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。

植物选择标记基因hpt在大肠杆菌中的融合表达、纯化及活性测定

为对hpt基因编码蛋白进行的安全性评价,建立一种简便、高效的体外微生物表达体系,以获得大量的HPT蛋白,将用于植物转化的hpt基因的全编码序列克隆到原核表达载体pGEX4T-3上,在E.coli BL21中进行诱导表达,所得融合蛋白主要以包涵体的形式存在,且与Glutathione Sephrose 4B纯化介质的结合率不高。后经优化诱导表达的各种条件,成功地获得了可溶性的融合蛋白,该蛋白具有明显的生物活性。经Glutathione Sephrose 4B亲和层析,所得蛋白纯度>95％。动物实验显示,融合蛋白还具有良好的免疫原性,免疫家兔后可诱导产生高滴度的抗体(>1:10000)。ELISA及Western blotting检测进一步证实了所获纯化蛋白及其抗体的特性。这为深入进行HPT蛋白的安全性评价打下了良好的基础。

转基因植物中删除选择标记基因的研究进展

选择标记基因广泛应用于植物转基因工程中,然而这些基于除草剂和抗生素类抗性选择标记基因的利用,在转基因筛选和鉴定完成后功能多余。当前转基因植物的标记基因及相关产物对环境污染和食用安全的潜在影响,已经引起了人们的广泛关注。随着转基因技术的不断发展和人们对转基因植物和食品安全性的关注,删除转基因植物中的选择标记基因非常重要。文章着重讨论了植物转基因过程中,选择标记基因的利用,删除选择标记基因的几种方法,包括共转化法、位点特异性重组、染色体内重组、转座子介导的重组、删除叶绿体转化中选择标记基因,以及无选择标记基因植株的直接再生等。同时,还对这些技术的发展作了展望。

质体基因工程中选择标记基因研究进展

与细胞核基因工程相比,质体基因工程能更安全、精确和高效地对外源基因进行表达,作为下一代转基因技术已广泛用于基础研究和生物技术应用领域。与细胞核基因工程一样,质体基因工程中也需要合适的选择标记基因用于转化子的筛选和同质化,但基于质体基因组的多拷贝性和母系遗传特点,转化子的同质化需要一个长期的筛选过程,这就决定了质体基因工程中选择标记基因的选择标准将不同于细胞核基因工程中广泛使用的现行标准。目前,质体基因工程的遗传转化操作中使用较多的是抗生素选择标记基因,出于安全性考虑,需要找到可替换、安全的选择标记基因或有效的标记基因删除方法。本文在对质体基因工程研究的相关文献分析基础之上,对主要使用的选择标记基因及其删除体系进行了综述,并对比了其优缺点,同时探讨了质体基因工程中所使用的报告基因,以期为现有选择标记基因及其删除体系的改进和开发提供一定参考,进一步推动质体基因工程,尤其是单子叶植物质体基因工程的发展。

转Bt基因棉花选择标记基因nptⅡ转录后沉默分析

本研究利用病毒诱导基因沉默技术对转Bt基因棉花选择标记基因nptⅡ进行沉默,分析标记基因转录后沉默的可行性。以烟草脆裂病毒载体为骨架构建nptⅡRNAi载体,利用农杆菌浸染棉花子叶,获得nptⅡ干涉的转Bt基因棉花植株,然后涂抹卡那霉素进行检测。结果表明nptⅡ沉默植株叶片出现黄斑症状,RT-PCR和q RT-PCR检测表明叶片、根和茎中nptⅡ基因转录分别被抑制了99.25%、99.05%和98.65%,沉默后期的转录抑制也达到98%。本研究结果为解决已经在环境中释放转基因生物发生意外扩散和不可预料的生物安全事件提供了快速有效的应对方法和新思路。

以nptⅡ为选择标记基因的转基因小麦高效筛选方法

采用两种方法筛选以npⅡt为选择标记基因的转基因小麦植株,结果表明,由未成熟种子获得的植株在无菌条件下进行卡那霉素筛选时（A方法）,50 mg/L的卡那霉素能有效抑制非转化小麦幼苗的正常生长;由成熟种子自然发芽获得的植株在滤纸上进行卡那霉素滴注筛选时（常规方法,B方法）,80～100 mg/L的卡那霉素能较好地抑制非转化小麦幼苗的正常生长。相对于B方法的常规筛选方法,A方法具有材料对卡那霉素敏感性高、筛选周期短而且筛选结果可靠性高等优点,是一种高效的以npⅡt为选择标记基因的转基因小麦的筛选方法。

转基因小麦中无选择标记基因的研究进展

基因工程技术给人类社会和经济的发展带来了无限的希望和财富,但该技术中使用选择标记基因对生态、环境、非靶标生物等可能带来的危害等安全性问题,已倍受人们的关注和成为学者们研究、讨论的热点。文章综述了作为世界主要粮食作物-小麦转基因研究中应用获得无选择标记基因的遗传转化系统的研究现状,重点介绍无标记基因直接转化、基因枪法介导的共转化剔除选择标记基因、利用转座子介导的再定位剔除选择标记基因、位点特异性重组剔除性选择标记基因,并比较了它们的优缺点,展望了获得无选择标记技术的前景。

水稻基因枪转化过程中选择标记基因的研究

标记基因的利用是筛选和鉴定基因转化的细胞、组织和转基因植株的有效方法。针对目前植物遗传转化中常用的 4种抗性标记基因 :卡那霉素抗性基因 (nptⅡ )、潮霉素抗性基因(hpt)、草丁膦 (Glufosinate)抗性基因 (bar)和草甘膦 (Glyfosinate)抗性基因 (epsps)对水稻遗传转化过程所起的选择作用的差异作了较系统的比较 。

植物基因工程中常用选择标记基因

近十年来,由于植物细胞的全能性和完善的组织培养技术,以及植物细胞转化系统的建立,植物基因工程发展迅猛,已成为当今环境、农业、医药等领域发展的热点之一。迄今为止,植物基因工程已在植物蛋白的改良、植物抗病虫害、植物抗病毒等方面取得了令人嘱目的成就。而选择标记基因(Selective Gene)或报道基因(Reporter Gene)在植物基因工程的顺利发展中占有举足轻重的地位。

植物选择标记基因剔除技术研究进展

获得无选择标记基因的转基因作物是转基因作物发展的必然趋势。目前剔除选择标记基因的常用方法包括共转化、位点特异性重组、转座子、同源重组等。本文综述了这些常用技术的原理和目前的发展现状,同时对这些技术的特点进行描述,并对植物安全转基因技术发展进行展望,以期推动转基因作物的快速产业化。

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。

去除选择标记基因的Cre/lox重组系统在植物中的应用

获得无选择标记基因的转基因植物越来越受到研究者的重视。目前,应用得较广泛的去除选择标记基因的方法有共转化法和位点特异性重组法,其中位点特异性重组系统中Cre/lox重组系统研究最多。以下介绍了Cre/lox位点特异性重组系统的原理、特点及其近几年在植物中的应用,针对本实验室在这一领域的研究情况,重点阐述了Cre/lox系统的应用前景。随着植物反应器研究领域的不断壮大,去除筛选标记基因是植物反应器研究的必然趋势。

无选择标记转基因植物的研究进展

为了避免选择标记基因的使用对环境及植物体的生长发育带来的不利影响,消除人们对转基因植物中选择标记基因的安全性顾虑,培育无选择标记的转基因植物目前已成为植物基因工程研究的热点。现主要综述几种剔除选择标记基因方法在转基因植物中的研究进展。

利用FLP/frt重组系统产生无选择标记的转基因烟草植株

在植物转基因植株产生过程中,对转化细胞进行抗性筛选是通用程序,转化细胞的抗性一般是抗生素抗性或除草剂抗性,将赋予转化细胞抗性的选择标记基因删除是提高转基因植物生物安全性的重要措施。来自于啤酒酵母的FLP/frt位点特异性重组系统可有效删除同向定点重组位点frt之间的基因。通过多步骤重组,建立了可在植物中广泛应用的FLP/frt位点特异性重组系统。该系统包括含有frt位点的植物表达载体pCAMBIA1300-betA-frt-als-frt和含有由热诱导启动子hsp启动的FLP重组酶基因的植物表达载体pCAMBIA1300-hsp-FLP-hpt。利用二次转化的方式将二者先后转入烟草植株,热激处理后,热诱导型启动子hsp调控的重组酶FLP基因的表达催化位于选择标记基因als两侧同向frt位点间的重组反应,有效地删除了选择标记基因als。41%的经热激处理的二次转化植株发生了选择标记基因的删除,表明该系统在获得无选择标记基因的转基因植株中有很好的应用价值。

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。

分子标记辅助选择聚合Xa23,Pi9和Bt基因

利用分子标记辅助选择将高抗水稻白叶枯病的Xa23基因、广谱高抗稻瘟病的Pi9基因、抗水稻螟虫和稻纵卷叶螟的Bt基因聚合到同一株系中,获得了三基因聚合的纯合株系。病、虫抗性鉴定结果显示:聚合了Xa23、Pi9和Bt基因的株系HB1471、HB1473能同时抗白叶枯病、稻瘟病和稻纵卷叶螟;与Xa23、Pi9基因的供体材料L10相比,对白叶枯病和稻瘟病的抗谱相同、抗性水平相当;对稻纵卷叶螟抗性与Bt基因的供体亲本MH63-Bt水平相当。Xa23、Pi9和Bt三基因纯合株系可以作为水稻育种的多抗供体材料。

提高转基因植物标记基因安全性策略的研究进展

目前,广泛使用的转基因植物抗性标记基因对环境和食品存在潜在风险。提高转基因植物标记基因安全性策略有3种:利用无争议的生物安全标记基因;剔除转基因植物中选择标记基因;利用无选择标记基因的转化系统。本文综述了这3种策略的作用原理、种类和存在的问题,并对提高转基因标记基因安全性技术途径的前景和研究方向进行了分析。

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)基因工程选择试剂的筛选

采用细胞计数法,研究了重要经济微藻——雨生红球藻对10种基因工程常用选择试剂的敏感性。结果表明,雨生红球藻对除草剂草丁膦和抗生素Zeocin比较敏感,50μg/ml的草丁膦和25μg/ml的Zeocin可明显地抑制雨生红球藻生长,尤其是50μg/ml的草丁膦能导致细胞两周内全部死亡;高浓度的卡那霉素和硫酸链霉素也可抑制雨生红球藻的生长;雨生红球藻对包括氯霉素和G418在内的其他6种试剂不敏感,即使处理浓度高达1000μg/ml。本文结果提示草丁膦可能是雨生红球藻基因工程适宜的选择试剂,其相应的抗性基因bar可能成为雨生红球藻遗传转化的选择标记基因。

转基因植物中标记基因研究概况

标记基因在植物基因工程中具有重要的作用。它在遗传转化中的关键作用是区分转化和非转化的细胞,以筛选并鉴定出转化的细胞、组织和转基因植株。目前,已报道的标记基因种类很多,划分标准也各不相同。出于对生态环境和转基因食品的生物安全性考虑,从传统的选择标记基因、与激素代谢相关的基因、与氨基酸代谢相关的基因、与糖类代谢相关的基因、能解除化合物毒性(或胁迫)的基因、编码能产生特定荧光物质的蛋白酶类的基因、利用颜色差异性筛选转化体的相关基因及抗性标记基因的敲除技术八个不同的方面,综述了标记基因的种类、作用原理、应用价值及存在的问题。在标记基因的综合应用方面,详细总结了标记基因与组织(或器官)特异性启动子和MAT载体系统的结合应用,以及β-葡萄糖苷酸酶作为多功能标记基因的综合应用。最后,对标记基因的发展前景进行了探讨分析。