根癌农杆菌介导遗传转化研究的若干新进展

综述了根癌农杆菌介导的遗传转化近几年获得的新进展,在转化机理方面,对农杆菌自身转录与调控的研究与相当深入。而对有关的植物编码因子的研究也已取得了实质性进展;在转化范围上,对真菌与裸子植物的转化取得了不少进展,单子叶植物尤其是一些有重要经济价值的禾谷类作物应用农杆菌介导相继获得了转化植株。     

农杆菌介导高等植物基因转化的影响因素

简述了近年来农杆菌转化的基本原理和载体系统的进展，同时着重阐述了不同属性农杆菌，不同植物基因型和外植体，不同再生植株的细胞起源，不同培养方法，不同药物选择以及在叶绿体与细胞核中转化等因素影响农杆菌介导高等植物基因转化，以及这个研究课题的进展现状。     

存在水稻中新型农杆菌毒性区基因的信号分子

根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒毒性区基因所编码的特殊的接合系统将介导T-DNA由农杆菌向高等植物的运动和转移.在双子叶植物中,该系统可通过二元调节系统被许多植物酚类激活.然而,对单子叶植物,尤其是禾本科作物而言,有关毒性区基因诱导因子的报道甚少.我们曾采用带有vir::lacZ融合基因的农杆菌系列菌株,研究了水稻不同组织、不同发育时期的渗出液及提取液对农杆菌毒性区基因的激活作用,发现只有在幼穗分化期至抽穗扬花期的叶片才能检测到较强的诱导活性.我们纯化了水稻中的毒性区诱导信号分子(RVS),其中一个为3,5-二羟-3’,4’-亚甲二氧基-5’-亚甲二氧基-5’-甲氧基-β-羰基二氢查耳酮(C_(17)H_(14)O_7).RVS的诱导方式与乙酰丁香酮(AS)相似,均随诱导物浓度和时间变化而变化.结果表明:在水稻中存在着毒性区基因诱导的信号分子,但只有在特定组织及特定发育时期才可被明显检测到.     

利用土壤农杆菌将天花粉蛋白基因转入水稻植株并检测抗稻瘟病活性

通过土壤农杆菌方法将天花粉蛋白基因转化到水稻中, 获得了具有单拷贝外源基因插入和表达的水稻再生植株. 抗稻瘟病(Pyricularia oryzae)检测发现, 接病菌后1个月内转天花粉蛋白基因植株在发病时间、发病植株数、发病叶片、发病后的植株生长状况等各项指标上与对照的转GUS基因植株比较均有较大差异. 在去除高湿度的发病环境后, 转天花粉蛋白基因植株的生长情况也明显优于对照植株. 表明转基因水稻对稻瘟病侵害至少有明显的延迟发病抗性. 天花粉蛋白基因在水稻中的表达未发现对宿主植物生长有明显影响.     

利用土壤农杆菌将天花粉蛋白基因转入水稻植株并检测抗稻瘟病活性

通过土壤农杆菌方法将天花粉蛋白基因转化到水稻中,获得了具有单拷贝外源基因插入和表达的水稻再生植株,抗稻瘟病（Ｐｙｒｉｃｕｌａｒｉａ ｏｒｙｚａｅ）检测发现,接病菌后１个月内转天花粉蛋白基因植株在发病时间、发病植株数、发病叶片、发病后的植株生长状况等各项指标上与对照的转ＧＵＳ基因植株比较均有较大差异。在去除高温湿度的发病环境后,转天花粉蛋白基因植株的生长情况也明显优于对照植株,表明转基因水稻对稻温病     

酚类化合物促进根癌农杆菌对植物离体外植体的高效转化

建立有效的遗传转化系统是植物基因工程研究中一个十分重要而又活跃的领域。最近证明,宿主植物细胞分泌的某些物质,能够诱发根癌农杆菌及其Ti质粒中有关促进T-DNA由细菌向植物细胞中转移基因的活化,特别是诱导Ti质粒上毒性区(Vir)调节子的活化及Vir基因的表达。Vir基因是T区DNA开始由Ti质粒向宿主细胞核中转移所必须     

酚类化合物能促进致瘤农杆菌对单子叶植物鸭跖草的转化

致瘤农杆菌能够侵染受伤的植物细胞,并继而将其Ti质粒上的一段DNA(即T-DNA)转移至植物基因组,使植物产生冠瘿瘤。农杆菌的Ti质粒是目前可资利用的高等植物基因工程的最好载体。早期实验表明:除百合目和天南星目的部分单子叶植物外,农杆菌的宿     

根癌农杆菌介导的CryⅠA(b)基因在哈茨木霉菌中的转化

根癌农杆菌介导的遗传转化是植物基因工程中常规方法, 利用这一转化方法, 将CryⅠA(b)基因转入生防真菌哈茨木霉中, 转化率约为60～180个转化子/106个孢子. 通过对转化子的RT-PCR检测和Southern 杂交分析表明, CryⅠA(b)基因已整合进哈茨木霉菌基因组中, 而且在转录水平上得到表达. 转化子都能够稳定遗传. 对转化子抑菌活性和杀虫活性测定表明, 转化子不但保持了原菌株良好的抑菌活性, 而且表现出一定的杀虫效果. 兼有杀虫防病双重作用的基因工程哈茨木霉菌的构建显示了生物技术在生防真菌遗传改良中的应用潜力.     

虎尾草条纹花叶病毒DNA克隆对小麦的农杆菌侵染

虎尾草条纹花叶病毒(CSMV)属于双生病毒,其基因组为单链环状DNA。但在被侵染的植物中可形成复制型的病毒双链DNA。寄主植物为单子叶植物的双生病毒有CSMV、玉米线条病毒(MSV)、玉米矮缩病毒(MDV)和马唐线条病毒(DSV)等。本研究的目的是企图用这类病毒对单子叶植物的侵染性构建禾谷类植物的基因转移载体。     

根癌农杆菌介导的Cry IA（b）基因在哈茨木霉菌中的转化

根癌农杆菌介导的遗传转化是植物基因工程中常规方法，利用这一转化方法，将Cry IA(b)基因转入生防真菌哈茨木霉中，转化率约为60～180个转化子／10^6个孢子．通过对转化子的RT-PCR检测和Southern杂交分析表明，Cry IA(b）基因已整合进哈茨木霉菌基因组中，而且在转录水平上得到表达．转化子都能够稳定遗传．对转化子抑菌活性和杀虫活性测定表明，转化子不但保持了原菌株良好的抑菌活性，而且表现出一定的杀虫效果．兼有杀虫防病双重作用的基因工程哈茨木霉菌的构建显示了生物技术在生防真菌遗传改良中的应用潜力．     

根癌农杆菌介导的Cry1A(b)基因在木霉菌中的转化

根癌农杆菌介导的遗传转化是植物基因工程中常规方法，利用这一转化方法，我们成功地将CryⅠA(b)基因转入生防真菌哈茨木霉中，转化率约为60~180个转化子/10⁶个孢子 。通过对转化子的RT-PCR检测和Southern 杂交分析表明，CryⅠA(b)基因已整合进哈茨木霉菌基因组中，而且在转录水平上得到表达。转化子都能够稳定遗传。对转化子抑菌活性和杀虫活性测定表明，转化子不但保持了原菌株良好的抑菌活性，而且表现出一定的杀虫效果。兼有杀虫防病双重作用的基因工程哈茨木霉菌的构建显示了生物技术在生防真菌遗传改良中的应用潜力。     

抑制衰老的嵌合基因在水稻中的转化

利用基因枪法把带有特异衰老基因ＳＡＧ１２启动子的ＩＰＴ基因导入水稻,经ＰＣＲ,点杂交以及Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析,证明外源基因已整合到水稻基因组中,通过ＧＵＳ活性细胞分裂素含量的分析以及Ｔ１代转基因植株成熟期的形态观察,证明此抑制衰老的自我调节系统在部分转基因水稻中表达,叶片衰老受到明显的抑制。     

水稻土中微生物的砷转化基因多样性研究取得新进展

<正>最近,中国科学院生态环境研究中心、城市与区域生态国家重点实验室朱永官课题组采用实时定量PCR(qPCR)、末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)、以及构建克隆文库分析的方法,研究了采自于中国南方13个水稻田土壤样品中微生物的砷转化基因的丰度和多样性,证实砷氧化基因(aioA)、砷呼吸还原基因(arrA)、砷解毒还原基因(arsC)和砷甲基化基因(arsM)广泛地存在于水稻土中.     

水稻白绿苗可转化性与核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基的关系

水稻白绿苗为自发突变产生的非致死叶绿素缺失突变体,遗传上已知为核基因突变类型.其特点是在正常的生长条件下,能够由白苗期通过半白苗(白绿相间苗)向绿苗转变而成活,具有可转化性。这与致死的白化苗(如花药培养产生)不同。已知花培白化苗的形成是由叶绿体基因组的缺失所致,其核酮糖1,5-二磷酸(RuBP)羧化酶/加氧酶的合成能力丧     

RHL基因对粳稻的转化及转基因植株的耐盐性

通过农杆菌介导法把水稻类HAL2(RHL)导入粳稻品种合江19。根据GUS检测，RHL基因PCR检测和生长正常原则选择R0代单株。R1代株系中经抗潮霉素筛选后的阳性植株在苗期耐盐性有所改善，在孕穗期盐胁迫时细胞膜损伤小，叶组织活力强，耐盐性增强。对R1代株系进行Suthern杂交分析的结果证明，RHL基因表达框架已完整地整合进行了水稻基因组中。此外，对转基因育种方法和真正耐盐转基因水稻品种的培育等问题进行了探讨。     

农杆菌介导法获得转pac1基因小麦并表现对大麦黄矮病毒的抗性

自裂殖酵母中克隆得到pac1基因, 与GenBank中相关的核苷酸序列有99.3%的相似性. 编码蛋白质序列分析表明, 其具有RNaseⅢ结构域和双链RNA结合结构域. 体外活性测定表明, 以pET-5a系统在大肠杆菌中表达的pac1产物能够降解dsRNA. 将pac1导入双元载体pBI121, 以培养7~10 d的小麦幼胚为受体材料, 利用农杆菌株LBA4404对小麦品种陇鉴127进行转化, 获得了41株G418抗性植株, 经点杂交(dot blot)、RT-PCR和nptⅡELISA检测证实, 其中25株整合有外源基因并能正常表达. 对这25株转基因小麦进行大麦黄矮病毒的抗性鉴定表明, 有12株表现低度抗性, 表现为低接毒量时无症状, 接毒量提高时发病且严重; 有12株表现中度抗性, 表现为低接毒量时无症状, 接毒量提高时局部有不严重症状; 有1株表现高度抗性, 两种情况下均无症状. 抗性实验结果表明了pac1介导的抗性具有剂量效应的特点.     

转基因水稻研究的回顾与展望

水稻作为世界上超过一半人口的主食, 是最重要的粮食作物之一. 在过去的半个多世纪里, 水稻育种取得了巨大的成功. 水稻的单位产量实现了翻番, 部分地方甚至提高至3倍, 这为保障世界粮食安全作出了巨大的贡献. 但近十几年来水稻的产量停滞不前, 这一方面是由于在育种技术上没有新的突破以及遗传多样性在栽培品种中的逐步变窄, 另一方面也是因为频繁发生的病虫害以及旱灾等自然灾害使得水稻生产损失惨重. 然而, 世界人口的持续增长以及社会经济的快速发展导致对粮食的需求不断增加. 针对这些问题, 我国学者提出了培育绿色超级稻的设想, 围绕水稻抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产等五大重要性状, 对水稻品种进行全面改良以实现农业的可持续发展. 而转基因技术作为一种新兴的育种手段, 在实现绿色超级稻目标上将发挥重要作用. 水稻的转基因研究始于20世纪80年代末期, 迄今已有大量的转基因水稻研究被报道, 其中大部分的研究内容与绿色超级稻所要实现的目标一致. 本文首先回顾水稻遗传转化技术的发展, 再以抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产、外加抗除草剂等几大主要性状为主线对转基因水稻取得的主要研究成果进行逐一阐述, 最后对转基因水稻的发展进行展望.