细菌阿特拉津氯水解酶基因的功能及其应用

简要介绍了能降解除草剂阿特拉津的细菌的种类和它们的生物降解途径、阿特拉津氯水解酶的功能和定向进化的研究进展,以及阿特拉津氯水解酶基因atzA在污染土壤生物修复和转基因植物研究中的应用。     

检测转基因水稻中阿特拉津抗性表达的方法

用10种不同浓度的阿特拉津溶液对津稻107进行叶片涂抹处理,从而确定可以用产生药害的0．0’76％～0．190％浓度(W／V)的阿特拉津溶液检测转化植株对除草剂的抗性。用以上浓度范围的阿特拉津溶液涂抹处理津稻107转化植株,并对在此浓度下检测出的除草剂抗性和敏感的转化植株进行了PCR分析,结果表明,除草剂抗性鉴定结果与分子检测结果一致。因此可以利用浓度为0．076％～0．190％的阿特拉津溶液对早期转化株进行叶片涂抹法鉴定。     

表达细菌阿特拉津氯水解酶基因的转基因烟草对土壤中阿特拉津的生物降解

植物修复(Phytoremediation)技术是消除或减少土壤环境中有机污染物的重要手段.本研究采用植物转基因技术对土壤中除草剂阿特拉津的降解进行了探索.通过农杆菌介导将阿特拉津氯水解酶基因ADl-atzA转入烟草中,获得了转基因植株.T1代植株在浇灌了20 mg·L-1阿特拉津溶液的模拟污染土壤条件下生长45 d,抗性植株的RT-PCR结果证实叶片中阿特拉津氯水解酶基因得到正常转录,液相色谱质谱分析在叶片中检出阿特拉津的水解产物羟基阿特拉津.结果表明,用转基因植物修复阿特拉滓污染土壤是值得进一步探索的途径.     

农杆菌介导的水稻转化及bar基因稳定遗传

以秀水11、072和ZH9905的胚性愈伤组织为受体，通过农杆菌介导法将抗除草剂基因bar导入水稻基因组，经PCR、Southern杂交分析获得大量转基因植株。除草剂喷洒试验表明，转基因水稻对除草剂Basta具有高度的抗性。对R1代植株分析表明外源基因已遗传给后代，部分株系的分离比率符合3：1。对部分转基因水稻植株考察结果表明，部分转基因植株的农艺性状与亲本相似，但育性下降。     

农杆菌介导的水稻基因转化

以水稻的两个亚种籼稻和粳稻作为受体,比较了不同外值体、vir诱导物等对根癌农杆菌转化的影响,建立了农杆菌介导的水稻高效转基因实验体系。依据该体系,以粳籼DREW的幼愈伤组织和籼稻D汕B的幼穗愈伤组织为受体,经农杆菌AGL1／pCAMBIA1301转化后,获得了超过50%的潮霉素抗性愈伤筛选率,并获得再生植株。     

农杆菌介导的GLgcTM基因在水稻中的遗传转化

腺嘌呤二磷酸葡萄糖酸化酶（ＧＬｇｃ＾ＴＭ）是植物淀粉生物合成过程中一个起关键性调节作用的酶。应用农杆菌介导 ，将外源ＧＬｇｃ＾ＴＭ基因导入粳稻软米愈伤组织中，通过愈伤组织的预培养，农杆菌的预培养，酚类化合物的使用及抗生素种类、浓度的选择等方法，有效地提高了抗性愈伤组织的形成率及再分化率，并获得了转基因植株。经ＰＣＲ检测，初步证实了将目的基因整合到受体植物的基因组中。     

提高根癌农杆菌介导水稻遗传转化频率的研究

以15个籼、粳稻栽培品种作材料,研究了农杆菌转化水稻幼胚愈伤组织频率的一些影响因素。结果表明:NB培养基适用于各种基因型的水稻幼胚培养,愈伤组织与农杆菌共培养时间以3d为宜,而CCS培养基则适合于水稻转化愈伤组织的筛选培养。用羧苄青霉素抑制农杆菌效果优于头孢霉素,其适宜浓度为250～400mg/L,而潮霉素的筛选压以25～50mg/L较为合适。此研究通过优化各种转化因子,已从供试的15个品种中获得了14个品种的水稻转基因植株。     

节杆菌AD26的分离鉴定及其与假单胞菌ADP对阿特拉津的联合降解

用富集培养法,从农药厂的工业废水中分离到高效降解除草剂阿特拉津的AD26菌株,通过16S rRNA基因序列分析,该菌株被鉴定为节杆菌(A rthrobacter sp.).降解基因的PCR分析表明,AD26含有阿特拉津降解基因trzN和atzBC,它能以阿特拉津为唯一氮源、蔗糖或柠檬酸钠为碳源生长,将阿特拉津降解成氰尿酸,降解速度快但降解不完全.假单胞菌(Pseudomonas sp.)ADP是Waekea实验室分离的阿特拉津降解菌株,含有阿特拉津降解基因atzABCDEF,能以阿特拉津为唯一氮源、柠檬酸钠为碳源(不能以蔗糖为碳源)生长.将阿特拉津降解成NH3,和CO2,降解完全但降解速度慢.在阿特拉津浓度为200 mg·L-1的无机盐培养基中进行的AD26和ADP混合培养表明,它们对阿特拉津的降解发生了互补和增强作用,两个菌株能在以阿特拉津为唯一氮源、蔗糖为碳源的培养基中生长,而且生长和降解速率都好于单个菌株,培养72 h后阿特拉津去除率达到99.9%,其中76.7%的阿特拉津被降解成NH3和CO2.这表明由节杆菌AD26和假单胞菌ADP组成的混合菌株在阿特拉津废水处理和污染土壤的生物修复中有很好的应用潜力.     

根癌农杆菌介导反义蜡质基因的水稻遗传转化

通过根癌农杆菌介导法.将水稻反义蜡质基因导入6个水稻品种(系)幼胚的愈伤组织.这些愈伤组织经连续两次25～50mg/L潮霉素抗性筛选,获得抗性愈伤组织的转化频率为30.75%～59.09%,经分化培养,不同品种的绿苗转化频率分别为3.85%～8.97%.分化成苗的植株经GUS检测,80%以上的植株叶片呈阳性反应,显示蓝色.部分呈阴性反应的植株经PCR检测,也能扩增出外源基因相应的DNA片断,结果证明外源基因已整合到转基因植株中.     

Agrobacterium-mediated Transformation of Rice (Oryza sativa L.) with Atrazine Chlorohydrolase Gene (atzA)

Atrazine chlorohydrolase gene (atzA) was cloned from Arthrobacter sp. AD1. A plant expression plasmid was constructed under the control of CaMV35s promoter and was used in rice transformation. The target gene was successfully introduced into mature embryos of a japonica rice cultivar Jindao 107 by Agrobacterium- mediated transformation and hundreds of transgenic plants were obtained. The exogenous atzA gene in the transgenic plants that expressed atrazine resistance was confirmed by Southern blot hybridization. The resistance experiments by spraying transgenic rice plants with 0.133% atrazine shown that most of the transgenic rice plants exhibited the resistance to herbicide atrazine. The segregation of exogenous atzA gene in T1 progeny corresponded to the Mendelian ratio.     

水稻生长发育与产量性状基因克隆研究进展

全球面临人口膨胀和资源缺乏的双重压力,急需通过改良农作物品种来增加粮食产量。水稻是重要的粮食作物,具有基因组小、与其他谷类作物共线性高等特点,是禾本科作物的模式植物。植物的生长发育是获得产量的物质基础,目前已经克隆了一些水稻重要农艺性状基因,涉及的性状包括株高、分蘖、花期、育性、产量、稻米品质及抗逆性等。控制水稻生长发育的基因和产量性状基因的克隆,加深了对水稻生长发育的分子机制的理解,深化了对水稻产量形成的生物学机制的认识,并为今后利用这些基因进行品种分子改良提供了物质基础。     

水稻短宽粒基因SWG1的图位克隆

【目的】水稻产量由单位面积有效穗数、每穗粒数和粒重3个因素构成,其中,粒重主要由水稻的籽粒形态决定。筛选和鉴定新的粒型突变材料和基因,可为产量性状的分子设计育种奠定基础。【方法】在籼稻保持系西大1B(XD1B)的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体中鉴定到一个短宽粒突变体short and widen grain 1(swg1);分析籽粒形态和其他农艺性状,并对颖壳进行组织细胞学观察分析;运用BSA法进行基因定位;通过遗传互补试验确定候选基因;采用qRT-PCR分析该基因的表达模式及其他粒型相关基因和细胞发育基因的表达水平。【结果】农艺性状分析发现,与野生型相比,swg1突变体粒长显著降低,粒宽显著增加,表现出短宽粒的表型;进一步组织和细胞学分析,发现突变体颖壳纵向细胞变短是粒长变短的主要原因,而粒宽增加是由于颖壳横向细胞数目和细胞大小同时增加。遗传分析结果表明,该突变性状受隐性单基因控制,通过图位克隆与遗传互补验证,确定候选基因为LOC＿Os07g42410,编码一个植物特异转录因子。qRT-PCR分析发现该基因表达无明显的组织特异性,在茎、叶、幼穗中表达强烈。通过对已知粒型相关基因、细胞...     

硝酸银在水稻农杆菌转化中的作用

以籼稻、粳稻两种类型的成熟种子为外植体研究了不同浓度的AgNO3在水稻农杆菌转化中的作用。结果表明，在农杆菌转化前添加AgNO3可以提高愈伤组织诱导率，最适浓度为8～10mg／L，但对愈伤组织的分化没有明显促进作用；转化后添加低浓度的AgNO3可以减轻愈伤组织的褐化，提高抗性愈伤率和绿苗分化率，最适浓度为2-8mg／L。同时发现，无论是转化前还是转化后，添加高浓度的AgNO3对水稻愈伤组织的分化均具有毒害作用。     

花粉管介导的转抗冻蛋白基因(AFP)水稻

低温和冷害在世界范围内广泛发生,对水稻的产量和品质造成严重影响。创造和培育具有强耐低温特性的水稻品种,对提高水稻产量具有重要的意义。本研究将从胡萝卜中克隆的抗冻蛋白基因(AFP)构建到植物表达载体pB I121(pB I121∶AFP)后,利用花粉管通道法将其转入籼稻品种NR158,获得了转基因后代。对T3代和T4代转基因植株的苗期耐冷性鉴定和PCR鉴定结果表明,部分转基因植株后代已经整合并且AFP基因得到了表达,获得了不同程度的耐低温性。     

水稻白化转绿突变体v13(t)的生理特性和基因定位

 【目的】在温敏型白化转绿突变体v13(t)的表型特征鉴定的基础上,对其控制基因V13(t)进行精细定位。【方法】在籼稻品种9311中获得一个白化转绿自然突变体,并对其进行表型特征、温度敏感临界值的确定,同时对不同温度下叶片中叶绿体的超微结构进行观察,并以v13(t)与武运粳7号的正反交F₂群体对其进行遗传分析和基因的精细定位。【结果】在低温（<26℃）条件下,v13(t)前3张叶片均表现为白色,只有叶尖和叶鞘表现出少许绿色,以后逐渐死亡;在28℃条件下,1—3张叶片抽出时叶尖和边缘表现为白色,以后逐渐转绿;在30℃条件下,叶片表现正常。遗传分析表明,该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制,利用SSR分子标记将V13(t)初步定位在水稻第5染色体上的RM3638与RM459标记之间,其遗传距离分别为3.2和0.5 cM。进一步利用已公布的SSR标记和新发展的InDel标记将V13(t)定位在InDel5-11与InDel5-8之间的98.9 kb范围内,同时获得一个与V13(t)共分离的标记InDel5-2。【结论】白化转绿突变体v13(t)受1对隐性核基因V13(t)控制,V13(t)被定位在AC130729上约98.9 kb的物理距离区间内。     

水、陆稻根部性状的研究

选用来自日本、中国华北、东北、西北等地的粳型水稻品种8个和陆稻品种7个，在大田旱种和雾培条件下测其根系性状和叶片水势等。结果表明，在2种栽培条件下水、陆稻的根长、根数、根基粗、根中粗和根体积等性状相关显著；水、陆稻不同的品种间根系性状的差异均达极显著水平，陆稻品种的根比水稻品种的长、根的基部粗。陆稻品种的叶 片水势比水稻高，并且与根长、根基粗相关显著；水陆稻幼苗4叶期根基粗和灌浆期的根基粗相关极显著。因此水、陆稻苗期根基粗可以作苗期初步鉴定抗旱性的一种指标。     

水稻化感作用研究的新进展

对近年来水稻化感作用研究的新进展,包括化感作用的生物测试、化感物质的分离和鉴定、化感作用机理、化感作用的遗传及其分子生物学研究进行综合论述和评价。并对今后水稻化感作用的研究提出建议。     

转PEPC基因水稻接种固氮菌的效应

利用~(15)N-同位素技术研究转PEPC基因水稻及无PEPC基因水稻在接种不同固氮菌后的光合特性、产量性状和固氮能力的变化。结果表明:接种水稻联合固氮工程菌处理与未接种固氮菌处理相比,转PEPC基因水稻的PEPC活性、PS Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率均明显提高,生物学产量和经济产量也相应增加了38.08％和26.86％;与无PEPC基因水稻相比,转PEPC基因水稻能明显提高水稻联合固氮工程菌的固氮效率。这种水稻光合与固氮相互促进的机理值得深入研究。     

水稻类病斑突变体LM1基因的图位克隆

类病斑坏死突变体（lesion mimic mutant,LMM）是一类表型类似于植物过敏反应的突变体,对植物抵御外界病原菌浸染的抗病机理研究具有重有意义。以水稻突变体库中类病斑突变体lm1为材料,经图位克隆获得突变基因LM1,同时测定了相关生理指标。分析结果表明：与野生型相比,突变体叶片细胞中的丙二醛（MDA）积累水平明显升高,而叶绿素含量、Fv/Fm却显著低于野生型。遗传分析及精细定位显示,lm1突变体表型受一对隐性核基因LOC_Os12g16720控制,并将该基因命名为LM1,LM1位于水稻第12号染色体短臂的着丝粒附近,是SPL1的等位基因, 编码细胞色素P450单加氧酶;LM1突变导致其功能缺失,使植物体内活性氧得到累积,引发细胞程序性死亡并诱导病斑形成。