论应用多基因转化策略综合改良生物体遗传性研究方向的前景Ⅰ.多基因转化的基因来源与技术平台

随着后基因组时代的到来,人类将克隆到越来越多的、生物学意义明确的有用基因应用于基因工程对生物体的遗传改良中.但生物体的绝大多数性状和生理功能都是依靠多基因的协调表达而实现的.因此,多基因转化策略必将成为今后基因工程在基础理论与实际应用研究中的主流方向.结合中山大学生物工程研究中心∥基因工程教育部重点实验室10多年来研究工作的实践体会,对发展多基因转化策略的意义和由来、多基因转化可用的基因资源和技术思路,进行了详细的论述.     

基因工程技术的应用现状

基因工程是通过DNA重组技术,获得具有特殊生物遗传性状和功能的遗传工具生物体,基因工程技术广泛应用于农业、医学、食品工业等。本文就基因工程的应用现状综合阐述。     

多基因双T-DNA植物表达载体的构建及拟南芥转化

多基因植物表达载体用于植物遗传转化是培育具有多种优良品质作物的有效策略. 双T-DNA系统是实现筛选完成后选择标记基因删除的一种简便可行的方式. 为培育高度抗逆或去除标记基因的农作物，构建了多基因双T-DNA植物表达载体2T-bbgdD，其中含有一个抗除草剂基因bar, 3个抗逆相关基因(DREB1A, Na+依赖性Pi转运体基因（d5）, betA)和一个报告基因gfp. 利用农杆菌介导法将该载体转入拟南芥，获得了多基因共转化及去除标记基因的转基因拟南芥. 可将此植物表达载体进一步用于作物的遗传转化.     

转基因农作物商业应用前景分析

本介绍了基因工程产品安全性问题的由来及植物基因转化技术的应用领域,综述了转基因农产品（GMC）的各种利弊,并着重对抗病虫害GMC的应用前景进行了分析,详细讨论了抗病虫害基因工程在实际应用中可能存在的问题。     

植物基因工程的研究进展与前景展望

植物基因工程是现代科学技术的重要支柱之一,是分子生物学、细胞生物学研究高度发展的产物,其迅猛发展引发了一场新的绿色革命浪潮,它为植物育种学开辟了一条崭新的途径.1 植物基因工程研究的总体状况从技术角度看,植物基因工程包括几个重要的环节:目的基因的分离和鉴定、基因的修饰及植物表达载体的构建、受体的遗传转化、基因工程细胞     

花卉试管繁殖及基因工程研究进展

综述了花卉基因工程基础工作（建立转化受体系统、目的基因的分离等）的研究进展，对基因工程技术在花卉业的应用前景作概括介绍。     

基因工程：农业发展的曙光

生物技术被公认为21世纪技术的核心和重要的支柱产业,它由4个部分构成:基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程.它的标志技术,一项是基因工程,一项是蛋白质工程.它是分子遗传学与工程技术相结合的产物.何谓基因工程?众所周知,生物的一切特性是由细胞内脱氧核糖核酸(简称DNA)的分子构造决定的,而一个DNA分子是由许多核苷酸片断携带着一定的遗传信息,是一个遗传因子,叫做基因.科学家则采用类似工程设计的方法,人为地转移或重组DNA中的基因,从而使生物体突变.基因工程也称为DNA重组、基因重组.而农业科技进步的龙头和被誉为农业第三次革命的生物技术,已在农业领域获得广泛应用,其前景极为广阔.正如美国科学家预示的那样,美国的第二硅谷将不再是半     

细菌遗传转化与水平基因转移

介绍了细菌中水平基因转移、转移途径(转化、接合和转导)以及细菌遗传转化即自然条件中的转化、自然遗传转化及人工转化等研究进展，并且对细菌遗传转化在水平基因转移中的作用进行了探讨．     

农杆菌介导的Bt基因转化马铃薯的研究

马铃薯块茎蛾的危害极为严重,通过植物基因工程将Bt基因的Cry1Ab类型导入马铃薯,以期获得抗虫性提高的马铃薯基因工程植株.以马铃薯品种‘会-2’为受体材料,对影响转化效率的因素进行了优化,结果表明:3号(1/2MSO+50μLAs+2 mL农杆菌悬浮液)浸染液有利于抗性芽的分化,乙酰丁香酮可以提高叶片的转化率,共培养3 d的分化率较高.共获得经过卡那霉素筛选的114个转化植株,对初筛株系进行PCR分子鉴定,结果有55%的植株扩增出目的条带,初步证明Cry1Ab基因已整合到马铃薯的基因组中.转化植株的抗虫性鉴定正在进行中.     

TeLCYB基因的番茄遗传转化分析

万寿菊(Tagetes erecta L.)中含有类胡萝卜素,不仅可用于天然色素提取,还是研究类胡萝卜素合成代谢的植物材料。番茄红素β-环化酶(lycopene beta cyclase, LCYB)是类胡萝卜素合成代谢途径中的一个关键酶,文章通过对万寿菊中TeLCYB基因克隆、植物表达载体构建、并利用农杆菌介导法进行番茄遗传转化,获取TeLCYB基因转化番茄植株。分子鉴定和表型分析结果表明,万寿菊TeLCYB基因在番茄中表达,并改变转基因番茄果实颜色。高效液相色谱测定显示,TeLCYB基因的表达显著增加了番茄果实中β-胡萝卜素的量。该文研究结果表明TeLCYB基因具有功能活性,可用于改良植物果实的色素营养品质。     

鱼类生长激素基因工程研究

生长激素是鱼体生长发育最重要的内分泌激素.20世纪30年代以来,在对生长激素生物化学功能研究的基础上,对鱼类生长激素的生理功能和作用机制进行了系统深入的探讨,为鱼类生长激素基因工程研究奠定了基础.随着分子生物学技术的发展,40多种鱼类的生长激素基因及其cDNA被克隆,鱼类生长激素基因工程研究取得了一系列重要进展:应用DNA重组和基因转移技术,获得了多种转生长激素基因鱼,由于重组生长激素基因的"内源性"表达,转基因鱼获得生长快、饵料转化效率高等优良生产性状,显示了生长激素基因在鱼类基因工程育种中的广阔应用前景;另一方面,鱼类生长激素基因在工程菌中表达的技术体系得以建立和发展,使获得大量廉价的鱼类生长激素产品成为可能,为渔业养殖新型饵料添加剂的研制开辟了新的途径.     

多类别肿瘤分类的特征基因选择方法研究

以肿瘤基因表达谱指导肿瘤的分类是目前机器学习领域的一个研究热点.对多类别肿瘤分类中的关键问题——特征基因选择方法进行了研究,提出了混合式特征基因选择策略.该策略首先利用7种特征选择算法提取与分类高度相关的基因,随后采用SSiCP算法消除冗余基因.实验是在肺癌的多类别基因表达谱数据集上完成的.实验比较了7种特征选择算法的性能,发现CFS算法加SSiCP算法的混合式基因选择策略可以获得数量较少的特征基因集,在训练集和独立测试集均有较高的准确度.所获得的最精简基因集中的部分基因据文献报道与肺癌的发生发展密切相关.实验结果证实了混合式特征基因选择策略的有效性.     

农杆菌介导的小麦成熟胚愈伤遗传转化研究进展

小麦是中国重要的粮食作物之一.传统的育种方法存在周期长、改良慢等缺点,基因工程育种现已成为小麦遗传改良的研究热点.因此,小麦成熟胚愈伤组织的遗传转化在小麦遗传改良研究中具有重要意义.农杆菌介导的小麦成熟胚愈伤组织的遗传转化以其自身具有的优势,得到了广泛的关注.介绍了农杆菌介导的小麦成熟胚愈伤遗传转化体系的各种影响因素,如小麦愈伤组织的诱导、分化、转化效率、农杆菌菌株和转化载体等,并对小麦成熟胚愈伤组织遗传转化的发展方向进行了展望.     

小麦醇溶蛋白基因克隆研究进展

麦醇溶蛋白作为小麦胚乳中重要的贮藏蛋白,其组成和含量对小麦面粉的烘烤品质具有重要影响.定向克隆麦醇溶蛋白基因,是研究醇溶蛋白分子结构及其与品质关系的有效途径,并为基因工程改良小麦品质提供新的基因资源,从而推动小麦品质改良工作.本文综述了近年来国内外在麦醇溶蛋白基因克隆方面的研究进展.     

两种遗传标记筛选物在马铃薯Desiree遗传转化应用中的研究

以马铃薯茎段为外植体,采用农杆菌介导法,将带有Bar和hpt基因的植物表达质粒载体转入马铃薯栽培品种Desiree,并对遗传转化过程中的预培养时间、抑菌素浓度、筛选物抗除草剂Basta和潮霉素的浓度等因素进行了研究.结果表明:预培养时间2 d转化效率最高;头孢霉素浓度为300 mg/L时,能够有效的抑制农杆菌的生长;以除草剂Basta为筛选物时,适宜的筛选压为0.6 mg/L,用潮霉素(Hyg)作为筛选物时,以15 mg/L为最合适;获得的转基因植株经PCR分析,证实Bar基因己经整合到马铃薯基因组DNA中,从而建立了以除草剂Basta或以潮霉素为遗传标记筛选物的马铃薯栽培品种Desiree的遗传转化体系,为利用基因工程进一步改良马铃薯品质奠定了基础.     

植物转录因子及其基因研究策略

在植物细胞中,一个转录因子对共同控制某个性状的多个基因的表达进行调控。在转录因子基因的克隆及其功能的确定的研究方面,出现了相对传统的正向基因组策略而言的反向基因组策略和很多的技术手段,如T－DNA或转座子插入突变法,RNA干扰法,基因组成型表达法（加强功能法）,DNA芯片等。对转录因子的研究成果也开始应用在改良植物的抗寒,抗盐等抗性方面,现在拟南芥的基因组的序列测定已经完成,所有的转录因子的基因都会作功能上的分析,这将是植物遗传学上的一个里程碑。对于转录因子的研究中,拟南芥是主要的研究对象,本也主要以拟南芥为主要的说明对象。     

基因工程的发展现状和应用前景

介绍了＂基因＂和＂基因工程＂,从植物育种、动物育种、医学、保护生物多样性等6个方面阐述了基因工程的应用价值,对基因工程的研究前景进行了展望。     

农杆菌介导的DREB1A基因转化多花黑麦草及其转化体系的优化

采用携带卡那霉素抗性基因nptII和GUS基因的ubiquitin启动子驱动的表达载体pBI121／DREB1A的根癌农杆菌AGL1, 对多花黑麦草幼胚来源的胚性愈伤组织进行了遗传转化,并优化了各种影响因素。胚性愈伤组织经根癌农杆菌感染和共培养后,用50mg／L巴龙霉素筛选抗性愈伤组织,待抗性愈伤组织在IB分化培养基上分化成苗后用25mg／L卡那霉素进一步筛选再生植株, 获得了部分抗性植株。抗性植株的总DNA用DREB1A基因的特异引物进行PCR检测,转化频率为2.14％,PCR-Southern blot进一步验证了转化植株基因组中含有该外源基因。各种影响转化效率因素的优化实验表明,当转化时菌液浓度的OD600为2.0、侵染时间为1h、共培养时间为2d、共培养温度为21℃及在共培养期间使用乙酰丁香酮等,均可明显提高转化频率。     

衣藻的核基因组转化及外源基因转录分析

通过珠磨法将衣藻表达载体pSP108转入到莱茵衣藻细胞壁缺陷型CC-400藻株中,经抗性筛选及PCR鉴定,获得了24个转化藻株.在抗性基因ble编码序列的中间部位和末端部位分别设计两对不同的探针引物,运用实时荧光定量PCR对转基因藻株进行外源基因转录水平的分析.结果发现:不同转化藻株外源基因的转录水平有明显差异;同一转化藻株两对探针引物,外源基因的转录水平也存在差异.说明莱茵衣藻在转化过程中,外源基因整合到基因组上的片段数量及片段长度和完整性具有不确定性.     

麻疯树毒蛋白(curcin)基因转化水稻的研究

以粳稻(Japonica)品种日本晴与中花11号为材料,对影响农杆菌介导水稻转化体系的几个因素进行了研究,建立了农杆菌介导的有效水稻转化体系.在该体系中,首次使用浓度为10-4g/mL嘌呤合成抑制剂acivicin在转化前对水稻愈伤组织进行预处理,结果表明此法可有效提高GUS基因的瞬时表达率.同时,利用插入了麻疯树毒蛋白(curcin)基因的植物表达质粒pBI121-curcin,通过农杆菌介导转化水稻,获得了多株转基因植株.通过PCR鉴定,证实curcin基因已整合到水稻基因组中.