甘薯草甘膦抗性基因EPSPS克隆和序列分析

EPSPS基因编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶,该酶是芳香族氨基酸合成的关键酶,该基因在细菌、真菌、藻类和植物中被广泛克隆和研究。EPSPS酶是草甘膦除草剂的靶点酶,过量表达EPSPS基因可以提高作物的草甘膦抗性。该研究根据甘薯基因组数据库设计引物,以‘广薯87’为材料提取RNA,通过RT-PCR方法扩增甘薯IbEPSPS基因,测序后进行生物信息学分析和表达分析。结果表明:(1)成功克隆获得甘薯IbEPSPS基因,该基因全长CDS为1569 bp,编码522个氨基酸,其中在第98~113、173~183位氨基酸序列具有2个EPSPS的保守结构域。(2)系统进化树分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因与三裂叶薯(Ipomoea triloba)、打碗花(Calystegia hederacea)、田旋花(Convolvulus arvensis)和牵牛(Ipomoea nil)聚在一类,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近。(3)实时荧光定量PCR分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因在茎、叶和茎尖表达量较高,同时受到草甘膦胁迫后IbEPSPS基因表达量提高。该研究结果为进一步探讨甘薯IbEPSPS基因的功能及甘薯对草甘膦的耐药性机制奠定了基础。

XinanⅠ介导的草甘膦高抗转基因水稻的研究

通过农杆菌介导的转化方法,将携带草甘膦抗性基因xinanⅠ的农杆菌分别侵染粳稻品种豫农粳与方欣4号愈伤组织,通过2轮2 mmol/L草甘膦筛选获得抗性愈伤组织,再经过诱导和分化得到了转基因水稻幼苗。对转基因幼苗进行xinanⅠ基因特异性PCR分析和草甘膦抗性筛选,结果表明,豫农粳与方欣4号抗性愈伤组织分化的幼苗的PCR阳性率分别是75.1%和72.0%,草甘膦抗性筛选阳性率分别为52.7%和49.4%。进一步对转基因植株进行抗性分析表明,草甘膦抗性基因xinanⅠ在水稻中可以高效表达,并赋予水稻高水平草甘膦抗性,T0代转基因植株经1.6%草甘膦溶液处理后仍然可以正常生长发育。

草甘膦为筛选标记的水稻高效遗传转化体系的建立

【目的】建立以日本晴愈伤组织为受体、草甘膦抗性基因CP4为选择标记基因的高效水稻遗传转化体系。【方法】以粳稻日本晴的成熟胚为试验材料,通过农杆菌介导法,将含有草甘膦抗性基因CP4的P1300载体转化日本晴的愈伤组织,分别用质量浓度为10、20和40 mg/L的草甘膦进行3轮抗性筛选,诱导分化和再生成苗;利用1000 mg/L草甘膦对移栽成活的阳性苗进行抗性鉴定。【结果】获得145株转基因幼苗,PCR检测阳性株为128株,阳性率达88.27%;经过3轮抗性筛选后,转基因幼苗的阳性率提高;移栽成活的99株阳性苗中,65株表现为抗性,抗性率为65.66%。【结论】成功建立了以草甘膦为筛选标记的水稻转基因体系,该体系为水稻育种提供了材料,并对以抗草甘膦基因作为筛选标记的水稻转基因和一些基因功能验证提供了技术支持。

Generation of insect-resistant and glyphosate-tolerant rice by introduction of a T-DNA containing two Bt insecticidal genes and an EPSPS gene

Insect resistance and glyphosate tolerance have been two of the most important traits in the genetic improvement of various crops. In this study, two Bacillus thuringiensis （Bt） insecticidal genes, CrylAc and Cryllg, and a modified glyphosate-tolerant 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase （EPSPS） gene （GIO） were combined into a single transferred DNA （T-DNA） fragment and introduced into rice by Agrobacterium-mediated transformation. A transgenic line with single-copy T-DNA insertion named GAI-14 was found to be highly resistant to striped stem borer and rice leaf roller, and tolerant to glyphosate. Analysis of T-DNA border sequence suggested that the transgenes were inserted at the chromosome 3 and appeared to have not interrupted any known or putative genes. A field trial observed no significant difference in the basic agronomic traits between GAI-14 and the recipient rice.