌侵染液浓度OD₆₀₀为 0.7～0.8、侵染时间20 min、共培养60 h时,GFP瞬时表达率最高,达到23.47%。     

二穗短柄草幼胚愈伤组织诱导及高频再生体系的建立

为了建立二穗短柄草高效再生体系,以二倍体二穗短柄草ABR4、ABR6和六倍体二穗短柄草ABR100、ABR101、ABR102的幼胚为外植体,研究了糖类、染色体组倍性和激素对愈伤组织诱导、分化及生根的影响。结果表明,二穗短柄草的高效再生体系的建立,其愈伤组织诱导培养基：LS+2,4D 2.5 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织继代培养基：LS+2,4D 1.0 mg·L^-1+6BA 0.2 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织分化培养基：LS+KT 0.2 mg·L^-1+6BA 0.5 mg·L^-1 + CuSO₄ 0.6 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织生根培养基：1/2 LS+IAA 0.6 mg·L^-1 +麦芽糖20 g·L^-1+琼脂7.0 g·L^-1。优化了二穗短柄草愈伤组织培养条件,在含有30 g·L^-1麦芽糖的培养基上,愈伤组织出愈率最高可达96.67%,在含有0.2 mg·L^-1KT的培养基上,分化率最高为71.25%。并进一步探讨了影响短柄草再生的主要因素。     

农杆菌介导的小麦幼胚遗传转化体系的优化

为了优化农杆菌介导的小麦幼胚转化体系,通过对4个小麦品种河农827、石新828、河农825、良星99的幼胚组织培养及再生系统的研究表明,在改良培养基MSW1和MSW2中,小麦幼胚胚性愈伤组织诱导率与MSW0培养基相比分别提高了6.0%和5.4%,并且显著提高了植株再生能力。采用混合正交试验设计,对农杆菌遗传转化过程中小麦幼胚的诱导培养基、诱导时间、农杆菌侵染浓度、侵染时间进行了优化。结果表明,在诱导培养基MSW2,诱导培养6d,OD660=1,侵染时间3h时,愈伤GUS瞬时表达率及抗性愈伤成活率最高,对河农827成活的抗性再生植株进行PCR检测,获得了候选转基因植株。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。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,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

农杆菌介导将LycB基因转入优良玉米自交系的研究

以优良玉米自交天塔5的幼胚为材料,诱导出Ⅱ型愈伤组织,用带有质粒pCAMBIA2300-LmLycB-Bar根癌农杆菌C58侵染,对培养基和遗传转化因素进行优化;共培养3 d,延迟培养7 d,再转入含PPT的培养基上连续筛选3代,分化获得再生植株。经PCR和RT-PCR检测,确定获得13株阳性植株,HPLC检测转基因玉米叶片总类胡萝卜素含量为174.83μg/(g.FW),比野生型玉米提高了15.82%。     

农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素

为了研究农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素,以6个小麦品种成熟胚为外植体进行离体培养,以EHA105和LBA4404农杆菌为供体(含有pCAMBIA1305双元载体)材料,研究了诱导培养基、分化培养基、农杆菌菌株、愈伤组织诱导培养时间、农杆菌菌液浓度和侵染时间对小麦成熟胚愈伤组织诱导、分化、再生的影响。结果表明:(1)以小麦品种小偃22的成熟胚为材料,获得最佳的诱导培养基方案(MS+2mg.L-1 2,4-D+0.5mg.L-1 KT+500mg.L-1水解酪蛋白+150mg.L-1天门冬酰胺)和分化培养基方案(MS+2mg.L-1 ZT+0.5mg.L-1 KT);(2)6个小麦品种中,洛阳8176和张掖春小麦具有较强的再生能力,筛选培养后较多的愈伤组织分化出小绿点;(3)洛阳8716和张掖春小麦的成熟胚,经愈伤组织诱导培养6-7d,农杆菌侵染后愈伤组织再生能力强;(4)农杆菌侵染后愈伤组织的再生能力与农杆菌菌株的关系不明显,而与小麦品种基因型、侵染时间和菌液浓度有较明显的关系;(5)以小麦洛阳8716和张掖春小麦成熟胚愈伤组织为受体,黑暗条件下诱导培养6-7d,在24±1℃黑暗条件下共培养3d和500mg.L-1羧苄青霉素(Cb)除菌及10mg.L-1潮霉素筛选处理后,共得到分化植株23株,其中以洛阳8716为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为11株和4株,植株分化率分别为3.57%和1.31%;以张掖春小麦为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为5株和3株,植株分化率分别为1.57%和1.14%。     

农杆菌介导不同基因型大豆品种子叶节遗传转化条件的研究

以黑农46、黑农53和黑农56的子叶节为转化受体,对农杆菌介导大豆子叶节遗传转化中的6-BA浓度、草丁膦浓度、侵染时间、共培养时间以及伸长培养基进行筛选,确定适合不同基因型的最佳转化条件。结果表明:黑农46、黑农53和黑农56的最佳6-BA诱导浓度分别为1.7、1.6和1.7 mg.L-1;最佳草丁膦筛选浓度分别为2.0、3.0和2.0 mg.L-1;同时确定了侵染时间、共培养时间和伸长培养基类型的最佳组合是侵染时间25 min、共培养时间3 d和Ⅲ型伸长培养基。     

In vitro direct plant regeneration and Agrobacterium‐mediated transformation of lucerne (Medicago sativa L.)

In vitro direct plant regeneration of lucerne was achieved by simultaneous application of thidiazuron (TDZ) and 6‐benzyladenine (BA) in Murashige and Skoog (MS) medium. Seedlings were germinated and grown for 6 d on growth regulator–containing MS medium. The shoot tip, consisting of the apical meristem along with parts of the cotyledonary leaves and hypocotyl, was then cultured on a medium containing the growth regulator(s). Adventitious budding of the shoot tip was promoted synergistically by treatment with TDZ and BA, and a maximum of thirty‐five shoots per explant was obtained on a medium supplemented with 2 mg L^?1 TDZ and 1 mg L^?1 BA. Plant regeneration frequency varied from 67 to 93%, and five Indian lucerne cultivars responded well to the regeneration protocol. The Agrobacterium‐mediated transformation frequency from co‐cultivated explants was 13% following multiple shoot induction. Southern analysis of the T₀ plants and T₁ progenies confirmed stable inheritance of the hpt marker gene. Agrobacterium infection of the explant caused a significant reduction in the plant regeneration frequency (23%) and the number of shoots induced (11) when compared with uninfected explants. A single shoot tip provided sufficient material to regenerate and establish twenty‐seven lucerne plants, whereas only nine plants could be regenerated from an Agrobacterium co‐cultivated explant. This transformation protocol could represent a valuable improvement over existing ones for lucerne.     

根癌农杆菌介导的水稻转化系统的优化及转反义Wx基因植株的获得

以具不同直链淀粉含量的籼粳稻品种为受体材料,试验了适宜于根癌农杆菌介导转化的水稻愈伤组织诱导培养基及其诱导培养的时间。结果表明,一种基于MS基本培养基的商品培养基较适合作为籼粳稻幼胚愈伤组织的诱导培养基;对于籼型杂交稻亲本协青早B,转化前幼胚较适合的愈伤组织诱导培养天数为8 d左右。在此基础上,将反义蜡质（Wx）基因分别导入上述受体亲本中,获得了一批转基因水稻植株。PCR和Southern杂交分析表明反义Wx基因已经整合进了转基因水稻的基因组中。遗传分析表明外源基因在转基因水稻后代中的分离符合3∶1的理论比例。     

TaNAC14转基因小麦外源目标基因拷贝数及遗传稳定性分析

外源基因拷贝数是影响转基因植物遗传稳定性及其自身表达水平的重要因素。为了探析TaNAC14基因在小麦生长发育中的生物学功能,本研究通过农杆菌介导的遗传转化法获得了14个T0代TaNAC14转基因小麦植株,采用BASTA溶液涂抹和目标序列PCR检测相结合的方法,从14个转基因小麦植株中鉴定出9个阳性植株。通过TaqMan实时定量PCR方法,以小麦内源单拷贝基因Pinb为内参基因,对9个T0代转基因小麦阳性植株中外源目标基因拷贝数进行检测,结果表明,T0代转基因小麦再生植株中有5株为单拷贝,4株为双拷贝,其中单拷贝插入整合的比率接近55.6%。选取单拷贝转基因植株收获的种子进行种植,根据BASTA溶液涂抹鉴定对T0:1代小麦株系遗传情况进行分析,结果表明目标基因TaNAC14是可遗传的。此外,还对T1代转基因小麦目标基因表达水平进行测定,结果表明,与野生型JW1相比,各转基因小麦植株目的基因TaNAC14表达量均极显著增加。该研究结果为后续TaNAC14基因的功能研究奠定了基础。     

农杆菌介导法将抗草甘膦基因EPSPS转入玉米自交系的研究

通过农杆菌介导法将抗草甘膦基因EPSPS转入玉米自交系H99中,同时研究了农杆菌浓度、侵染时间及共生培养条件等因素对转化频率的影响。结果表明:菌液浓度OD600为0.6、侵染时间20 min、共生培养时间3 d为最佳转化条件。获得的转基因植株经PCR分析鉴定,其中7株表现阳性,证明外源基因已经整合到玉米基因组中。     

二穗短柄草被确定为水稻黑条矮缩病毒的新寄主

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)是一种新兴的模式植物,在病毒-植物的互作研究中具有广阔的应用前景。水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)是一种重要的植物病毒,明确该病毒是否能够侵染二穗短柄草,是进行病毒-寄主互作研究的前提。本研究利用传毒介体灰飞虱将RBSDV人工接种于二穗短柄草Bd21,观察RBSDV是否侵染短柄草,以及侵染后的症状发展过程,同时对病毒进行了PCR检测。结果显示,RBSDV可以侵染二穗短柄草;初期症状为节间缩短,随后表现植株矮缩、心叶扭曲、缺刻等症状;PCR检测有明显的目的条带。由此确定二穗短柄草是RBSDV的新寄主,可作为该病毒与寄主互作的研究材料。这为进行RBSDV抗病基因鉴定、基因组学研究以及农作物的抗病育种奠定了基础。     

小麦成熟胚组织培养体系优化及其影响因素的研究

为了优化小麦主要推广品种的成熟胚组织培养体系,并筛选优良的转基因受体基因型,以12种小麦品种的成熟胚为材料,对其成熟胚为外植体的愈伤组织进行了诱导分化和再生的研究,探讨了不同2,4-D浓度下3种诱导培养基(MS2、L32、N64)、以L3为基本培养基的3种分化培养基以及以MS为基本培养基的3种生根培养基对小麦成熟胚离体培养的影响。结果表明,各培养基对成熟胚愈伤的诱导率和分化率的影响差别不大,而主要影响愈伤质量和生根效果。3种诱导培养基的平均诱导率均超过85%,N64的最高(90.13%),L32培养基的愈伤质量最好,诱导效果最佳。不同激素配比均可诱导小麦成熟胚愈伤组织分化再生,但不同基因型间有较大差异,添加0.5mg.L-1 IAA和1mg.L-1 KT的分化培养基L2的平均分化率最高(55.68%);添加0.2 mg.L-1 IAA和0.5 mg.L-1 MET的生根培养基MX1的平均生根率最高(37.02%)。不同基因型的出愈率、胚芽率、分化率、生根率差异显著,筛选出鲁麦14、良星99、济麦21、山农20、良星66等5个小麦品种可作为优良的转基因成熟胚受体材料,并初步建立起适于它们的组织培养体系。     

耐盐碱转基因玉米的获得及其抗性分析

依据Gen Bank数据库中发表的拟南芥DREB基因序列进行优化,人工合成DREB基因序列,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法将DREB基因转入玉米自交系Hi II中,获得转DREB基因玉米材料,经过分子检测获得4个阳性转化事件。在不同浓度水平的Na Cl溶液(40、80、120 mmol/L)和Na_2CO_3溶液(10、20、30 mmol/L)胁迫下,研究其耐盐碱性。结果表明,DREB基因已经整合到玉米基因组中,转DREB基因玉米的耐盐碱性获得显著提高,80 mmol/L的Na Cl溶液和20 mmol/L Na_2CO_3溶液可以作为转DREB基因玉米的耐盐碱分析条件。     

农杆菌介导法将高赖氨酸蛋白基因sb401导入玉米的研究

以玉米杂交组合PA×PB的胚性愈伤组织为材料,通过农杆菌介导法将高赖氨酸蛋白基因sb401导入到玉米中。经过双丙胺膦筛选,共获得70株再生植株,其中15株经PCR检测呈阳性,将部分PCR呈阳性的植株进行Southern杂交,结果表明,sb401基因已经整合到玉米基因组中。bar蛋白试纸条检测结果呈阳性,推测目的蛋白得到了表达。