转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米植株的获得及其后代分析

本研究使用In-Fusion TM试剂盒构建植物表达载体p TF101.1-P35S::Cry1Ab-Ma,以玉米杂交种HiⅡ幼胚为受体材料,采用农杆菌介导法将P35S驱动的抗虫基因Cry1Ab-Ma基因转入玉米,经双丙氨膦筛选后的抗性愈伤分化出43株玉米幼苗,经目的基因PCR及表达蛋白检测,其中的28株呈阳性。T1代植株叶片蛋白粗提物经Cry1Ab免疫试纸条检测,结果表明目的基因表现出分离,在部分转基因植株后代中获得了表达。本研究为培育优良的抗虫玉米自交系奠定了基础。     

转抗虫基因Cry1Iem大豆的分子鉴定与功能验证

通过转抗虫基因来提高作物的抗虫性是一条有效途径,以此来提高作物的产量和品质。本研究以转抗虫基因Cry1Iem大豆的T2、T3株系作为试验材料,利用常规PCR检测、Southern杂交、荧光定量PCR技术对转抗虫基因Cry1Iem株系进行分子鉴定;同时对40个转基因阳性株系进行室内人工接虫、200个转基因阳性株系室外网室接虫并进行抗虫性鉴定。选取其中10个株系进行常规PCR检测,结果在T2、T3当中都检测到了Cry1Iem、Bar、启动子CaMV35S、Nos目标片段,表明目的基因已被顺利导入受体JN28大豆植株当中并得到了稳定遗传;选取其中5个T2、T3转基因株系进行Southern杂交,结果显示:目的基因以单拷贝的形式整合到了大豆基因组当中;荧光定量PCR检测结果表明,Cry1Iem基因在选取的3个转基因株系中均得到了表达,而在非转化的受体JN28当中未检测到荧光信号。室内抗虫性鉴定结果显示40个转Cry1Iem基因株系豆荚内活虫的成活数量明显低于受体材料JN28大豆豆荚内的活虫数量,表明转基因材料具有显著的抗虫性。室外抗虫性鉴定结果表明:JN28大豆受体植株的虫食率为6.72%,属于感虫品种;而200个转Cry1Iem基因株系的平均虫食率为3.81%,属于抗虫品系。本研究结果为中国转基因抗虫大豆新品种的选育提供部分参考数据。     

转Cry1Ab-t基因玉米YA108的获得及其抗虫性鉴定

为了培育优良的抗虫玉米自交系,通过农杆菌介导的方法,将含有自主改造合成的抗虫基因Cry1Ab-t的植物表达载体pCAMBIA3300m导入玉米杂交种HiII基因组中,通过双丙氨磷筛选、PCR检测获得阳性转基因植株,采用RT-PCR、试纸条、ELISA方法检测外源基因的表达情况,并进行抗虫性鉴定.结果表明,用双丙氨磷筛选...     

转Cry1A基因海岛棉的获得和鉴定

进行农杆菌介导转抗虫基因试验,以期选育抗虫性优良的海岛棉新品系(品种);本实验在海岛棉体细胞胚再生体系的基础上,将携带Cry1A基因的表达载体pBI121通过农杆菌介导法转化到‘新海33号’的胚性愈伤组织中。经培养基筛选、PCR检测、RT-PCR检测、抗虫性鉴定等筛选抗虫后代。经培养基筛选共获得12棵抗性植株。PCR检测结果显示,这12棵抗性植株均能扩增出了大小相符的片段,检测结果呈阳性;RT-PCR结果显示,12棵转基因植株目的基因已经整合入基因组,且能反转录出mRNA;Bt-Cry1Ab/Ac转基因试纸条检测结果表明这12棵转基因植株含有目的蛋白;抗虫性鉴定结果证实了这些转基因植株对棉铃虫幼虫具有一定的抗性。本研究成功将抗虫基因导入至海岛棉的体内,获得了具有抗虫性的植株,其结果对转基因抗虫海岛棉新品种的培育具有一定的参考价值。     

转Cry1C*基因抗虫水稻的培育

水稻害虫是影响吉林省水稻产量的主要限制因素,为培育抗虫转基因水稻新品种,本研究采用农杆菌介导的遗传转化法,将人工合成的Cry1C*基因导入吉林省主栽粳稻品种吉粳88和吉利518中,共获得410个独立转化株.通过对转基因植株PCR检测,阳性率为67.2％; ELISA检测结果表明:不同株系Bt毒蛋白含量变化较大,变幅为0...     

转双价抗虫基因BmkIT-Chitinase玉米株系的获得

通过超声波辅助花粉介导法,将双价抗虫基因BmkIT-Chitinase分别导入以玉米自交系昌7-2及郑58的花粉为受体的不同基因型的自交系中。本研究共处理玉米雌穗1072穗,获得T0代种子1563粒,经卡那霉素初筛,T1代～T4代PCR及SouthernBlot杂交分子跟踪检测共获得20个转化株系,田间抗虫性鉴定表明共有16个转化株系与对照在抗虫性方面有显著差异,且此抗性随着各代稳定遗传。农艺性状调查结果表明,所获得的转基因玉米株系中大部分材料的农艺性状与对照无显著差异,除了N55材料及N20-1材料。N55材料的穗位高度与对照相比略低6±0.5cm,而穗粒数增加75±5粒。而N20-1材料百粒重增加5±0.5g。因此,转入此双价抗虫基因对玉米农艺性状影响不是很大。经过分子检测、田间抗虫性鉴定及农艺性状调查我们最终选育了9个转双价抗虫基因昌7-2自交系优良株系,6个郑58转双价抗虫基因自交系优良株系。     

转双价抗虫基因Bt-pta玉米植株的获得

以7922、8902、4112、340和853为受体材料,研究不同基因型的愈伤组织诱导与再生芽苗的关系,其中7922芽苗率为76.4%;8902、4112、340芽苗率分别为8.2%、12.7%和0%和11.8%,结果显示7922主要以体胚发生为主,芽苗率高,是遗传转化的良好受体材料。且胚性愈伤组织随着继代次数的增加变异率随之增加,应尽量减少继代次数以提高转化率。研究进一步利用PDS-100型基因枪将包含抗除草剂基因（bar）、苏云金杆菌毒蛋白基因（cryIA(a)）和半夏凝集素基因（Pinellia ternata agglutinin, PTA ）的聚合载体p3300-bt-pta导入7922的胚性愈伤组织,经PPT（3mg/L）筛选,获得抗性愈伤组织和再生植株。从获得的28株再生植株中筛选获得22株具有除草剂抗性的植株,PCR分析表明有7株同时含有Bt、PTA、Bar 三个基因,共整合的频率为31.8%,结果表明将多价抗性基因同时导入玉米获得多抗的转基因玉米材料是可行的,这为通过转基因聚合育种培育创造同时抗鳞翅目害虫和同翅目害虫的玉米品种奠定了基础。     

转AhCMO基因玉米后代的获得及耐盐性鉴定

试验采用超声波辅助花粉介导法将山菠菜胆碱单加氧酶(AhCMO)基因转入玉米自交系‘郑58’中,经抗生素筛选、PCR检测及自花授粉获得转CMO基因的T2代玉米种子。选取5份T2代玉米种子盆栽进行耐盐性鉴定试验。首先针对其非转基因受体材料筛选出耐盐性鉴定浓度,其后通过生理生化指标对转基因T3代株系进行耐盐性鉴定,同时筛选耐盐性强的株系。结果表明:耐盐性筛选及鉴定的适宜浓度为250mmol/L;依据对苗期生理生化指标的测定分析,在250mmol/LNaCl胁迫下,转基因玉米植株的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及叶绿素含量高于非转基因玉米,丙二醛(MDA)含量低于非转基因玉米。SOD活性提高了2%~208%;POD活性提高了22%~65%;叶绿素含量增加了8%~61%;MDA含量减少了3%~93%。试验表明,耐盐基因CMO的转化提高了玉米的耐盐性。依据生理生化指标变化情况建立的耐盐性级别评价方法显示,5份参试株系中耐盐性比对照提高3级的有2份。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

转Cry2A基因抗虫甘蔗植株的培育

Bt基因具有广谱杀虫性,培育转基因抗虫品种为甘蔗病虫害防治提供了新思路。为了检验Cry2A基因对甘蔗螟虫的防治效果,本研究构建了由玉米Ubi启动子驱动的Cry2A基因高效植物表达载体Cry2A-3300,利用农杆菌介导技术,对甘蔗胚性愈伤组织材料进行遗传转化,经过筛选培养及再生培养共得到46株抗性植株。对抗性植株进行PCR扩增检测,15株呈阳性;进一步利用RT-PCR,表明外源基因Cry2A在转录水平上得到有效表达。室内抗虫鉴定的结果表明Cry2A基因可有效抑制害虫的生长,这将有利于后期进行田间防治。     

转Cry1Ab基因玉米自交系的产量性状配合力

本研究采用6份转Cry1Ab抗虫基因玉米自交系与5份常规玉米自交系为试验材料,利用NCⅡ设计,共组配30个杂交组合,对其穗行数、行粒数、穗重、穗长、穗粗5个穗部性状和小区产量进行方差分析和配合力估算,以鉴定这6个转Cry1Ab基因玉米自交系的育种利用潜力。结果表明,5个穗部性状和小区产量在30个组合间差异均达到极显著水平,小区产量与行粒数、穗重、穗长和穗粗均呈现极显著性正相关,其中小区产量与穗重的相关系数最高;转基因系6的产量一般配合力效应值最高为11.717,其次为转基因系1,效应值为2.946,其他4个系的效应值都为负值;转基因系6产量一般配合力与转基因系1、2、3、4、5有着极显著差异。在30个组合中,M03×转基因系5的特殊配合力效应值最高为25.808 2,其次为PH6WC×转基因系1,效应值为22.221 4;PH6WC×转基因系1的小区产量最高为635.873 kg/667 m^2,其次为M03×转基因系5,产量为593.625 kg/667 m^2。     

转sbk和sck抗虫基因水稻的获得

转入多个抗虫基因是解决水稻抗虫的一条有效途径.本研究采用根癌农杆菌介导法将2个抗虫基因(sbk和sck)同时转入3个水稻品种中,通过一系列的分子检测(PCR和RT-PCR)分析,这2个基因已经成功转入3个水稻品种中并得到了表达;同时还获得1株不含抗生素筛选标记基因(hpt)和抗虫sbk基因,却含抗虫sck基因的转基因植株,命名为YJ27-5sck.用该植株作为供体,通过杂交将sck抗虫基因转育到另外5个水稻品种中且同样得到了表达,获得了不含筛选标记基因的转sck基因阳性植株.     

转抗虫基因三系优良保持系的获得

以质粒pBUSCK-HPT作抗虫基因供体,优良籼型保持系D62B为受体,采用基因枪转化法,获得了转抗虫基因sck的植株。将转基因保持系与不育系D62A回交,获得转抗虫基因不育系。分子证据表明,外源基因能稳定转移到不育系中。蛋白活性测定显示,转基因在不育系中得到表达。本文还讨论了转基因技术在水稻育种中的作用。     

根癌农杆菌介导转Bt基因苎麻的获得及其抗虫鉴定

采用本研究室建立的根癌农杆菌介导的高效遗传转化体系,转化苎麻优良品种芦竹青,获得了转Bt基因苎麻候选植株。通过PCR和Southern杂交等分子检测,证明Bt基因已经整合到部分候选植株基因组中。选取PCR和Southern杂交均为阳性的部分株系(T₀)种植在大田,对这些植株进行室内抗虫鉴定并考察其主要农艺性状和品质性状,次年对T₁代植株进行PCR和Southern杂交检测。结果表明, 与对照相比,T₀代转Bt基因苎麻植株的抗虫性均强于对照,部分株系的抗虫性显著强于对照植株;且基本保持了亲本的优良性状;T₁代植株中也含有Bt基因,表明Bt基因能稳定遗传,且T₁代植株在大田的抗虫性明显强于非转基因植株。     

转水稻OsSIK1基因玉米植株的获得及抗旱性分析

类受体激酶基因Os SIK1具有通过激活抗氧化系统,增强水稻对于干旱和盐胁迫抗性的作用。为了丰富可利用的作物抗旱基因,获得具有较高抗旱水平的玉米新种质,通过超声波辅助花粉介导法,将水稻类受体激酶基因Os SIK1导入玉米自交系郑58中,并对转化株进行卡那霉素筛选及T1、T2、T3的PCR及Southern Blotting杂交等分子检测,获得转化植株并在T3获得转基因纯合株系。对T3转基因玉米和非转基因玉米对照以16.1%的PEG模拟水分胁迫进行抗旱性分析。结果表明,与对照相比,在水分胁迫处理下,转基因玉米株系叶片相对含水量提高了7.4%~19.8%,叶绿素含量提高了11.3%~106.9%,SOD活性上升45.8%~93.4%,而转基因玉米叶片的相对电导率下降了35.4%~58.1%,MDA含量下降了25.7%~50.4%,说明转Os SIK1基因玉米植株抗旱性得到提高,其中,5个转化株系与对照在抗旱性方面有显著差异,且生长状况明显优于对照。综上所述,研究最终获得5个转Os SIK1基因玉米株系,并证明导入水稻Os SIK1基因可以提高玉米植株的抗旱性。     

转SbPIP1基因小麦植株的获得及发芽期耐盐性鉴定

为了培育耐盐小麦新材料,利用基因枪转化法将海蓬子(Salicornia bigelovii Torr.)水通道蛋白(plasma membrane intrinsicprotein,SbPIP1)基因导入到小麦品种宁麦13和扬麦158中。对两个品种的各2500枚幼胚进行轰击,分别获得抗Basta再生植株237株和108株(筛选标记基因为Bar基因),经PCR鉴定阳性转基因植株分别为30株和7株。用130mg/L Basta除草剂对T1代幼苗进行喷施鉴定,发现T1代幼苗的Basta抗性出现了分离。遗传分析发现76.19%的株系表现为1对基因遗传的3:1分离,为单拷贝的基因导入。发芽期耐盐性分析发现81.22%的转基因株系的盐害指数低于受体宁麦13的盐害指数,耐盐性强于受体宁麦13。这些转基因材料将进一步用于小麦的耐盐分子育种研究。     

转双价双Bt抗虫基因(Cry1Ac+Cry2Ab)棉与非转基因棉生物学特性差异分析

此研究为国家转双价双Bt抗虫基因棉环境安全评价技术的建立而设。以转双价双Bt抗虫基因(Cry1Ac+Cry2Ab)棉为观察品种,非转基因棉‘赣棉11号’为对照品种,进行棉花生育性状、产量性状上生物学特性表现对比。结果表明,转双价双Bt抗虫基因棉与非转基因棉相比,前者株高生长超速介于显著与不显著之间,增长幅度在3.3~4.7 cm之间;单株成铃数增加显著（增12.5个）;第一果枝高度提升显著（上升3 cm）;总果节数增加显著（增10.2个）;主茎节距拉长显著(0.5 cm);叶色加深显著;籽棉增产极显著（增267.0 kg/hm2）;皮棉增产极显著（增118.35 kg/hm2）;霜前籽棉减产极显著（减220.95 kg/hm2）;霜前皮棉减产极显著（减88.5 kg/hm2）;单铃重下降极显著（低0.54 g）;单铃籽棉重下降极显著（低0.44 g）;单铃皮棉重下降极显著（低0.18 g）;籽指上升极显著（升1.65 g）;纤维整齐度指数上升显著（高1.025%）;马克隆值升高显著（高0.787）;发芽率提高极显著（增2.75%）。结果说明转双价双Bt抗虫基因棉的一些生育性状、产量性状较差,总产性状较好,纤维品质上整齐度较好,推广种植性一般。     

可去除选择标记的转Bt基因抗虫玉米研究

将组成型表达的玉米泛素启动子与苏云金杆菌杀虫蛋白基因Bt连接，插入根瘤农杆菌双T-DNA质粒，构建一个T-DNA结构域含有抗潮霉素选择标记基因hyg，另一个T-DNA结构域含有抗虫基因的双T-DNA单子叶植物表达载体，用以转化农杆菌菌株，再通过共培养转化玉米胚性愈伤组织。通过潮霉素培养基抗性筛选，用特异PCR扩增和Southern杂交检测，从分化再生的T0代植株中，鉴定出4个转化Bt基因的阳性植株。目前，正结合进行田间分离纯合和DNA分子鉴定，培育去除选择标记基因的转基因抗虫玉米自交系。     

转人工改造的Bt Cry1Ac 基因中林美荷杨的 获得及其抗虫性分析

中林美荷杨具有适应性强、雄性不飞絮、速生丰产和耐瘠薄等优良性状,然而受到一些害虫的危害,造成树苗生长不良,严重影响苗木的产量和质量。采用中林美荷杨的叶片和节间组织作为外植体,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将人工改造后的抗虫基因Bt Cry1Ac 导入杨树基因组中。对所获得的中林美荷杨转基因植株进行PCR、Southern blotting 和Real-time PCR 等分子生物学检测,结果表明Bt Cry1Ac 基因多以单拷贝整合到受体植物基因组中,其中7 个转基因株系显示外源基因有较高的转录表达。经过实验室喂虫鉴定,筛选出2 个抗性效果好的株系。中林美荷杨转抗虫基因株系的获得为该品种绿化造林和推广提供了条件。     

转cspB基因玉米获得及其耐盐碱性分析

本研究依据Gen Bank数据库中发表的枯草芽孢杆菌cspB基因序列进行优化,人工合成了cspB基因序列,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法将cspB基因转入玉米自交系Hi-Ⅱ中,获得转cspB基因玉米材料,经过分子检测获得4个阳性转化事件。在4个浓度水平的NaCl溶液(0,40 mmol/L,80 mmol/L,120 mmol/L)和Na_2CO_3溶液(0,10 mmol/L,20 mmol/L,30 mmol/L)胁迫下,研究其耐盐碱性。结果表明:80 mmol/L的NaCl溶液和20 mmol/L Na_2CO_3溶液可以作为转cspB基因玉米的耐盐碱分析条件;cspB基因已经整合到玉米基因组中,转cspB基因玉米的耐盐碱性得到了显著提高。转cspB基因玉米丰富了耐盐碱玉米种质资源。