利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草(英文)

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法.通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm.载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA.利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59.2%.对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19.5%的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ.这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物.研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与 bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20.0%～47.4%,低于使用双T-DNA转化的共转化频率.

利用Cre/lox定位重组系统获得无选择标记GFP转基因烟草

【目的】利用Cre/lox系统具有的特异重组特性,以绿色荧光蛋白GFP为目的基因,获得无选择标记的GFP转基因烟草。【方法】将Bar基因表达盒置于两个同向lox位点之间并与GFP基因表达盒融合后获得相应植物表达载体,转化烟草后获得抗除草剂Basta的GFP转基因植株。GFP转基因植株叶盘二次转化导入重组酶Cre基因后,实现与GFP基因连锁的Bar基因表达盒剔除,剔除Bar基因的植株开花后自交使重组酶Cre基因分离,获得无选择标记的GFP转基因烟草。【结果】将含Bar基因表达盒以及GFP基因表达盒的植物表达载体转化烟草Wisconsin38后获得了抗除草剂Basta以及GFP荧光表达的转基因植株。随机抽取5株转基因植株二次转化导入Cre基因,所获得的再生植株叶盘进行Basta的抗性检测,绝大多数单株对应叶盘在含8mg·L-1PPT(phosphinothricin)的筛选培养基上无法再生死亡,删除效率在76%～100%。对Bar基因删除后区域片段进行克隆测序分析显示,Bar基因表达盒已经被精确删除。Bar基因删除植株开花后自交,获得的自交后代进行NPTⅡ抗性检测,NPTⅡ敏感植株分子检测显示均只含有GFP基因。【结论】利用Cre/lox系统获得烟草无选择标记的转基因植物是稳定可行的,可广泛应用于其它无选择标记转基因植物的培育。

利用Cre/lox重组系统获得无选择标记的SKTI抗虫转基因烟草

将置于两个同向lox位点之间的Bar基因表达盒与大豆胰蛋白酶抑制剂SKTI基因表达盒融合后获得相应植物表达载体,转化烟草Wisconsin 38后获得对棉铃虫具有明显抗性的SKTI转基因植株。SKTI转基因植株通过叶盘二次转化法导入Cre基因,对再生植株叶盘进行Basta的抗性检测,检测Bar基因的删除情况。结果表明：绝大多数再生植株对应叶盘在含8 mg/L PPT的筛选培养基上无法再生,Bar基因被删除的效率在38%-100%之间。对Bar基因删除区域进行PCR及克隆测序后发现Bar基因表达盒被精确删除。对Bar基因删除植株开花自交获得的分离后代进行NPTⅡ抗性检测,5株NPTⅡ敏感植株分子检测显示均只含有SKTI基因而无Cre基因存在,为无选择标记基因的SKTI转基因植株。

含双病原物诱导启动子无选择标记转基因烟草的获得

外源基因的引入造成转基因植物的食用安全性和环境安全性问题。此外，选择标记基因还可能使植株再生困难，及后继转基因工作不能再用相同的选择标记基因。若转基因植株在释放时其外源抗性选择标记基因得到剔除，则上述问题可得到解决。

利用双T-DNA载体系统获得无选择标记转基因菊花

为获得具有无选择标记的转基因菊花,构建了一个双T-DNA超级双元载体pCAMBIA1301-gus,其中一个T-DNA结构域中含有选择标记基因hpt,另一个T-DNA结构域中含有目的基因gus,而且两个T-DNA结构顺序相连,中间没有其他插入序列。利用农杆菌介导转化菊花幼嫩茎尖薄层细胞,共获得506个抗性植株,通过PCR和Southern杂交检测表明共转化率为38.4%,对其中17个同时整合了hpt和gus基因的植株自交获得的T1代株系进行检测,发现约有15.8%的T1代植株中不含选择标记基因hpt,结果表明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记转基因植物。

无选择标记转基因植物的培育

植物转基因研究中通常都要使用选择标记基因来筛选转化细胞并获得转基因植株。但是当转基因植株育成后,选择标记基因就失去了存在的意义。为了消除由选择标记基因引起的安全性隐患,人们发展了一些培育无选择标记转基因植物的策略。这些策略主要包括共转化、位点特异性重组和转座子转座等。去除选择标记基因将促进公众对转基因作物的接受。评述了无选择标记转基因植物的研究进展。

利用共转化和花药培养技术快速获得无选择标记的三价转基因水稻

采用农杆菌介导的水稻转化体系,将包含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因(hpt)和目的基因人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的双T-DNA表达载体p13HSR转化水稻。筛选潮霉素磷酸转移酶基因和目的基因都是阳性的转基因植株,按单株进行花药培养,快速得到无选择标记而目的基因阳性的转基因纯合植株,得率为9.87%。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。同时观测到三价表达载体在转化过程中部分目的基因丢失。

无选择标记的甜瓜a-ACO1基因植物表达载体的构建及对烟草的共转化效果

从植物表达载体pCB-aACO1的T-DNA区段上切去nptⅡ基因,构建了无选择标记植物表达载体pCD-aACO1,其T-DNA区段只含有目的基因a-ACO1和GUS基因.从另一植物表达载体pCAMBIA2301的T-DNA区段切去GUS基因,构建了植物表达载体pCAMBIA2302,其T-DNA区段其只含有nptⅡ基因.用这2种新载体共转化烟草,在对40株抗性转基因烟草的PCR检测中,有14株扩增出a-ACO1基因,共转化率为35%.

用绿色荧光蛋白监测转基因植物中选择标记基因的消除

绿色荧光蛋白 (GFP)可直接进行活体观察 ,它的这个优点可被用于监测转基因植物中选择标记基因的消除。为此 ,构建了植物表达载体pGNG ,将绿色荧光蛋白基因 (gfp)和卡那霉素抗性基因表达盒 (NosP nptII NosT)一起克隆在两个同向的lox位点间 ,在第一个lox位点上游置有CaMV 35S启动子以驱动GFP表达 ,第二个lox位点下游置有不含启动子的大肠杆菌 β 葡萄糖醛酸酶 (GUS)基因。首先在含卡那霉素 (Kan)的培养基上筛选出转pGNG的烟草 ,借助绿色荧光可容易地检出表达GFP的转化体。然后用另一转化载体pCambia130 0 Cre二次转化表达GFP的转基因植物 ,利用另一选择标记基因 潮霉素抗性基因 (hpt)进行筛选 ,在获得的再生植株中 ,Cre重组酶的表达消除了转化体中两lox位点间的gfp和nptII。实验结果表明可借助GFP荧光的消失 ,快速选出nptII被消除的二次转化体 ,同时GUS(作为目的蛋白 )在CaMV 35S启动子驱动下获得表达。最后利用后代的分离将hpt和cre除去。

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T0代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T1代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。

无抗性选择标记转基因软米和糯稻新品系的选育及中间试验

直链淀粉含量是影响稻米品质的最主要因素之一。为培育直链淀粉含量较低的软米和糯稻新品系,在经共转化法获得的转反义Wx基因水稻自交后代中筛选获得了不含抗性选择标记基因的纯合体。对这些纯合转基因水稻的分析表明,其未成熟种子胚乳中Wx基因表达水平和成熟种子中Wx蛋白量较未转化对照有不同程度的降低。转基因水稻成熟种子中直链淀粉含量较未转化对照有不同程度的下降,2个转基因系降低至10%左右,相当于软米的直链淀粉含量,1个转基因系降到了2%以下,形成了糯稻新品系。转基因稻米中直链淀粉含量降低后,其胶稠度相应变软,而糊化温度未发生明显改变。田间试验结果表明,转基因水稻的大部分农艺性状与受体品种武香粳9号无显著差异。因此,本研究成功培育了无抗性选择标记且淀粉品质改良的转反义Wx基因水稻新品系。

烟草基因组辅助育种研究进展

优质的烟草品种是促进烟草经济发展的基础。2010年以来,烟草基因组学迅速发展,推动了烟草遗传进化、功能遗传学等多个研究领域的进步,为烟草育种提供了新的工具和途径。本文总结了烟草基因组测序组装和功能研究的最新成果,从烟草遗传连锁图谱构建、数量性状基因座(QTL)定位、全基因组关联分析(GWAS)以及QTL定位和GWAS联合分析4个方面阐述了烟草分子标记辅助选择育种(MAS)的发展现状,并综述了全基因组选择(GS)和基因编辑(GE)的技术理论以及它们在烟草育种中的应用进展。针对目前烟草基因组辅助育种(GAB)存在的问题和不足,指出要充分利用烟草基因组信息,加快分子标记的开发,推进基因芯片的应用和加强高通量表型监测平台的建设,进而推进GAB在烟草育种上的应用。

转基因植物选择标记基因删除技术

本文系统地介绍了4种转基因植物选择标记基因删除技术——(共转化法(co-transformation)、转座子法(transposable element)、位点特异性重组法(site-specific recombination)、染色体内同源重组法(intrachromosomal recombination)的基本原理和操作过程,并分析了各自的特点和实际应用情况,比较了它们的优缺点,展望了删除技术的前景。删除技术的发展,无论是对于转基因作物的安全性和商业化,还是转基因技术的发展和完善都有积极的作用。

培育具有安全选择标记或无选择标记的转基因植物

转基因植物中选择标记的安全性已成为植物基因工程研究的热点之一。从两个方面可以解决转基因植物中的选择标记问题。一是选用安全的正向选择标记,主要是与糖代谢和激素代谢相关的基因。二是构建能去除选择标记基因的转化系统,主要有共转化系统、双T DNA边界载体系统、位点特异性重组系统和转座子系统等。这些植物基因工程的方法将有助于培育安全的转基因植物。

水稻无选择标记Xa21转基因系CX8621的获得与遗传分析

无选择标记和转基因稳定遗传是转基因作物安全应用的基本要求。按照我国转基因作物安全评价指南,利用双右边界T-DNA载体系统将广谱抗白叶枯病基因Xa21转入水稻恢复系明恢86。通过抗性鉴定、PCR分析和Southern杂交,跟踪了外源Xa21基因在转基因后代植株的遗传,并在T3代获得了无选择标记和载体骨架序列的单拷贝抗病纯合系CX8621。多年的观察和鉴定表明转基因恢复系CX8621具有稳定的白叶枯病抗性。目前CX8621已经稳定遗传至T16,并已通过小规模的田间试验(环境释放)和大规模的田间试验(生产性试验)的安全评价。

转基因植物选择性标记基因

综述了选择性标记基因的分类和应用及其安全性研究进展 ,并对选择性标记基因研究的发展方向进行了探讨。

利用子房滴注法获得无载体骨架序列和选择标记的转基因玉米

转基因植物中的载体骨架序列和选择标记基因是引起生物安全性争论的根本原因,最直接、最有效的解决方法是在转化过程中不使用载体骨架序列和选择标记基因。本研究建立并优化了玉米子房滴注转化法,其操作要点是将DNA转化溶液直接滴加在完全去除花柱的子房上。利用子房滴注法将无载体骨架序列和选择标记的线性GFP基因表达框转化玉米。PCR结果表明:适合子房滴注法转化的玉米品种为9818,最佳转化时间为授粉后18～20 h,在此条件下得到最高的PCR阳性率,为3.01%;Southern blotting结果表明外源基因的整合方式简单(1～2条杂交带);RT-PCR结果表明转基因植株中GFP基因能够在RNA水平上正常表达;在转基因植株的根和幼胚中观察到GFP表达。

转基因植物选择标记基因及其安全性问题

就目前使用的选择标记基因和提高选择标记基因安全性的策略进行了评述。

安全选择标记的转基因食用菌研究进展

在食用菌外源基因转化过程中,目的基因的导入常需要串联易于识别的选择标记基因,用于转化子的筛选。当筛选完成后,选择标记基因特别是抗性标记基因的存在即是多余的,甚至是有害的,存在生物安全隐患。有鉴于此,本文对获得安全选择标记基因的转基因食用菌作一综述。

杨树无选择标记转基因体系的建立

本研究选择美洲黑杨杂种优良无性系南林895杨(Populus×euramericana cv‘.Nanlin895’)为材料,利用Cre/loxP位点特异性重组系统(pX6-GFP载体)进行遗传转化研究。经不同浓度β-雌二醇诱导处理,分别利用农杆菌侵染叶盘分化不定芽至完整植株过程和利用已获得的抗性植株诱导愈伤至植株再生过程删除选择标记基因。结果显示,利用已获得的抗性植株诱导愈伤至植株再生过程删除选择标记基因的效率高于利用农杆菌侵染叶盘分化不定芽至完整植株过程标记基因的删除效率。对卡那霉素的敏感性测试结果表明,已删除选择标记的转基因杨树和对照未转基因南林895杨对卡那霉素的敏感性是一致的。初步建立了杨树无选择标记转基因体系。