绿色荧光蛋白基因(GFP)在抗虫转基因植物研究中的应用(英文)

用合成的cry1Ac基因与绿色荧光蛋白基因 (GFP)构成融合蛋白基因 ,然后和改造的GNA基因构建双价抗虫基因植物表达载体pBGbfg ,经根癌农杆菌介导转化了烟草。在紫外灯照射下 ,观察到转基因植株叶片中有较强的绿色荧光 ;经抗虫试验、PCR、Southernblot和Westernblot等检测 ,表明该重组植物表达载体能够在转基因植物中有效表达外源基因 ,转基因植株绿色荧光的表型与其抗虫性密切相关。从而成功地建立了以绿色荧光蛋白基因与抗虫基因组成的融合基因转化系统 ,简化了抗虫转基因植物筛选程序 ,有助于快速获得双价抗虫转基因植株。     

转双抗虫基因烟草的研究

用改造的雪花莲凝集素基因GNAmm与合成的苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白cry1Ac基因构建了带有双价基因的植物表达载体,在该表达载体中这两个基因的转录分别受笋瓜PP2启动子(SPP2P)和CaMV 35S启动子的调控。通过根癌土壤杆菌介导转化法,获得了一批抗卡那霉素的转化再生烟草植株。PCR检测及基因组DNA Southern blot\,Slot blot杂交分析的结果表明Gna基因和Bt基因已整合到烟草总DNA中。用Bt毒蛋白抗血清进行Western blot分析,转基因植株均有Bt杀虫蛋白的不同程度的表达。对转化再生烟草的虫试结果表明,在所受试的19株烟草中60%的植株上的棉铃虫在5天内死亡率达到100%,而且存活幼虫的生长发育受到明显抑制;蚜虫抑制生长试验表明,多数转化再生植株具有较强的抗蚜活性,平均能够抑制桃蚜50%～60%的蚜口密度,有的高达80%以上。以上结果表明利用这两个改造过的抗虫基因可以获得既抗虫又耐蚜的转双抗虫转基因植物。     

高效Bt抗虫基因表达结构的构建及其在转基因烟草中表达行为的研究

构建了高效植物表达载体pBinMoBc,其携带有超强表达复合启动子OM及Ω因子控制下的CryIA?基因,作为对照,本实验构建了含有CaMV35S启动子控制下的CryIA?基因的植物表达载体pBinoBc。分别使用两个植物表达载体转化烟草,ELISA检测表明,在pBinMoBc转基因烟草中CryIA?基因的平均表达水平是pBinoBc的2.44倍,最高可达可溶蛋白的0.255%。抗虫检测结果表明,pBinMoBc转基因烟草与pBinoBc转基因烟草相比,具有更强的抗棉铃虫效果。上述结果表明,OM启动子比CaMV 35S启动子更具有实际应用价值,此结果在植物抗虫基因工程研究中具有重要意义。     

双价抗虫基因陆地棉转化植株的获得

利用根癌农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ（ＳｍｉｔｈｅｔＴｏｗｎｓｅｎｄ）Ｃｏｎｎ）介导法将含有豌豆外源凝集素（ｐｅａｌｅｃｔｉｎ,ＰＬｅｃ）基因和大豆Ｋｕｎｉｔｚ型胰蛋白酶抑制剂（ｓｏｙｂｅａｎＫｕｎｉｔｚｔｒｙｐｓｉｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒ,ＳＫＴＩ）基因的双价抗虫基因植物表达载体ｐＢｉｎＬＫ用于陆地棉（ＧｏｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．）栽培品种“新陆早１号”、“新陆中２号”、“冀合３２１”和“辽９”的转化。棉花无菌苗下胚轴经过与根癌农杆菌共培养、卡那霉素抗性愈伤组织的筛选、体细胞胚状体的诱导和植株再生等阶段成功地获得了双价抗虫基因陆地棉转化植株。ＮＰＴⅡ的ＥＬＩＳＡ检测、ＰＣＲ鉴定和ＰＣＲＳｏｕｔｈｅｒｎ检测证实,两个外源抗虫基因同时存在于再生植株基因组内。抗虫测试结果表明,转基因棉株对棉铃虫（ＨｅｌｉｏｔｈｉｓａｒｍｉｇｅｒａＨｕｂｎｅｒ）幼虫具有较强的抗性     

转Cry1Ac活性杀虫蛋白及慈菇蛋白酶抑制剂B基因的棉花

根据植物基因的结构特征,合成了CrylAc活性杀虫蛋白的编码序列并与内质网定位肽编码序列组成嵌合杀虫蛋白基因Bt29K.构建了含Bt29K基因及慈菇蛋白酶抑制剂B(API-B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体.通过根癌土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciens(Smith et Townsend)Conn LBA4404)介导转化了棉花(Gossypium hirsu-tun L.)的两个生产品种(系).根据抗棉铃虫(Heliothis armigera)试验及农艺性状的观察调查结果,经6代筛选,获得了抗棉铃虫90.0%～99.7%且农艺性状优良的9个双价抗虫棉纯合品系.分子生物学分析结果表明,两个抗虫基因在棉花基因组中的插入拷贝数为1个或2个.活性Cry1Ac和API-B蛋白在转基因抗虫棉株系中的表达量分别约占总可溶性蛋白的0.17%和0.09%.对双抗纯合系植株及仅转Bt基因的棉花纯合系抗虫性检测结果表明前者的抗虫性明显高于后者,因此推断本研究采用的双抗虫基因表达载体构建策略是合理的.     

双价抗虫基因叶绿体共转化植株抗虫性及其后代表型分析

利用基因枪法将含有水稻巯基蛋白酶抑制剂(Oryzacystatin,OC)基因烟草叶绿体表达载体和含有苏云金芽孢杆菌晶体毒蛋白基因(Bt cry IAc)烟草叶绿体表达载体,共转化烟草叶绿体,获得壮观霉素抗性植株。转基因植株抗棉铃虫试验表明,转双价抗虫基因植株比转单一抗虫基因植株具有更强的杀虫活性。转基因植株后代Southern检测及其遗传学分析试验证明,双价抗虫基因可以稳定地遗传给后代,且表现为叶绿体特有的母系遗传规律。 Abstract:The Bt gene and OC gene were cotransformed to tobacco chloroplast with particle bombardment method and spectinomycin resistance tobacco seedlings were obtained.Bioassays showed that the transgenic tobacco containing both genes had enhanced toxicity to the larvae of cotton bollworm (helicoverpa zea) by comparison with the plants containing only Bt or OC gene.Southern-blotting analysis and genetic analysis of progenies showed that the Bt and OC gene expressed and was inherited maternally to the progenies.     

转石蒜凝集素基因烟草的抗蚜虫性

利用农杆菌介导法将质粒pBILRA转化烟草(Nicotianatabacum L.),该质粒含有由花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)引导的筛选基因新霉素磷酸转移酶基因(nptⅡ)及石蒜凝集素基因(lra).通过卡那霉素筛选获得了25株独立转基因烟草植株.Western blot分析表明,石蒜凝集素蛋白在不同转基因植株中表达量不同.对转基因T1代植株的遗传分析表明,lra基因在大多数独立转基因植株后代中以孟德尔3:1的分离比方式遗传.抗虫试验表明,表达较高水平石蒜凝集素蛋白的转基因烟草对桃蚜种群的生长具有明显的抑制作用.首次报道了表达石蒜凝集素基因的烟草对蚜虫具有抗性.石蒜凝集素基因可用于植物抗虫基因工程研究及应用.     

转Cry1Ac活性杀虫蛋白及慈菇蛋白酶抑制剂B基因的棉花

根据植物基因的结构特征。合成了Cry1Ac活性杀虫蛋白的编码序列并与内质网定位肽编码序列组成嵌合杀虫蛋白基因Bt29K。构建了含Bt29K基因及慈菇蛋白酶抑制剂B（API-B）基因表达框的双抗虫基因植物表达载体。通过根癌土壤杆菌（Agrobacterium trmefaciens(Smith et TOwnsend)ConnLBA4404)介导转化了棉花（Gossypium hirsu-tunL.)的两个生产品种（系）。根据抗棉铃虫（Heliothis armigera)试验及农艺性状的观察调查结果。经6代筛选,获得了抗棉铃虫90.0%_99.7%且农艺性状优良的9个双价抗虫棉纯合品系。分子生物学分析结果表明,两个抗虫基因在棉花基因组中的插入拷贝数为1个或2个,活性Cry1Ac和API-B蛋白在转基因抗虫棉株系中的表达量分别约占总可溶性蛋白的0.17%和0.09%。对双抗纯合系植株及仅转Bt基因的棉花纯合系抗虫性检测结果表明前者的抗虫性明显高于后者,因此推断本研究采用的双抗虫基因表达载体构建策略是合理的。     

转双抗虫基因杂种741毛白杨的研究

用部分改造后的苏云金芽孢杆菌 (Bt)杀虫蛋白基因和慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因A构建了植物表达载体。然后通过根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens (SmithetTownsend)Conn .)介导将此表达载体上的双抗虫基因转入杂种 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode P .simoniiCarr.)×P .tomentosaCarr.]获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。用杨扇舟蛾 (Closteraanachoreta (Fabricius) )进行虫试的结果表明有 3株抗虫杨树 ,其中有1株杨树的叶片可使试虫在 6天内的死亡率达 90 %以上 ,而且存活幼虫的生长发育受到了明显的抑制。PCR检测及基因组DNASouthern杂交分析的结果都表明Bt杀虫蛋白基因和API基因已整合到以上 3株抗虫杨树的基因组中 ,而且表现为单拷贝整合。用Bt毒蛋白抗血清进行滤膜免疫反应及ELISA检测结果表明 3株转基因杨树都有Bt杀虫蛋白的表达 ,表达量约占叶总可溶性蛋白的 0 .0 15 %。这是国内外首次报道用双抗虫基因获得的抗虫 741毛白杨植株。     

表达多肽抗生素apidaecin的转基因烟草及其抗病性的初步分析

将多肽抗生素apidaecin基因与病程相关蛋白的信号肽序列融合,构建了apidaecin的分泌型植物表达载体、apidaecin与另一多肽抗生素Shiva\|I的双价分泌型植物表达载体,以本实验室原来构建的Shiva-I分泌型植物表达载体做对照,转化了模式植物烟草。对3种转基因植物进行了分子检测,转化再生苗95%为PCR阳性,Southern杂交结果进一步证明外源基因已经整合到了烟草基因组中,RT-PCR检测表明外源基因可以在转基因烟草内正常转录。对T0代转基因烟草进行烟草野火病的抗病性实验,从3种转基因烟草中都得到了抗病植株,病情指数分析的初步结果显示,双价转基因烟草抗病性最好,apidaecin的次之,Shiva-I的最差。     

多个抗虫基因转化水稻两用系培矮—64S

应用基因枪法对水稻两用系培矮－64S进行了转化。质粒载体pKC-3串联了三个抗虫基因,将其转化成熟胚诱导形成的愈伤组织,共获得33株转基因植株。分别对R0代植株不同的基因进行PCR及Southern blot分析,并对R1代植株进行了PCR分析。结果表明,三个抗虫基因均已整合到水稻基因组并获得稳定遗传。     

多个抗虫基因转化水稻两用系培矮-64S

应用基因枪法对水稻两用系培矮-64S进行了转化。质粒载体pKC-3串联了三个抗虫基因,将其转化成熟胚诱导形成的愈伤组织,共获得33株转基因植株。分别对R_0代植株不同的基因进行PCR及Southern blot分析,并对R_1代植株进行了PCR分析。结果表明,三个抗虫基因均已整合到水稻基因组并获得稳定遗传。     

表达昆虫特异性神经毒素AaIT基因的转基因烟草的抗虫性

经改造的昆虫特异性神经毒素AaIT基因插入植物高效表达载体得到重组质粒pNGY-2。重组质粒中AaIT基因5＇端与烟草花叶病毒(TMV)的Ω序列3＇端融合,受两个串联的35S启动子控制,通过土壤农杆菌LBA4404介导转化烟草NC89,经NPTⅡ选择后再经GUS染色挑选出阳性再生植株,Southern blotting进一步证实了AaIT基因已经整合到烟草基因组中,对棉铃虫(Heliothis armigera)的抗虫实验表明,转基因烟草有显著的抗虫活性。     

含融合杀虫基因和VHb基因双价表达载体的构建

目的：探索分子育种的新途径,获得高产多抗虫谱的转基因植物。方法：将密码子优化后的透明颤菌血红蛋白（vgbM）基因与融合杀虫基因（GFMcryIA＋CPTI）构建成双价基因植物高效表达载体pGBI4ABCVHB,基因表达盒中含2个增强子、35S启动子、Ω前导序列、Kozak序列、多联终止密码子及Nos终止子以及正确切割、加工序列、Poly（A）信号序列。结果：通过根癌农杆菌介导转化烟草,获得了转基因植株,结论：vgbM基因在转基因烟草中有效表达;融合杀虫基因也表达出活性毒蛋白。     

绿色荧光蛋白基因作为报告基因在水稻基因转化中的应用研究

本研究中 ,构建了含有编码绿色荧光蛋白的改进型基因质粒pJPM5。用基因枪法分别把pJPM5和另一带有绿色荧光蛋白基因的质粒pSBG70 0转入水稻TNG6 7愈伤组织。用South ern杂交法证实了转基因的存在 ,而且表明多数转基因植株含有 1到 8个拷贝的转基因。取 2个月的转基因植株上的叶片用于分析绿色荧光蛋白基因表达。用SLM - 80 0 0荧光分析仪定量测定绿色荧光蛋白。多数转基因植株具有很高的绿色荧光蛋白信号。虽然水稻植株有少量自发荧光 ,但是绿色荧光蛋白基因表达出的绿色荧光蛋白信号比植株的自发荧光强得多 ,其测定不会受自发荧光的太大影响。在荧光显微镜下观察到了绿色荧光蛋白基因的表达。借助观察分析绿色荧光蛋白基因的瞬时表达 ,本研究还发现基因枪法转化中 ,如果两枪的气压为90 0psi& 135 0psi,比两枪的气压都为 90 0psi或者 135 0psi更好 ,因其能使质粒进入更多的细胞。研究结果表明 ,绿色荧光蛋白基因可以作为水稻 (甚至小麦、玉米 )转基因研究中的报告基因。研究还显示 ,MAR序列能明显增强绿色荧光蛋白基因的表达能力 (这一结果在另文讨论 ) .     

转新型双抗虫基因棉花的遗传分析

首次用含合成的BtCrylAc活性杀虫蛋白嵌合基因及慈菇蛋白酶抑制剂B(API-B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体,通过土壤根癌杆菌介导转化棉花品种冀合321,获得一批抗虫的转化再生棉花植株。利用叶片涂抹卡那霉素、叶片离体养虫和PCR扩增等检测方法对6个不同转双抗虫基因株系的抗虫性进行遗传分析。结果显示,转化株系自交的T1抗虫性状遗传较为复杂;农杆菌介导获得的转基因抗虫棉在早期世代不易选到纯合系,但是随着对抗虫性状进行单向选择,到T4和T5就能获得抗虫纯合系。利用抗虫性稳定的转化后代材料和转化受体进行田间杂交,发现F2抗虫性分离完全符合一对或两对显性基因的分离规律,并证明了DR248和DR193两个材料为外源基因双拷贝插入。转化株系的Southern杂交也证明了上述结果。     

含VHb基因和GFMcryIA基因的双价基因植物高效表达载体的构建

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白基因与人工合成的GFMcryIA基因构建成双价基因植物高效表达载体PGBI4ASVHBBt,vgbM基因表达盒中含2个增强子的35S启动子、Ω前导序列、Kozak序列、多联终止密码子及Nos终止子;Bt基因表达盒中,除含有以上提高转录和翻译的调控元件外,还包含有正确切割、加工序列、Poly(A)信号序列。利用根癌农杆菌介导转化烟草,获得了转基因植株;PCR及Southern blot检测,证实了双价基因在烟草基因组中的整合;Western blot检测证实了vgbM基因在转基因烟草中的表达;杀虫实验表明GFMcryIA基因也表达出活性毒蛋白。     

转石蒜凝集素基因烟草的抗蚜虫性

利用农杆菌介导法将质粒pBILRA转化烟草(NicotianatabacumL.),该质粒含有由花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)引导的筛选基因新霉素磷酸转移酶基因(nptII)及石蒜凝集素基因(lra)。通过卡那霉素筛选获得了25株独立转基因烟草植株。Westernblot分析表明,石蒜凝集素蛋白在不同转基因植株中表达量不同。对转基因T1代植株的遗传分析表明,lra基因在大多数独立转基因植株后代中以孟德尔31的分离比方式遗传。抗虫试验表明,表达较高水平石蒜凝集素蛋白的转基因烟草对桃蚜种群的生长具有明显的抑制作用。首次报道了表达石蒜凝集素基因的烟草对蚜虫具有抗性。石蒜凝集素基因可用于植物抗虫基因工程研究及应用。     

Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck+cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组.利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryzasativa L.)中介导转基因的剔除进行了研究.Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actinl启动子和gusA基因之间.当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actinl启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达.通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻.利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中.在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA T0植株×转cre T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除.研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因.在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAcT2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,56个植株表现潮霉素敏感.分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除.     

油菜转抗草甘膦、抗虫基因获得双抗植株

以草甘膦为筛选剂,用农杆菌介导法将编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）的aroA—M12基因和编码苏云金杆菌毒蛋白的Btslm基因导入到甘蓝型油菜优良品种湘油15号中。在用草甘膦对转化体进行筛选的基础上．对转基因再生植株进行了PCR检测、Southern blot和Western blot分析．结果证明外源基因确已导入到该油菜品种中,而且表达了相应的蛋白。对转基因植株进行抗草甘膦、抗虫性鉴定的结果表明．转基因植株具有抗草甘膦、抗虫的双重特性。研究结果还表明抗草甘膦的aroA—M12基因在植物基因转化中,既可以用作抗除草剂基因,又可以代替常用的抗生素标记,用作植物筛选标记基因。