玉米遗传转化系统的研究进展

本文介绍了近年来玉米遗传转化系统的建立、基因导入手段、方法等方面的研究进展。

抗草甘膦基因表达载体的构建及对玉米的遗传转化

以pCambia3301载体为基础,以玉米Ubiquitin(Ubi)启动子、拟南芥叶绿素转运肽(Chloroplast transit pep-tide,Ctp)基因、抗草甘膦Epsps基因为元件,构建了玉米高效双元表达载体,通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404,并通过农杆菌介导法转化玉米幼胚,获得了抗草甘膦无抗生素标记的转基因玉米植株。经田间初步检测转化玉米植株具有一定的草甘膦抗性。

农杆菌介导玉米萌动胚遗传转化新体系的建立

本研究借鉴经典农杆菌介导法,成功地建立了一个农杆菌介导玉米萌动胚遗传转化新体系。转基因植株经PCR,PCR-Southern,RT-PCR分子检测,结果表明外源目的基因已被插入玉米染色体基因组中,并在转录水平上表达。采用此方法可省去组织培养过程,取材方便,可操作性强。

共培养环境对玉米遗传转化的影响

以携带pCAMBIA1301(含GUS基因)质粒的EHA105菌株侵染玉米优良自交系齐319幼胚诱导的胚性愈伤组织,共培养5 d(特殊试验除外)后,对GUS基因瞬时表达率影响玉米转化的共培养环境进行研究。结果表明,玉米转化效率随共培养基pH降低而升高,临界共培养pH为5.2;共培养基中添加200μmol/L乙酰丁香酮(AS)对提高玉米愈伤组织的转化率是必要的;共培养3和5 d的GUS表达率呈现先升高后降低的趋势,以25℃共培养3 d的GUS表达率最高,为33.74%。

根癌农杆菌介导的玉米幼胚遗传转化体系

为建立以潮霉素为选择标记的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的玉米高效遗传转化体系,本研究利用携带p MDC141-CYP79A1(含GUS基因)质粒的农杆菌浸染玉米A188幼胚,共培养7d后通过GUS基因瞬时表达率,研究农杆菌的菌液浓度、热激时间和浸染时间等因素对玉米幼胚遗传转化效率的影响。研究结果表明:随着农杆菌的菌液浓度的增加、热激时间和浸染时间的延长,GUS表达效率均呈现先增后减的趋势;当农杆菌菌液的OD_(600)为0.8、热激预处理时间3min和浸染时间5min时,其GUS瞬时表达率均最高,分别为46.8%、46.4%和51.7%。并在最佳条件下将GUS基因转入到玉米幼胚,以潮霉素为选择标记,进行3次选择培养,将重新分化的抗性愈伤组织进一步分化成苗,获得56株潮霉素抗性植株,经PCR分子鉴定,获得22株阳性植株,初步建立根癌农杆菌介导的高效玉米幼胚遗传转化体系,为以抗潮霉素基因作为筛选标记的玉米遗传转化和基因功能验证提供技术基础,获得的抗潮霉素转化植株为玉米育种提供新材料。

ubi启动子驱动的花生芪合酶基因表达载体的构建及玉米遗传转化初报

研究克隆了玉米的ubi启动子,以pBI 121为基本载体,构建了含有ubi启动子的中间载体pBI UB及ubi启动子驱动的GFP基因的植物表达载体pBI UG;采用基因枪法将载体pBI UG转入洋葱表皮细胞对启动子活性进行检测,结果表明GFP基因在洋葱表皮细胞中得到了表达。本实验同时采用RT-PCR技术克隆了花生的芪合酶基因(Res),该基因编码的蛋白质的氨基酸序列与已公布的芪合酶的氨基酸序列的同源性为99.49 %,并且164位的活性中心Cys没有发生突变;将该Res基因插入载体pBI UB构建了ubi启动子控制下的花生芪合酶基因植物表达载体pBI UA,并对玉米进行了遗传转化,得到了转化苗。

玉米遗传转化的研究进展

自从 198 8年首次获得玉米转基因完整植株以来 ,玉米遗传转化技术的研究取得了许多重要进展 ,抗虫、抗除草剂的转基因玉米业已率先应用于玉米的商品化生产。作者对近年来玉米遗传转化技术所取得的重要进展及其在玉米品种改良中的应用前景进行了论述。

玉米胚性愈伤组织的遗传转化及耐草甘膦植株再生

以优良玉米自交系X2211的幼胚胚性愈伤组织为受体材料,采用农杆菌介导法将来自微生物荧光假单胞杆菌(Pseudomonas fluorescens)G2菌株的抗除草剂基因2mG2-epsps转入玉米愈伤组织细胞,转化后的细胞经草甘膦筛选,获得抗性愈伤组织并再生植株282株,成活86株,经特异PCR检测表明其中26株植株转入了2mG2-epsps基因,喷施0.125%除草剂试验检测表明,转基因植株具有良好的耐除草剂特性,为抗除草剂玉米新品种选育提供了较好的亲本材料。

农杆菌介导的玉米遗传转化系统研究进展

农杆菌介导的遗传转化由于具有独特的优点,一直受到育种家、分子生物学家和微生物学家的重视,因此近10年发展很快。玉米是重要的粮食作物,农杆菌介导的玉米遗传转化也取得了重大成就。文章就近年来玉米遗传转化取得的进展、影响转化的重要因素作一小结,并就目前转化存在的问题和前景作简单的讨论。

农杆菌介导的玉米遗传转化

用带有质粒pGIH(35S-intron-GUS/ Hptr)的根癌农杆菌EHA101转化玉米愈伤组织,获得潮霉素抗性植株,再生性好的苏玉1 图7 Southern blot分析HpaII消化的质粒pGIH 和gusA基因沉默的愈伤组织的总DNA Fig.7 Southern blot analysis of plasmid pGIH(P) and plant genomic DNA of gusA gene si- lence callus(T)digested with HpaII号转化率可以达到8.1%。对转化植株进行GUS染色分析及PCR和Southern杂交检测证明外源基因已经整合,并能够稳定表达。反向PCR分析的三个转化植株,T-DNA插入片段均为单拷贝。部分失去分化能力的抗性愈伤组织,Southern blot分析发现其基因组中有gusA基因插入,但X-gluc染色呈阴性,经HpaII酶切分析发现整合的gusA基因发生了高度甲基化。

农杆菌介导的玉米遗传转化研究进展、问题与分析

综述了农杆菌介导的玉米遗传转化的研究历程和现状 ,并对技术问题和未来发展趋势进行了分析和讨论。

农杆菌介导的优良玉米自交系遗传转化体系的建立

以杂交育种中广泛使用的优良玉米自交系340、4112为材料 ,用带有质粒pGBIL04(actin.Bt.35S .bar)的根癌农杆菌LBA4404转化其幼胚及其初始愈伤组织 ,经PPT抗性筛选后分化再生植株。PCR分子检测初步证明Bt基因已整合到再生植株基因组中 ,转化率为1.68 %～4.44%。本实验利用转化受体的抗性筛选频率对转化体系进行了优化 ,结果表明 :比较适宜的感染液浓度为OD600=0.5;预培养有利于幼胚转化 ,预培养时间以刚刚诱导出新鲜稳定的初始愈伤为宜 ;

农杆菌介导优良玉米自交系Ⅱ型胚性愈伤组织遗传转化体系的建立

以玉米自交系8902、340、4112未成熟幼胚为材料,诱导、继代筛选出良好的Ⅱ型胚性愈伤组织,用农杆菌(EHA105和LBA4404)介导法转化其愈伤组织。利用本室构建的植物双元表达载体中携带的GUS报告基因对农杆菌转化系统的条件进行了研究,如农杆菌的侵染浓度、菌种类型、侵染时间、As(乙酰丁香酮)浓度及基因型等,建立了农杆菌介导优良玉米自交系Ⅱ型胚性愈伤组织高效遗传转化体系。

玉米愈伤组织的遗传转化和对草丁膦抗性及植株再生的研究

以玉米自交系7922、P2和H99的胚性愈伤组织为材料,通过愈伤组织对草丁膦的敏感性实验,确定愈伤组织适宜选择压,并探讨了不同激素对愈伤组织分化的影响,用带有质粒PGBIloxAp.Bt.35sp.bar的根癌农杆菌LBA4404转化玉米愈伤组织,PCR检测证明,目的基因已整合到玉米基因组中。

农杆菌介导玉米幼胚愈伤组织遗传转化体系的优化

以玉米骨干自交系‘郑58’的幼胚为材料,用农杆菌介导法对诱导培养出的胚性愈伤组织进行三价植物表达载体的遗传转化,同时对影响转化效率的主要因素进行研究.结果表明,当浸染液和共培养培养基中乙酰丁香酮(AS)的浓度为150mg·L-1时,抗性愈伤组织获得率显著提高17.39%;在菌液浓度D600为0.3、浸染时间为20min、共培养时间为60h、共培养温度为22℃、共培养培养基pH为5.4以及头孢霉素浓度为400mg·L-1的试验体系下,有利于提高玉米抗性愈伤组织的获得率,其获得率最高可达17.26%.

农杆菌介导玉米幼胚遗传转化体系的建立

以玉米（Zea mays L.）HiII的幼胚为外植体，β-葡萄糖苷酸酶基因（GUS）为报告基因，通过农杆菌介导转化法对影响遗传转化体系的外植体大小、农杆菌浓度、热预处理温度、侵染时间、共培养及恢复培养时间、抗生素、筛选剂等因素进行优化，以建立农杆菌介导玉米幼胚遗传转化体系。结果表明，幼胚大小为1.0~1.5 mm，农杆菌菌液的OD600 nm为0.5，40℃热处理3 min，侵染8 min，共培养3 d和恢复培养4 d，100 mg/L羧苄青霉素作为抑菌剂，双丙氨膦作为筛选剂时为最佳遗传转化条件。通过该优化体系已获得多种转基因玉米材料，表明该体系具有较高的可重复性和可靠性。

花粉致死基因ZmAA1对玉米遗传转化的研究

为了研究花粉致死基因ZmAA1的功能,进而创制转ZmAA1基因玉米不育新材料。在Gen Bank中找到花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47,并在目的片段的上下游设计増加酶切位点,基因合成构建到克隆载体puc57上,采用传统酶切连接的方法构建了植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar,并利用农杆菌介导法转化优良玉米自交系郑58萌动胚。成功构建植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar;共获得94株除草剂抗性植株,其中47株目的片段PCR呈阳性反应,对温室中表现为花粉败育的PCR阳性植株进行目的片段及筛选标记bar基因RT-PCR与蛋白免疫学试纸条检测,结果表明,花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47已经整合到玉米基因组并表达。

玉米的遗传转化

介绍近年来玉米遗传转化在受体系统、基因导入、选择标记和表达系统等方面的研究进展。

影响农杆菌介导玉米愈伤组织遗传转化因素的研究

用农杆菌介导玉米愈伤组织的转化,其筛选的结果得到的抗性愈伤组织受玉米愈伤组织的继代时 间、浸染的农杆菌菌液浓度、共培养的温度以及其共培养时间等因素的影响。玉米愈伤继代后7～9d,农杆菌 浓度为OD600值0.3左右、共培养温度约22℃、培养时间3d时,抗性愈伤的获得率最高。