农杆菌介导水稻幼胚转化体系的建立

利用根癌农杆菌介导的转化方法对 3个粳稻品种的幼胚进行转化。在对影响根癌农杆菌转化水稻效率的多种因素进行比较研究后 ,优化转化条件 ,改进技术 ,建立了农杆菌介导的水稻幼胚转化体系。利用该体系 ,水稻品种秀水 11号的幼胚经预培养 4～ 7d得到的愈伤组织 ,用农杆菌EHA10 5 /pCAMBIA13 0 1感染后 ,筛选出潮霉素抗性愈伤组织并获得转化植株 ,潮霉素抗性愈伤组织获得率为 70 .76%。GUS染色及转基因植株总DNA的PCR检测结果表明 ,T -DNA上的外源基因已整合进了转基因水稻基因组中。     

农杆菌介导的小麦转化体系的优化

为建立农杆菌介导的高效小麦遗传转化体系,分析比较了不同小麦栽培品种、不同培养处理条件下的愈伤诱导、分化及转化效率。结果表明:2个长江中下游主推小麦品种扬麦158和华麦13的幼胚愈伤诱导没有差异,但扬麦158形成的胚性愈伤多、分化率及转化率高于华麦13,是优良的农杆菌介导的遗传转化受体基因型。预培养20d的愈伤转化率最高,高渗处理可进一步提高转化率。获得的T0、T1代转基因植株,经PCR分析鉴定,表明外源基因已经整合到小麦基因组中。     

农杆菌介导小麦成熟胚体系的优化

针对转基因小麦成熟胚转化体系转化效率低,从提高成熟胚愈伤组织质量入手,调节小麦的基因型、成熟胚的培养时间、菌液浓度、侵染时间以及愈伤组织大小几个因素,提高成熟胚转化体系的转化效率;通过农杆菌介导,将目的基因转入到受体小麦成熟胚诱导的愈伤中,利用gus检测的方法检验转化效率;继代360d、自然生长5mm大小的受体小麦品种扬麦10,在菌液浓度OD600为0.8,侵染40min下,gus基因表达率达50%左右,接近幼胚的gus基因表达率。通过对体系的几个因素的调节,提高了农杆菌介导成熟胚转化体系的效率。     

基因枪介导大麦基因转化体系的建立

为了进一步提高基因枪转化效率，研究建立了以澳大利亚品种Franklin幼胚为受体的高效基因枪介导转化体系。结果表明，经愈伤组织诱导、筛选培养，从519块愈伤组织中获得16株再生苗，植株再生率高达3．0％。对长势良好的9株再生苗除草剂抗性检测和目的基因的PCR、PCR-Southern检测证实7株为转基因植株，并经过对外源基因(TrxS)表达活性检测表明，转基因大麦中Trxh的活性是CK的3．3倍，为基因枪高效转化提供了成功的证据。     

蝴蝶兰组织培养与基因工程育种研究进展

综述了利用种子、花梗芽作为外植体通过愈伤组织、体细胞胚P、LB、原生质体途径再生植株技术以及基因枪和农杆菌介导的遗传转化体系建立的研究成果。     

小麦幼胚愈伤组织的遗传转化

将从水稻中提取的抗性调节转录因子OsDREB2.2基因,通过农杆菌介导进入小麦组织细胞内的方法,培育筛选稳定遗传的植株,使小麦中的一系列抗性基因得以表达,从而培育出抗逆性强的小麦新品种。采用河北农业大学自主培育的小麦新品种河农825、河农827、河农831等为试验材料,以各自幼胚为外植体,诱导的愈伤侵染农杆菌后,获得的抗性愈伤组织数平均为170.44、分化愈伤数平均为24.56、抗性芽与转化幼胚总数的比例平均为0.96%。表明本研究中采用的愈伤组织诱导、农杆菌侵染和植株再生条件是适宜的。     

微弹轰击小麦幼胚愈伤组织的影响因素研究

【目的】优化小麦基因枪转化技术体系,为提高小麦基因枪转化效率提供参考。【方法】以小偃22为材料,采用基因枪法分析小麦幼胚愈伤组织诱导时间、微弹轰击金粉用量及筛选分化培养基类型对基因枪遗传转化频率的影响,并对转化植株进行了检测。【结果】在相同条件下,小麦幼胚经过9d的愈伤组织诱导时再生植株率最高,达到4.24%;同一条件下,金粉用量为60μg/枪的再生植株率最高,达到3.90%;使用1/2MS培养基添加NAA1.0mg/L和KT 1.0mg/L进行转化细胞筛选与分化的效果最好,再生植株率为3.72%;对转化抗性再生植株的特异PCR检测表明,目的基因已整合到小麦染色体组中。【结论】小麦幼胚通过9d的愈伤组织诱导,基因枪轰击金粉用量为60μg/枪,使用筛选分化培养基1/2MS+KT 1.0mg/L+NAA 1.0mg/L+双丙氨膦2.0mg/L+蔗糖30g/L+Ag 5.0g/L进行转化细胞的筛选与分化,可获得较高的抗性再生植株率。     

农杆菌介导转化愈伤组织获得抗除草剂转基因玉米植株

对4个玉米基因型Q31×Z31、Q31×Z3、Z3、B73胚性愈伤组织进行农杆菌介导基因转化,根据Gus基因表达水平,研究了影响农杆菌介导遗传转化玉米愈伤组织的因素。结果表明,在选用的玉米基因型中,不同基因型转化效率存在显著差异,其中Q31×Z31、Q31×Z3、B73转化效率较高,Z3较低。农杆菌菌液浓度（OD600）为0．4～0．6、侵染时间为10min、23℃暗培养3d是较佳转化条件。通过农杆菌介导遗传转化,获得再生玉米植株,并对再生植株离体叶片进行除草剂抗性检测,发现转基因再生植株叶片可以抵抗200mg／L Basra。     

基因枪介导的转PYL5基因小麦的获得与鉴定

【目的】通过基因枪介导共转化,获得转拟南芥抗旱基因PYL5的小麦植株,为转基因小麦的抗旱功能研究奠定基础。【方法】以小麦品种西农889、绵阳19和宁春16为供试材料,通过基因枪介导法将诱导型启动子Rd29A启动的PYL5基因和筛选标记基因Bar共转化到小麦幼胚愈伤组织中,经过除草剂PPT(Phosphinothricin)筛选和愈伤组织分化,获得再生植株。根据目标基因PYL5和Bar基因序列分别设计特异引物,对移栽成活的小麦T0代再生植株进行基因特异性PCR检测。【结果】采用基因枪分别轰击西农889的1800个、绵阳19的800个和宁春16的800个幼胚愈伤组织,经过筛选和分化分别获得了9,5和14株小麦再生植株;对转基因小麦T0代再生植株的基因特异性PCR检测结果表明,西农889、绵阳19和宁春16 Bar基因的转化率分别为0.280%,0.500%和0.750%,PYL5基因的转化率分别为0.110%,0.125%和0.500%,Bar和PYL5基因的共转化率分别为0.110%,0.125%和0.500%。【结论】PYL5基因成功转入到了小麦品种西农889、绵阳19和宁春16中。     

水稻规模化转基因技术体系构建与应用

水稻作为重要的粮食作物和遗传转化的模式植物,其遗传转化一直受到广泛重视。自世界首例转基因水稻于1988年获得成功以来,水稻遗传转化技术体系迅猛发展,尤其是1994年首次通过农杆菌介导实现对粳稻的高频转化,经过近20年的发展,水稻遗传转化技术体系已经比较完善。目前,应用于水稻中的转基因技术主要包括基因枪介导法和农杆菌介导法,一些实验室也采用花粉管通道法、电击法、PEG转化法等。其中,农杆菌介导的转基因方法以其低成本、易操作、转化效率高、单位点插入比例高、后代表达稳定等特点已经成为水稻转化的主流方法,约占水稻转基因报道总数的80%以上。虽然国内外刊物时有转基因方法改进的报道,但是由于种种原因,水稻的转化还受一些因素的限制,例如部分粳稻品种和籼稻受基因型的限制十分明显,转基因效率普遍较低,严重制约了转基因技术在水稻生产中的应用;某些转基因程序过于繁琐,耗时长,成本高,不但导致效率低,而且长时间的组织培养诱发逆转座子转座引起无性系变异干扰了功能研究和育种工作。因此,迫切需要建立高效、安全、规模化和标准化的水稻转基因技术体系。文章综述了国内外水稻转化技术的发展历程,重点回顾了近5年中国水稻规模化转基因技术研究进展,包括围绕不同水稻基因型高效转化体系优化及建立,对影响农杆菌转化效率及植株分化频率等诸多因素如水稻基因型、外植体类型、农杆菌菌株和质粒载体、培养基组分、共培养时间、侵染方式等方面的研究和探索。整合国内外已有研究结果进行技术集成创新,分别以粳稻和籼稻成熟胚、幼胚为外植体,采用农杆菌转化方法,通过优化受体材料和愈伤状态、农杆菌侵染浓度和分化温湿度、工艺流程标准化等多种组分,突破了成熟胚分化难的技术瓶颈,整合了无选择标记等安全转基因技术,实现了粳稻和部分籼稻转化技术的标准化和工厂化,初步建立了安全、高效、规模化水稻转基因技术体系。但与国际先进水平相比,尤其与一些跨国生物技术公司相比,在转化规模和转化效率方面仍然存在较大差距。认为安全、高效、规模化是转基因水稻新品种培育和产业化的重大技术瓶颈。建立水稻主栽品种快速、高效、稳定的转化系统,开发安全型转化技术,开展多基因、大片段基因转化,实现转基因的定点整合和时空控制表达等是水稻转基因技术的发展趋势,针对水稻规模化转基因技术体系存在的问题,提出了相应的对策,对于促进转基因水稻新品种培育和功能基因组学研究具有一定参考价值。     

Regular Production of Transgenic Wheat Mediated by Agrobacterium tumefaciens

Wheat is the number one crop both in acreage and total yield in the world. Therefore, it is very important to improve wheat by gene engineering techniques even though it belongs to the plants insensitive to gene transformation, especially to Agrobacterium-mediated transformation. Wheat immature embryos of 1.0-1.5mm in size, C58c1 of Agrobacterium strain harboring pPTN249, pPTN270, pPTN254, and pSIS-GFP respectively (all the vectors contain the aphA selectable gene driven by enhanced 35S promoter and a target gene controlled by ubi promoter or E35S promoter), AB medium for Agrobacterium activate culture, WCC medium for co-culture, were used in this study. The embryos with 4 days of pre-culture were transferred onto selection medium with 10mg/L geneticin, 50mg/L ticarcillin, 50mg/L vancomycin, and 50mg/L cefotaxine after 30 minutes of infection and 2 days of co-cultivation with Agrobacterium. Followed callus production,shoot regeneration on selection medium, 114 resistant plantlets were obtained from 10 transformation experiments of four genotypes. By nptⅡ ELISA (nptⅡ enzyme assay), PCR, Southern blot and leaf bleach,29 positive plants were identified from two genotypes of Bobwhite and Yanglmai 10, with an average transformation efficiency of 0.82 %. The result tested by Southern blot also showed that the transgenic plants with single- copy integration of target gene took 65.52% among total positive plants. The ELISA value of transgenic plant was also related to the copies of alien DNA integrating into wheat chromosomes, the transgenic plants with single copy integration giving higher ELISA value than the ones with 2 or 3 copies integration.     

转基因抗穗发芽小麦的获得

以易穗发芽小麦幼胚为受体,用基因枪法对TrxS反义基因(目的基因)和Bar基因(标记基因)进行了共转化;通过对轰击后的小麦幼胚进行愈伤组织诱导、胚性愈伤组织分化和生根培养,获得再生植株;经分子检测证实在3个受体材料上获得转基因再生植株和可遗传的转基因后代.通过培养皿籽粒发芽试验、离体整穗保湿发芽试验和温室模拟降雨穗发芽试验,均证明转基因后代材料具有延缓籽粒发芽和抗穗发芽的特性.     

小麦大龄幼胚再生性能改进与农杆菌转化

 【目的】小麦幼胚再生率与幼胚大小关系密切,改进小麦大龄幼胚再生性能促进小麦转基因研究。【方法】以18个普通小麦基因型和5个硬粒小麦基因型为材料,对其开花授粉后15—17 d的大龄幼胚进行破碎处理、组织培养和农杆菌转化,对转化后的幼胚组织和获得的抗性再生植株分别进行组织化学染色检测和PCR检测。【结果】大龄幼胚培养2 d后破碎处理的再生率为18.2%,显著高于完整胚对照(.7%),培养2 d后进行破碎处理的再生效果高于4和6 d后破碎处理;不同基因型小麦大龄幼胚破碎处理后再生率为16.9%—46.7%,其中,Bobwhite和中8423大龄幼胚再生率达到了40%以上;大龄幼胚破碎后在弱光条件下培养,再生率进一步提高,较对照(完整胚黑暗培养)提高5.4%—47.4%;农杆菌侵染后GUS瞬时表达率为0—76.7%,其中科农199高达76.7%,其次为Verry(64.4%)和Alondra(47.2%);经PCR检测,农杆菌转化小麦大龄破碎幼胚获得了候选转基因植株。【结论】破碎处理和弱光培养显著提高了小麦大龄幼胚再生率,比对照提高5—10倍;科农199、Verry和Alondra大龄幼胚对农杆菌侵染比较敏感,适宜作为农杆菌转化的受体材料;农杆菌转化小麦大龄幼胚可以获得转基因植株。     

基因枪法获得GNA转基因小麦植株的研究

 以小麦品种京 411作为基因枪转化的靶材料 ,取其未成熟胚诱导愈伤组织 ,经过 10 d左右培养后 ,用含有雪花莲凝集素 (Galanthus nivalis agglutinin ,GNA)和 bar基因的质粒 p BI12 1- 2轰击 80 0个胚性愈伤组织 ,在含有4mg/ L Basta溶液的培养基上进行筛选 ,分化及生根培养 ,获得 6 7棵再生植株。田间涂抹 Basta溶液 (5 0、75 m g/ L)检测和接麦蚜实验 ,提取转基因植株基因组 DNA,用扩增 GNA基因的引物经 PCR扩增 Southern杂交 ,结果表明利用基因枪转化已从 T2 代获得了 8株含有编码 bar/ GNA基因的转基因植株。     

基因枪介导转hpa99基因小麦的获得和检测

为了探究来源于水稻细条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)的hpa99基因改良小麦抗赤霉病的可行性,以小麦幼胚诱导的愈伤组织为转化受体,以磷酸甘露糖异构酶(phosphomannose isomerase,PMI)作为选择标记,通过基因枪法将带有hpa99基因的表达质粒AF234296导入普通小麦品种山农15。2～3次PMI筛选后,获得38株再生植株。通过氯酚红(chlorophenol red,CPR)染色以及PMI基因和目的基因hpa99的PCR检测,获得7株阳性植株,转化率为0.108%。结果表明,hpa99已整合到小麦基因组中,获得了无抗生素标记基因的转基因小麦。     

Improvement of Plant Regeneration from Immature Embryos of Wheat Infected by Agrobacterium tumefaciens

Wheat, one of the most important food crops, has been extensively studied with respects to plant regeneration and transformation employing the immature embryos as recipient tissues. However, the transformed tissues often become severely necrotic after co-cultivation with Agrobacterium, which is one of the major obstacles in gone delivery. In this study, wheat varieties CB037, Kenong 199, Xinchun 9, Lunxuan 987, and Shi 4185 showed desirable culture potential or high infection ability in Agrobacterium-mediated transformation. Similarly, optimal regeneration conditions were determined by testing their ability to inhibit the cell necrosis and cell death phenotype. Two auxins of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D) and 3,6-dichloro-o-anisic acid (dicamba) were evaluated for highly significant effect on both callus and plantlet production, although they were genotype-dependent in wheat. Substitution of 2,4-D by dicamba enhanced the growth and regeneration ability of callus from the immature embryos of most genotypes tested. The callus growth state couldn't be modified by adding antioxidants such as ascorbic acid, cysteine, and silver nitrate or organic additives such as thiamine HCl and asparagine to the media. On the contrary, the best tissue statement and plant regeneration was achieved by employing the media containing the simplest MS (Murashige and Skoog) components and dicamba without organic components and vitamins. Thereby, our results are thought to inhibit wheat cell necrosis effectively and suggested to be used for more wheat genotypes.     

优良小麦转基因受体品种的筛选及成熟胚半胚培养的研究

为了筛选具有良好组织培养特性的优良小麦品种作为转基因受体,使转基因小麦能尽快得到应用,对4个小麦品种的幼胚和成熟胚以及7个小麦品系的成熟胚进行离体培养,考察其组织培养特性.结果表明,11个品种(系)的成熟胚成愈率都达90%以上,但不同成熟胚来源的愈伤组织的植株再生率存在很大差异:7个小麦品系的植株再生率都低于20%,而4个小麦品种的植株再生率都达35%以上,幼胚成愈率及植株再生率都分别达90%和62%以上.该研究为小麦的遗传转化提供了几个新的优良受体品种.该研究进行成熟胚培养时,采用半胚培养的方式,一方面有效地克服了成熟胚在诱导培养基上直接萌发的现象,另一方面提高了成熟胚来源的愈伤组织分化为多苗的能力.该再生体系可作为小麦胚培养的参考.     

Study on the Obtaining of Transgenic Wheat with GNA Alien Gene by Biolistic Particle

The immature embryos of wheat plants, cv. Jing 411, 12 - 14 days after pollination, were cultured on SD2 medium for callus induction. After 10 days culture, 800 wheat calli were bombarded by biolistic particle coated with theDNA of plasmid pBI121-2 harboring both Galanthus nivalis agglutinin gene and bar gene. 67 green plants were finally regenerated from the bombardment calli on selection medium containing 4mg/L Basta. The results of bioassay by both inoculating wheat aphids onto the plants and applying Basta solution of 50 mg/L and 75 mg/L onto the wheat leaves in the field, and the molecular analysis, such as PCR and Southern blotting, indicated that 8 T2 plants contaning the target genes were obtained.     

普通小麦基因转化中良好受体系统的建立

对影响小麦幼胚愈伤组织高频率再分化的条件进行了研究。结果表明,暗培养条件下诱导的小麦幼胚愈伤组织的再分化频率显著高于散光和2000lx光照条件;大田生长的小麦比温室盆栽小麦的幼胚脱分化和再分化频率高。小麦主茎穗部的幼胚组织脱分化和再分化特性显著高于小麦分蘖茎穗部的幼胚组织。不同年份、不同基因型小麦品种,及不同胚龄幼胚组织的脱分化和再分化特性有一定差异。通过诸多因素的优化和最适幼胚组织的选择,可建立小麦基因转化中不依赖于基因型的良好受体系统。