转基因苜蓿研究现状及商业化前景

综述了转基因技术在苜蓿改良中的应用研究进展和取得的成绩,如改善了苜蓿的品质、抗逆性、抗虫害、抗除草剂、抗病性等;讨论了转基因苜蓿巨大的商业化潜力;指出了在期望利益的同时,应注意评估转基因苜蓿的生物安全问题和商业化过程中存在的其他问题。     

转基因苜蓿研究的现状和前景

简要综述了紫花苜蓿转基因研究的现状,介绍了外源基因转化苜蓿和构建转基因苜蓿植株的手段以及转基因苜蓿研究中的常见问题,展望了转基因苜蓿应用的前景,讨论了苜蓿转基因育种中的生物安全问题。     

水稻金属硫蛋白基因(rgMT)遗传转化的紫花苜蓿耐盐性分析

采用根癌农杆菌介导法将从水稻(Oryza sativa)中克隆出的一个金属硫蛋白基因(rgMT)转化到紫花苜蓿(Medicago sativa)品种"农菁1号"中,经PCR和Northern blot技术对获得的抗性植株进行了检测,证明rgMT基因已整合到苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。以野生型苜蓿为对照,对获得的转基因苜蓿株系在不同浓度NaCl、NaHCO3胁迫下的表型和生理指标测定发现,NaCl、NaHCO3胁迫处理后,野生型苜蓿受胁迫严重甚至死亡,转基因苜蓿受胁迫较轻。转基因苜蓿的脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性显著高于野生型(P0.05),细胞膜透性显著低于野生型,野生型苜蓿叶片中积累的过氧化氢高于转基因苜蓿的叶片中积累的过氧化氢。研究结果表明,rgMT基因已在苜蓿中表达,并且提高了转基因苜蓿的耐盐性。     

苜蓿转基因的研究现状和前景

综述了苜蓿转基因研究的现状,介绍了转基因苜蓿研究中的常见问题,展望了转基因苜蓿的应用前景.     

转 GsGST13/SCMRP 基因双价苜蓿的耐盐性分析简

 本研究是将从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选得到的GsGST13 基因和采用生物信息学方法改造的高甲硫氨酸蛋白基因SCMRP 构建成双价植物表达载体,通过农杆菌介导法转化农菁１号苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对其中２个转基因苜蓿株系进行耐盐性分析及氨基酸组分分析。结果显示,转基因苜蓿具有较强的耐盐性,表现为随着盐浓度的升高,野生型苜蓿盐害不断加重,生长发育受抑制,叶片逐渐变黄、卷曲、萎蔫,而转基因苜蓿只受到轻微影响,仍能正常生长。转基因株系的丙二醛含量和过氧化氢含量显著低于非转基因株系（P＜０．０５）,而株高,鲜重,ＧＳＴ 活性和ＳＯＤ 活性显著高于非转基因对照（P ＜０．０５,P ＜０．０１）;同时株系Ｇ１６和Ｇ５０的含硫氨基酸含量分别比野生型植株提高了０．５７％ 和０．５２％。说明超量表达GsGST13 ／SCMRP 基因增强了苜蓿的耐盐性,并提高了含硫氨基酸含量。     

盐胁迫对苜蓿叶绿素、甜菜碱含量和细胞膜透性的影响

通过在不同盐胁迫下,对转基因苜蓿Medicago sativa和非转基因苜蓿的叶绿素含量、甜菜碱含量和细胞膜相对透性的变化趋势进行研究发现,随着盐浓度的变化,苜蓿体内叶绿素含量、甜菜碱含量和细胞膜相对透性都有明显的变化趋势,其中叶绿素和甜菜碱的含量呈现增长趋势,而细胞膜相对透性呈下降趋势。试验表明,在逆境胁迫下,苜蓿通过一系列的生理机制变化以适应环境变化,减轻伤害,如维持较高水平的叶绿素含量、甜菜碱含量以及较低的细胞膜相对透性。分析对比表明,转基因苜蓿耐盐性优于非转基因苜蓿。     

转基因苜蓿对土壤微生物的影响

采用传统的平板计数法和PCR凝胶电泳技术,在大田栽培条件下,以转BADH基因苜蓿和非转基因苜蓿为材料,于2009年和2010年连续2年测定苜蓿根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化,并对外源基因是否转移到土壤微生物中的可能性进行检测分析。结果表明,在不同年份和不同月份转基因植株与非转基因植株根部土壤3大类微生物(细菌、放线菌和真菌)数量变化趋势一致;二者根部土壤3大类微生物数量无显著差异,2年间转基因苜蓿的土壤3大类微生物数量无显著差异;并利用BADH基因特异引物对土样的总DNA,以及菌株DNA进行PCR扩增,均未检测到外源基因扩增产物。初步研究结果表明,转基因苜蓿对土壤微生物系统尚没有明显的影响。     

GsCRCK基因转化农菁1号苜蓿及其耐盐性分析

GsCRCK基因是参与胁迫早期应答的钙/钙调素调控的受体类蛋白激酶基因,研究发现GsCRCK正向调控拟南芥对NaCl和ABA胁迫的耐性,将耐盐蛋白激酶基因GsCRCK转化苜蓿,对于增强苜蓿的耐盐性具有重要的现实意义。本研究采用农杆菌介导法将其转入农菁1号苜蓿,获得大量抗性植株。经 PCR和RT-PCR检测证明GsCRCK基因已整合到农菁1号苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。对获得的2个转基因株系进行耐盐性分析,在300 mmol/L NaCl条件下进行胁迫处理,测定处理0,3,6,9,12,15 d后的质膜透性、丙二醛(MDA)和叶绿素(Chl)含量,以及胁迫15 d时的SOD活性;并统计400 mmol/L NaCl处理15 d时各株系的死亡率。结果显示,300 mmol/L 高盐胁迫15 d后转基因苜蓿仍能正常生长,而野生型苜蓿则遭受盐害严重;转基因苜蓿的相对电导率极显著低于野生型,MDA含量也显著低于野生型,而Chl含量和SOD活性都显著高于野生型;在400 mmol/L NaCl处理下,2个转基因株系的死亡率分别为13.33%和10.00%,明显低于野生型植株(63.33%)。表明GsCRCK基因的导入提高了转基因苜蓿的耐盐性。     

GsCRCK 基因转化农菁１号苜蓿及其耐盐性分析

 GsCRCK 基因是参与胁迫早期应答的钙／钙调素调控的受体类蛋白激酶基因,研究发现GsCRCK  正向调控拟 南芥对ＮａＣｌ和ＡＢＡ 胁迫的耐性,将耐盐蛋白激酶基因犌狊犆犚犆犓转化苜蓿,对于增强苜蓿的耐盐性具有重要的现 实意义。本研究采用农杆菌介导法将其转入农菁１号苜蓿,获得大量抗性植株。经ＰＣＲ 和ＲＴ－ＰＣＲ 检测证明 GsCRCK  基因已整合到农菁１号苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。对获得的２ 个转基因株系进行耐盐 性分析,在３００ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ条件下进行胁迫处理,测定处理０,３,６,９,１２,１５ｄ后的质膜透性、丙二醛（ＭＤＡ）和叶 绿素（Ｃｈｌ）含量,以及胁迫１５ｄ时的ＳＯＤ 活性;并统计４００ ｍｍｏｌ／Ｌ ＮａＣｌ处理１５ｄ时各株系的死亡率。结果显 示,３００ｍｍｏｌ／Ｌ 高盐胁迫１５ｄ后转基因苜蓿仍能正常生长,而野生型苜蓿则遭受盐害严重;转基因苜蓿的相对电 导率极显著低于野生型,ＭＤＡ 含量也显著低于野生型,而Ｃｈｌ含量和ＳＯＤ 活性都显著高于野生型;在４００ ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ处理下,２个转基因株系的死亡率分别为１３．３３％和１０．００％,明显低于野生型植株（６３．３３％）。表明 GsCRCK 基因的导入提高了转基因苜蓿的耐盐性。     

转OvBAN/bar双价基因的紫花苜蓿对虫蚀及除草剂的耐受性分析

以"甘农3号"紫花苜蓿为受体,利用农杆菌介导法导入双价基因OvBAN/bar,通过PCR检测和Southern杂交分析表明,4个转基因株系含有目的基因且均出现杂交条带,其中2个株系为单拷贝,1个株系为双拷贝,1个株系为三拷贝;对获得的4株转基因苜蓿进行qRT-PCR分析表明,具有三拷贝数的1个转基因株系OvBAN基因的表达量最高,其次为双拷贝数的2个转基因株系,并且这些株系的花青素还原酶活性及缩合单宁含量均显著高于野生型苜蓿。以过量表达OvBAN基因的3株转基因苜蓿为试验材料,进行抗蚜性和除草剂耐受性分析。结果表明,与野生型苜蓿相比,转OvBAN/bar基因苜蓿对苜蓿蚜都具有较好的抗性,蚜虫抑制率为78%~93%;用0.5%的市售草铵膦喷施各株系,10d后各转基因株系除个别叶片枯萎死亡,其他叶片及茎秆生长状况良好,而野生型苜蓿全部枯萎死亡,表明bar基因已整合到转基因苜蓿基因组中并稳定表达。综上所述,转OvBAN/bar基因紫花苜蓿表现出良好的抗虫性和除草剂耐受性。