甘蔗抗虫转基因研究进展

甘蔗是世界最重要的糖料作物,但日益严重的虫害给甘蔗产量及品质造成了重大损失.目前甘蔗抗虫转基因育种已成为甘蔗抗虫育种最有效的途径之一.近年来,美国、澳大利亚、巴西、南非、古巴、泰国、印度、新加坡、中国及一些国际大型公司等都相继开展了甘蔗抗虫转基因研究,主要集中于转Bt基因、GNA基因、PI基因等甘蔗材料的筛选,并获得一批抗蔗茎螟的CryIA(b)转化植株、抗Chilo infuscatellus的转Cry1Ab基因甘蔗植株、抗绵蚜的转CNA基因甘蔗植株、抗甘蔗白螟的转PI基因甘蔗植株、抑制蛴螬幼虫生长的转PiⅡ和GNA基因甘蔗无性系G87、UP87及600多份转cry1C*基因甘蔗无性系,部分学者还对转Bt基因甘蔗植株的生理、抗虫性和农艺性状进行了研究.由于抗虫转基因甘蔗研究起步晚,受抗虫基因来源及知识产权保护等方面的限制,其研究进展缓慢,目前尚未培育出优良的甘蔗抗虫品种并推广种植.今后需对外源基因在转基因甘蔗无性后代中的整合、遗传表达特性及甲基化修饰等影响表达的各种因素进行综合研究,提高外源基因在甘蔗无性繁殖中遗传和表达的稳定性;此外,还需对抗虫转基因甘蔗的抗虫机理进行系统、深入的研究,为筛选出优良的、稳定遗传的抗虫甘蔗品种并在生产中推广应用提供理论依据和育种材料.     

CMV—Pf—CP基因表达载体的构建及转化西番莲（Passiflora edulis）的研究

以黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus,CMV)西番莲分离物的外壳蛋白基因（CMV－Pf-CP)为目的基因，插入pBI121质粒35S启动子后，构建了植物表达载体pBIC；以子叶和胚轴为外植体，初步建立了西番莲转基因体系，采用土壤根瘤农杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导法进行西番莲转化研究，获得了抗卡那霉的转基因再生植株。通过对所获得的再生植株进行PCR扩增检测，结果表明CMV－Pf-CP基因已导入西番莲植株中。     

水稻纹枯病菌遗传差异的初步研究

水稻纹枯病菌的遗传分化给病害的防治特别是抗病育种工作带来了很大的困难.为了确定水稻纹枯病菌的致病力分化与其遗传差异的相关性,对25个分离菌的致病力、可溶性蛋白电泳及由RAPD得到的DNA指纹图谱进行了分析.研究结果表明,不同菌株间存在明显的致病力分化.基于菌体的可溶性蛋白电泳及其聚类分析表明菌株的致病力分化与蛋白质谱带的多样性具有一定的相关性,但未达到显著相关水平; RAPD分析结果表明菌株间相似系数最高的达99%,最低的却只有47%,反映出该病原菌存在许多不同的遗传位点,蕴藏着很强的遗传变异潜能;此外,菌株在DNA水平上的差异与其可溶性蛋白分析反映的遗传差异具有一定程度的一致性.由此可见,水稻纹枯病菌的致病力分化与其遗传差异具有一定的相关性,反映出该病原菌的致病力分化是有遗传背景的.     

甘蔗钙依赖蛋白激酶基因克隆与序列分析

[目的]克隆甘蔗钙依赖蛋白激酶基因(ScCDPK1),为其功能解析和育种利用打下基础.[方法]根据甘蔗cDNA文库中的CDPK基因序列信息设计引物,利用RT-PCR克隆ScCDPK1基因,并采用在线生物信息学分析软件对其推导蛋白的理化性质、跨膜结构、信号肽及保守结构域等进行预测分析.[结果]克隆获得的ScCDPK1基因完整编码区大小1650 bp,编码549个氨基酸,相对分子量61.971 kD,等电点(pI)6.78,不稳定指数35.63.同源性和遗传进化树分析结果显示,ScCDPK1基因与小麦TaCPK7基因亲缘关系最近,同源性达88%;ScCDPK1蛋白与其他已知CDPK蛋白一致,具有CDPKs家族特有的4个保守区域(可变区、蛋白激酶区、自抑制区和钙离子结合区),其二级结构主要由α螺旋(42.80%)和无规则卷曲(32.97%)构成;蛋白功能分类预测结果显示,ScCDPK1蛋白是一种阳离子通道蛋白,可能参与植物胁迫应答、信号转导和翻译调控等生物反应.[结论]ScCDPK1基因编码的蛋白与其他已知CDPK蛋白一致,具有CDPKs家族特有的4个保守区域,是一种阳离子通道蛋白.     

甘蔗Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(ScP5CS)基因分离及其分析(英文)

以甘蔗品种ROC22为材料,待甘蔗生长至4～5叶期直接以25%PEG6000淋灌根部模拟水分胁迫。采用同源克隆与RT-PCR法从甘蔗叶片中得到甘蔗Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Saccharum officinarum L.Δ1-pyrroline-5-carboxy-late synthetase,ScP5CS)基因的编码区cDNA序列,其长度为2151 bp,为一个完整的ORF,编码716个氨基酸,GenBank注册号为EU005373。核苷酸序列与前人已注册的甘蔗P5CS(EF155655)相比,同源率达到98%,但推断编码的氨基酸同源率仅为92%。该基因具有P5CS共有的结构域与结合位点:Putative ATP-binding site;Putative leucine domains;Glu-5-kinase domain;Putative NADPH-binding domain;Conserved GSA-DH domain保守区,脯氨酸反馈抑制作用位点。与前人已注册的甘蔗P5CS基因氨基酸序列(ABM30223)比较,在γ-GK保守域(Glu-5-kinase domain)内氨基酸变化较大...     

甘蔗△^1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（ScP5CS）基因分离及其分析

以甘蔗品种ROC22为材料,待甘蔗生长至4～5叶期直接以25％PEG6000淋灌根部模拟水分胁迫。采用同源克隆与RT-PCR法从甘蔗叶片中得到甘蔗△^1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（Saccharum officinarum L．△^1-pyrroline-5-carboxy late synthetase,ScP5CS）基因的编码区cDNA序列,其长度为2151bp,为一个完整的ORF,编码716个氨基酸,GenBank注册号为EU005373。核苷酸序列与前人已注册的甘蔗P5CS（EF155655）相比,同源率达到98％,但推断编码的氨基酸同源率仅为92％。该基因具有P5CS共有的结构域与结合位点：Putative ATP-binding site;Putative leucine domains;Glu-5-kinase domain;Putative NADPH—binding domain;Conserved GSA—DH domain保守区,脯氨酸反馈抑制作用位点。与前人已注册的甘蔗P5CS基因氨基酸序列（ABM30223）比较,在γ-GK保守域（Glu-5-kinase domain）内氨基酸变化较大,而与水稻、小麦的相比,其变化较小。因此,推断为甘蔗P5CS基因家族中的一个新成员。     

普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)抗稻褐飞虱新基因的鉴定与利用

稻褐飞虱(BPH,NilaparvatalugensSt#l)是中国和世界稻区最严重的水稻害虫之一,发现和利用新抗性基因和进行抗性种质创新对于稻褐飞虱抗性品种的培育具有重要的意义。本研究进行了1200多份普通野生稻(OryzarufipogonGriff)种质对多种BPH生物型的抗性鉴定,获得了30份抗性资源,其中6份对分布于世界主要稻区的稻褐飞虱生物型1和2、孟加拉、湄公河(越南)、九龙江(越南)、潘特纳加(印度)等6种生物型或其中5种具有广谱高抗性。遗传分析证明了这些种质对BPH生物型2和九龙江生物型的抗性受2对重复作用隐性基因控制,对潘特纳加生物型的抗性受1对隐性基因控制,表明抗源对不同褐飞虱生物型具有不同的遗传机制。普通野生稻材料2183存在的2对隐性基因很可能是新发现的基因,因为在这些染色体区域还没报道有BPH抗性基因,这两对基因暂命名为bph18(t)和bph19(t)。研究总共培育出143份抗性创新种质和6份抗性品系或高产优质杂交水稻组合,这些优良的抗性创新种质为培育抗性新品种建立了坚实的基础。     

基于cDNA-SCoT差异显示的甘蔗应答水分胁迫基因表达谱分析

[目的]研究甘蔗应答水分胁迫差异基因表达,进一步探究甘蔗应答水分胁迫的分子机制,为开展甘蔗抗旱综合性遗传改良研究提供科学依据.[方法]选用GT11为材料,分别构建对照、干旱、复水3个处理总RNA混合池,使用cDNA-SCoT差异显示构建GT11伸长期应答水分胁迫的基因表达谱,筛选、分离TDFs进行测序,在NCBI数据库进行BLAST同源性检索,根据同源基因推测基因功能.[结果]通过42条SCoT引物筛选得到180个TDFs,有100个TDFs与NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,根据同源基因功能可分为14类:新陈代谢相关基因(11个)、能量代谢相关基因(12个)、运输途径相关基因(5个)、通信及信号转导相关基因(6个)、细胞循环及DNA加工相关基因(3个)、转录调控因子相关基因(3个)、蛋白质合成相关基因(17个)、蛋白质加工相关基因(1个)、结合功能蛋白相关基因(7个)、环境互作相关基因(3个)、转座子、毒性及质粒蛋白相关基因(5个)、细胞成分生物合成相关基因(1个)、防御相关基因(4个)和未知功能蛋白基因(22个).[结论]甘蔗应答水分胁迫调节途径具有多样性、复杂性、协调性和网络性;应用cDNA-SCoT差异显示筛选获得水分胁迫相关TDFs,可为进一步研究甘蔗应答水分调控途径的分子机理提供重要信息.     

广西水稻上嗜水小核菌的鉴定及系统发育研究

 从类似纹枯病的水稻病株上分离到一种在菌核形态上与纹枯病菌(Rhizoctonia solani)有明显差异的真菌,致病性测定结果表明该菌能侵染水稻、玉米和大豆。对该菌的显微形态、生物学特性以及核糖体DNA-ITS序列进行研究,结果表明该菌为嗜水小核菌(Sclerotium hydrophilum Sacc.)。病菌在30℃、pH为6~9条件下生长表现最佳,属硫胺素自养型菌;营养菌丝与立枯丝核菌相似,菌核球形或椭圆形,数量极多,其平均大小仅为386.4μm×420.7μm;该菌的核糖体DNA-ITS序列与GenBank中唯一一个嗜水小核菌(登录号为DQ875597)的同源性为99.5%,并且与大多数丝核菌(Rhizoctonia spp.)也有一定的同源性,病菌的28S rDNA-RFLP分析结果进一步说明了该菌在系统发育上与丝核菌类真菌具有较高的同源性。通过比较该菌和几种与水稻纹枯病相关丝核菌核糖体DNA-ITS序列的差异,设计了一对特异性引物PS-1和PS-2,能专一地从被该菌侵染的水稻感病组织中扩增出一段约550bp的DNA。