反义外壳蛋白基因介导的抗SCMV转基因玉米研究

玉米矮花叶病（MDM）是一种世界性病害，在我国主要由甘蔗花叶病毒(SCMV)所致。为探索一条高效、安全的抗SCMV转基因途径，构建了无标记基因的SCMV反义外壳蛋白基因（cp）表达载体pACP。通过冻融法将该载体与抗除草剂标记基因(bar)载体分别导入农杆菌LBA4404,然后共转化玉米自交系综3的幼胚。通过除草剂梯度筛选，从抗性愈伤组织分化获得了35株再生苗。PCR检测证明，其中26株带有抗除草剂标记基因（bar），14株带有SCMV反义cp基因。这14株带有目的基因的玉米植株自交，其种子在田间种植成株行（T₁代）。玉米T₁代幼苗人工接种SCMV，筛选出2个抗病株率高于70%的株行。ELISA检测表明，抗病株SCMV含量极低，抗性达高抗水平。PCR检测表明，抗病性是反义cp基因作用的结果，并且获得了2株cp基因阳性而标记基因阴性的抗病株。     

转几丁质酶和核糖体失活蛋白双价基因大豆的获得与抗病性鉴定

以东北地区4个主栽大豆品种为试材,通过农杆菌介导法,将2个抗真菌病基因,即几丁质酶基因和核糖体失活蛋白基因构建在同一植物表达载体上,对受体材料进行遗传转化,获得了经Southern检测同时整合双价基因的T₀代转基因大豆植株,转化频率为0.5%。将T₀代转基因大豆植株扩繁至T₂代,并进行了大豆疫霉根腐病和大豆灰斑病的抗性检测,4个株系的抗性均比对照有明显提高。分子生物学验证及RT-PCR检测表明2个外源基因在4个株系中均进行了转录表达。     

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式, 本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测, 对一批转Xa23基因水稻植株进行了T₀代到T₂代的跟踪分析。结果表明, Xa23基因的整合和表达, 使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同, 同是单拷贝插入的转基因T₀代抗病植株, 其抗病程度有明显差异。T₀代植株的抗病程度, 可以准确、稳定地遗传到T₁代和T₂代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1, 表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系, 它们的抗病程度稍有差别, 将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。     

玉米ppc基因过表达对转基因水稻光合速率的影响

通过转基因技术将外源ppc基因导入水稻以期增加产量是国内外的重要研究领域。然而,关于ppc基因过表达能否提高转基因水稻的光合速率至今尚无定论。本研究将玉米ppc基因导入水稻中花8号,获得大量转基因水稻植株。经PCR筛选、PEPC活性测定、Southern和Western杂交分析,表明玉米ppc基因已经整合到受体水稻基因组中,并得到了正确和高效的表达。测定了温室内种植的T₁代6个PEPC活性不同的转基因水稻植株的光合速率,只有活性最高的株系的光合速率显著增加,增加的幅度为27.3%。在旱作栽培条件下测定了T₃代33个转基因株系的光合速率,结果表明在高温、高光强下,绝大多数转基因水稻的光合速率增加,最大提高了68.8%。比较6个转基因株系的T₁和T₃代看到,逆境胁迫条件下转基因水稻光合速率明显提高。以上结果表明水稻中导入ppc基因可以提高其光合速率,特别是逆境条件下的光合速率。     

对转蚕丝芯蛋白轻链基因棉花的分析

利用根癌农杆菌介导转化法,将棉纤维特异表达启动子GAE6-3A驱动的蚕丝芯蛋白轻链基因（FBN）转入陆地棉R15中。T₀代转基因再生株FNB基因PCR检测阳性率达70%。随机选取4个转基因株系T₁代材料的Southern杂交显示,3个为双拷贝插入、1个为单拷贝插入;Northern分析结果证实FBN基因在转基因棉纤维中表达。转基因后代的纯合选育主要以田间卡那霉素检测结合实验室内GUS组织化学检测进行,其中4个株系已获得了T₃代转基因材料,其他若干个转化子也获得T₁代和T₂代的不同材料。对6个转基因棉花株系后代纤维检测结果表明,蚕丝芯蛋白轻链基因对棉花纤维品质的影响主要体现于对纤维强度的改良。H18、H32、H34株系转基因棉花后代纤维强度较对照显著提高,其中H18纤维强度提高12.3%。     

甘薯近缘植物三浅裂野牵牛(I.trifida)杂交不亲和性的研究

甘薯近缘野生植物三浅裂野牵牛(I.trifida)与甘薯一样存在着杂交不亲和群。通过1979、1980两年的分群鉴定,初步在32个株系中找出 T₃、T₄、T₅、T₈、T₍₂₂₎及 T₍₂₃₎等六个杂交不亲和群,并且首次发现其中的 T₂₃株系属“多群性”材料;另外,测出三浅     

普通菜豆抗炭疽病基因SCAR标记鉴定

利用12个菜豆品种（鉴别寄主）评价了7个抗炭疽病基因SCAR标记的可靠性和实用性,其中SBB14_1150/1050标记引物扩增没有特异性,SAS13₉₅₀没有扩增带。用5个可靠的菜豆抗炭疽病基因SCAR标记（SCAreoli₁₀₀₀、SH18₁₁₀₀、SAB3₄₀₀、SB12₃₅₀ 和SCF10₁₀₇₂）,对127份普通菜豆抗炭疽病品种进行抗炭疽病基因分子标记鉴定,82份未检测到SCAR标记,45份分别含有1~3个SCAR标记;检测到SCAR标记的资源中,13份含有SCAreoli₁₀₀₀标记,13份含有SH18₁₁₀₀标记,5份含有SAB3₄₀₀标记,9份含有SB12₃₅₀标记,11份含有SCF10₁₀₇₂标记。分析表明抗病品种含有的抗病基因标记与品种来源存在相关性。     

玉米果穗结实习性遗传特点及其SSR标记分析

为了探明玉米果穗结实习性的遗传特点,选用有限结实特点的lx01-3和无限结实特点的wx04-1玉米自交系进行杂交。在30 000株 hm^-2的种植密度下,分析了两亲本自交系及其F₁、F₂、BC₁和BC₂植株的果穗结实特性。结果表明,F₁代植株的果穗均为无限结实类型,无限结实类型为显性;无限结实与有限结实类型的分离比例,在F₂群体中符合15∶1,在BC₁群体中符合3∶1,表明玉米果穗的结实习性可能是由2对存在重叠作用的基因决定的。利用F₂分离群体分组法进行SSR标记分析发现,引物bnlg1601和umc1663扩增的特异产物带与控制结实习性的基因存在密切的连锁关系,进而将控制玉米果穗结实习性的2个基因初步定位于玉米的第３和第8染色体。     

两个玉米回交一代群体中opaque2基因单侧连锁累赘的SSR分析

为了在回交一代既能较好地消除靶基因的遗传连锁累赘,又能在进行背景选择的基础上选择到轮回亲本遗传背景回复率较高的单株,本研究构建了单株数分别为1 416和1 627的SCBC₁F₁和HCBC₁F₁两个不同遗传背景的回交群体。结合玉米叶片DNA大量、快速提取法,使用5个与opaque2（o2）基因连锁并已定位的SSR标记,在SCBC₁F₁与HCBC₁F₁群体中,对o2基因单侧的连锁累赘进行SSR分析,并与Ribaut（2002）的计算机模拟结果进行比较,结果表明,本研究获得的结果优于相应的计算机模拟结果。并对分子标记辅助选择体系在玉米回交育种中应用的若干理论问题进行了讨论,认为在实际应用MAS程序中,不仅要重点考虑最终决选的单株数（N_i）,而且还应该考虑到实际有足够后代的中选单株数（N_j）。另外,结合预期要消除连锁累赘的图距,制备足够大的BC₁F₁群体是十分必要的。     

转录因子基因ZmDREB3转化玉米的研究

利用玉米转录因子ZmDREB3基因(Gene ID:EU964828.1)构建了Ubiquitin启动子驱动的植物表达载体PGM0229-ZmDREB3-EP-SPS,以EPSPS基因为抗性筛选标记,通过花粉管通道法将农杆菌EHA105介导的植物表达载体转化到玉米自交系吉444、Mo17中,通过喷洒350mg/L草甘膦除草剂筛选,得到7株草甘膦抗性植株,用PCR检测得到2个同时整合EPSPS标记基因和ZmDREB3目的基因的转基因株系,用PCR-Southern进一步验证,结果呈阳性。以上结果证明外源基因已经被整合到玉米基因组中。     

利用共转化方法创制携带Pi9抗稻瘟病基因的无选择标记转基因水稻

水稻稻瘟病是由子囊菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻灾害性病害。培育抗病品种是防治稻瘟病最经济有效的措施之一。水稻Pi9抗稻瘟病基因来源于小粒野生稻并已被克隆和应用于转基因育种。为了提高无选择标记转基因植株的选择效率,将绿色荧光蛋白(GFP)用作可视遗传标记,对双菌株共转化系统进行改良:目的基因载体携带Pi9抗稻瘟病基因;标记基因载体用潮霉素磷酸转移酶(HPT)作为植物转化选择标记,用GFP作为负选择标记,筛除标记基因分离植株。两种载体的农杆菌转化株混合,分别与水稻品种‘浙恢414’、‘浙粳22’、‘浙11B’、‘日本晴’、‘空育131’和‘粤泰B’的愈伤组织共培养,然后从5%~38.3%的起始愈伤组织筛选获得了转化愈伤组织(HPT+GFP+)。对T0植株进行Pi9基因PCR检测,11.8%~77.8%的T0植株为共转化植株(HPT+GFP+Pi9+)。对共转化植株T1代进行绿色荧光检测,筛选阴性植株(GFP-),再通过PCR筛选Pi9+植株。根据13个T1群体的研究结果,61%的共转化植株在T1代分离出无选择标记转基因植株(HPT-GFP-Pi9+)。转Pi9的无选择标记植株和后代株系对水稻稻瘟病呈抗病反应。因此,本研究通过GFP标记提高了双菌株共转化系统的选择效率,转Pi9的无选择标记水稻株系为水稻抗稻瘟病育种提供了有用的遗传资源。     

利用农杆菌介导法将反义Wx基因导入水稻的研究

利用根癌农杆菌将含多基因(hpt选择标记基因、反义Wx基因、GFP和GUS报告基因)的pCAMBIA1304载体导入水稻品种(501R、中花9号和日本晴)的幼胚愈伤组织,分别在含35mg/L、45mg/L和65mg/L潮霉素浓度的筛选培养基上筛选获得抗性愈伤。后经PCR检测,从415株T0代再生植株中选出92株(其中501R、中花9号和日本晴分别为4株、43株和45株)。对这些转基因后代植株进行Southern blotting分析表明：hpt、反义Wx基因已经整合进植物基因组中。绝大多数转基因植株后代的表型正常。成熟种子直链淀粉含量分析表明,部分转基因植株的T1代种子中的直链淀粉含量有不同程度的下降,最低的已下降至6．3％,与对照相比下降了9．8％。     

Particle-Bombardment-Mediated Co-Transformation of Maize with a Lysine Rich Protein Gene (sb401) from potato

Summary Little work has been reported on genetic transformation with maize inbred lines, especially elite inbred lines used in breeding. In this work, 7 self-pollinated inbred lines and 4 hybrid lines have been screened. The results revealed that calli derived from immature embryos from two inbred lines X333 and X301 were compact, hyperhydric and unsuitable for transformation, but the calli induced from other inbred lines and all the hybrid lines were friable and yellow and could be used for genetic transformation. The sb401 gene isolated from potato (Solanum berthaultii) encodes a protein with a high lysine content. Maize calli from 5 self-pollinated inbred lines and 4 hybrid lines were transformed using particle-bombardment with different plasmids to simultaneously introduce the sb401 lysine rich gene and the selectable gene hpt respectively. Two hundred and sixty-eight regenerated plants were obtained from these genotypes. Co-insertion was confirmed in 29 regenerated plants by PCR and Southern blot analysis. Transgene segregation of the R1 plants was observed and one marker-free transgenic maize line was recovered. Analysis of the crude protein content in mature seeds of R1 transgenic plants also showed an increase from 36.8% to 48.2%. This study thus provides a workable system for generating transgenic maize free from selectable marker genes and generates valuable resources for obtaining marker free transgenic maize with a high-lysine protein content.     

GUS基因和NPTⅡ基因表达的相关性及其在转基因棉花检测研究中的应用

利用农杆菌介导转化法,将含有35S启动子驱动NPTII基因和GUS基因以及棉纤维特异表达启动子E6驱动目的基因FB的植物表达载体转入到常规棉花R15中.重点分析了GUS基因和NPTII基因在愈伤诱导阶段、T0代及T1代转基因棉花中的表达情况.综合两个基因的表达来进行转基因棉花的阳性鉴定,可以为转基因棉花后代的纯合选育提供双重保障.7个转基因株系选育到T3代共获得株行51个,卡那霉素检测多数株行阳性率在90%以上,其中21个株行阳性率达100%.     

运用农杆菌介导法将PTA和反义Wx双基因导入水稻的研究

利用根癌农杆菌将含多基因(hyg选择标记基因、反义Wx 基因、PTA基因、GFP和GUS报告基因)的pCAMBIA1304载体导入水稻品种(501R、中花9号和日本晴)的幼胚愈伤组织,分别在含35mg/L、45mg/L和65mg/L潮霉素浓度的筛选培养基上筛选获得抗性愈伤。后经PCR检测,从415株T0代再生植株中选出92株(其中501R、中花9号和日本晴分别为4株、43株和45株)。对这些转基因后代植株进行Southern blotting分析表明：hpt、反义Wx 和 PTA基因已经整合进植物基因组中,绝大多数转基因植株后代的表型正常。成熟种子直链淀粉含量分析表明,部分转基因植株的T1代种子中的直链淀粉含量有部分程度的下降,最低的已下降至6.3%,与对照相比下降了9.8%。     

CspB基因植物表达载体的构建及转化玉米自交系的研究

利用来自Bacillus subtilis细菌的CspB基因(Gene ID:936224)构建了Ubiquitin启动子驱动的CspB基因植物表达载体PBPC-CspB-bar,以bar基因为抗性筛选标记,通过花粉管通道法将构建的表达载体转化到玉米自交系京501、京517和吉444,通过喷洒除草剂筛选得到60株草丁膦抗性植株,用PCR检测得到48株bar基因阳性植株,将获得的转基因植株进行CspB基因PCR鉴定,获得13株同时整合CspB和bar的转基因株系。     

用基因枪法获得转异天南星基因aha抗蚜虫小麦

凝集素是一类具有特异糖结合活性的蛋白,对蚜虫等害虫有很强的抗杀作用。利用异天南星凝集素基因aha(Arisaema heterophyllum agglutinin)以及水稻Rubisco小亚基启动子,构建了aha基因植物绿色组织特异性表达载体,并采用基因枪转化方法, 与携带bar基因的pAHC20载体共转化到小麦品种科农199中。经过愈伤诱导、再生和筛选以及PCR鉴定,获得aha转基因植株42株,平均转化效率为2.41%。对转aha基因植株后代PCR鉴定表明,T₁代转基因植株的分离比例基本符合孟德尔遗传规律。利用室内多目标综合判别法评定抗蚜虫特性,8个T₁代转基因株系中有高抗材料1份,低抗材料3份,占参试比例44.4%。本研究为获得抗蚜虫转基因小麦新材料奠定了基础。     

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析

目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp),该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自6个T0代阳性株系的183个单株)和T2代(来自6个T0代阳性株系的241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。     

根癌农杆菌介导获得稗草Ecppc转基因小麦的研究

采用携带pUbi-Ecppc质粒的3个根癌农杆菌菌株（LBA4404、EHA105和C58c1）,对经过预培养10~12 d的春小麦品种扬麦158、Bobwhite和扬麦12的幼胚愈伤组织进行了遗传转化。对筛选中的抗生素浓度、菌液浓度、共培养温度和时间、受体基因型、菌株-质粒组合等影响转化的重要因素进行了研究。首次将单子叶野生C₄植物稗草的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（Ecppc）导入小麦受体基因型,并得到具有潮霉素（Hyg）抗性的转化植株。从816块共培养愈伤组织中转化得到34株抗性植株,其中14株PCR检测为阳性。扬麦158的转化效率达3.03%。Southern和RT-PCR分析表明外源基因已整合到小麦基因组并得到正确的转录。生理学检测显示,转基因小麦植株的光合速率和PEPC活性都有所提高。说明Ubiqintin基因启动子控制的稗草PEPC cDNA基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。这些工作为进一步探讨PEPC对小麦光合作用及其他生理过程的影响奠定了基础。