小麦花粉管通道及子房注射法转化Anti-TrxS基因

为了获得抗穗发芽转基因小麦材料,以13个小麦品种 品系 为受体材料,用花粉管通道及子房注射法进行了硫氧还蛋白反义基因 Anti-TrxS 的遗传转化.花粉管通道法共转化小花2036朵,收获T0代种子1616粒,结实率为79.4%,将T0代种子大田点播,获T1代苗1424株,出苗率为88.1%.对T1代株系叶片基因组DNA进行PCR检测,31个株系中有16个株系呈阳性反应.子房注射法共转化小花1206朵,收获种子89粒,结实率为7.4%,T1代共出苗41株,出苗率为46.1%,对郑新991T1代株系进行PCR检测,电泳结果呈阳性反应.

Anti-trxs和Bar基因共转化小麦后代植株的遗传及表型分析

经对基因枪转化小麦品种皖麦48获得的7株再生苗的PCR、PCR-Southern杂交和除草剂涂抹叶片检测,得到了4株转基因植株,证实了硫氧还蛋白反义基因(Anti-trxs)和抗除草剂Bar基因已经整合到小麦基因组中且能够正常表达。经对T1、T2植株分析表明:Anti-trxs、Bar基因能够稳定的遗传给后代,且普遍呈3∶1的分离,其遗传符合单基因控制的孟德尔遗传规律,部分株系表现1∶1的不正常分离(阳性个体较预期的少),推测这是由于雌或雄配子之一方丢失或外源基因的结构、排列等方面发生了变化的结果。转基因植株的农艺性状与对照相比,T0代有较大变异,但在T2代已得到了回复。

花粉管通道及子房注射法转化Anti-TrxS基因

以 1 3个小麦品种 (品系 )的植株体为受体材料 ,用花粉管通道及子房注射法进行了硫氧还蛋白反义基因 (Anti TrxS)的遗传转化。花粉管通道法共处理小花 2 0 36朵 ,收获T0 种子1 61 6粒 ,结实率为 79.4% ,将T0 种子大田点播成株行 ,T1 共出苗 1 42 4棵 ,出苗率为 88.1 %。对T1 苗按品种和处理组合的方式进行抽样检测 ,抽样株系取 1 0个单株分别提取叶片基因组DNA ,然后将单株叶片DNA等量混合 ,进行株系基因组DNA的PCR检测。检测结果为 30个株系中有 1 6个株系呈阳性反应。子房注射法共转化豫麦 49号、豫麦 70号、豫麦 1 8号、郑新 991、95 5 1 9五个小麦品种 (品系 )的小花 1 2 0 6朵 ,收获种子 89粒 ,结实率为 7.4% ,T1 共出苗 41棵 ,出苗率为 46.1 %。

转反义trxs基因小麦籽粒蛋白组分的巯基含量与α-淀粉酶活性的关系

利用反义trxs基因特异引物,对扬麦5号转反义trxs基因株系00TY5的T4和T5代进行了PCR分子鉴定,并对其纯合株系籽粒蛋白质组分的巯基含量、α-淀粉酶活性及二者的相关性进行了测试。结果表明,00TY5的T4和T5代PCR分子检测均呈阳性。与非转基因植株相比,在籽粒成熟和后熟过程中,籽粒清蛋白巯基含量在开花后30 d至成熟后5 d平均降低33.2%,球蛋白巯基含量在开花后20 d至成熟后5 d平均降低42.5%,均达极显著水平(P<0.01);醇溶蛋白和谷蛋白巯基含量有下降的趋势,但降低幅度较小;α-淀粉酶活性低,变异小,尤其在开花后35 d至成熟后10 d,平均比非转基因植株下降36.5%。各种蛋白质组分的巯基含量与α-淀粉酶的活性呈正相关关系,清蛋白巯基含量在成熟前与α-淀粉酶活性相关性达极显著水平(P<0.01);球蛋白巯基含量在成熟前10 d至成熟后10 d达显著水平(P<0.05);贮藏蛋白巯基含量与α-淀粉酶活性的相关性在各时段均较高。

反义TrxS基因在小麦中的表达及对小麦种子蛋白酶活性和蛋白组分的影响

为了揭示反义硫氧还蛋白基因(anti-TrxS)在抗穗发芽小麦中的作用机制,探讨转基因小麦中蛋白酶活性和蛋白组分的变化规律,以转反义TrxS基因小麦株系为材料,用荧光定量RT-PCR、SDS-PAGE和生理指标测定的方法,对转基因株系和对照种子萌发过程中反义TrxS基因表达、蛋白酶活性和蛋白组分进行了检测。结果表明,反义TrxS基因在RNA水平上能够表达;转基因小麦籽粒蛋白酶活性明显下降,种子吸涨12、24、48、729、6和120 h后,转基因小麦种子蛋白酶活性比对照分别降低27.3%、30.7%、19.1%、19.4%、23.7%和13.5%;转基因小麦籽粒谷蛋白、醇溶蛋白的SDS-PAGE分析表明,反义TrxS基因的导入抑制了转基因小麦籽粒谷蛋白和醇溶蛋白大分子亚基二硫键(S-S)向巯基(-SH)的转化,从而使蛋白质的降解延缓。

反义trxs基因的导入对小麦种子发芽的影响

用基因枪将反义trxs基因导入小麦幼胚 ,经组织培养获得了抗性再生植株。PCR及限制酶切检测显示 ,反义trxs基因在转基因植株中基本完整。生化指标测定及发芽特性试验表明 ,与对照相比 ,转基因籽粒中Trxh活性明显降低 ;水溶蛋白和醇溶蛋白中巯基含量比率以及α 淀粉酶活性都有所下降 ;转基因种子的发芽势明显降低 ,但种子最终发芽率变化不大。

反义trxs基因对转基因小麦种子内源trxh基因表达的影响

以转反义硫氧还蛋白基因（anti-trxs）株系01TY70-1-17．5及其对照小麦品种‘豫麦70’为试验材料，以小麦中稳定表达的肌动蛋白基因actin为内标，用半定量反转录聚合酶链式反应（semi-QRT．PCR）方法，对转基因株系及其对照种子中trxh基因时空表达情况进行了检测。检测结果表明，花后15～30d转基因株系trxh基因转录量平均比对照下降了20．1％，花后25d显著低于对照（尸．〈0．05）；胚乳trxh基因转录量最低，平均比对照低19.4％；种子吸涨24h时间内，转基因株系trxh基因转录量较对照均略低，但差异不显著。表明，外源trxs基因的导入直接干扰了内源基因的表达。

大麦转化体系的改进及TrxS基因的转化

以啤酒大麦品种"晋引6号"的幼胚为转化起始材料,用基因枪法将分别携带有目的基因(TrxS)和除草剂基因(筛选基因,Bar)的两个质粒进行了共转化,同时对基因转化的相关技术和植株再生的培养方案进行了优化。结果表明,受体材料宜选用预培养15d的幼胚;在培养前2周添加1mg/LABA可抑制胚芽萌发而且有助于胚性愈伤组织的形成;1.0mg/LZT与0.1mg/LIAA激素配比可有效促进愈伤组织的分化。利用优化的培养条件,经在含3～5mg/L筛选剂PPT的培养基上筛选、再生及生根培养。共在178块抗性愈伤组织上获得11株再生植株,再生率达到6.2%,经对T0、T1、T2代PCR、nestedPCR和Southern杂交检测表明,TrxS基因已经稳定整合到大麦基因组中且遗传稳定、结构完整。

转反义trxs基因对小麦种子α-淀粉酶活性的影响

通过PCR检测,转基因小麦植株均出现474 bp的目的带,说明反义trxs基因已整合到小麦基因组上。经 测定在种子萌动过程中转基因种子的α-淀粉酶活性低于未转基因种子,证明该基因能够正常表达,从而使转基因品 种具有抗穗发芽的能力。

过量表达Trxs对铝胁迫下转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的影响

为了解硫氧还蛋白的过量表达对提高植物抗铝毒能力的作用,以过量表达硫氧还蛋白S基因(Trxs)的转基因大麦为材料,采用水培法研究0.05 mmol/L AlCl3胁迫条件下转基因大麦株系(LSY-11-1-1)幼苗根系谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性的变化,以及蛋白质和膜脂氧化损伤程度。结果表明,(1)在0.05 mmol/L AlCl3处理下,大麦幼苗根中蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著高于非胁迫处理样品,但是转基因大麦的蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著低于非转基因对照,如在铝胁迫处理的6、24、48、72和96 h时转基因大麦幼苗根中蛋白羰基含量分别只有对照的68.13%、52.39%、56.18%、58.02%和60.48%,MDA含量分别是对照的71.26%、74.47%、83.05%、73.65%与75.31%。(2)胁迫处理下大麦根系GSH-PX、CAT和APX等抗氧化酶活性出现不同程度的增加;与非转基因对照相比,转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的活性普遍高于对照,如GSH-PX活性在处理的3、24、48、72和96 h时分别是对照的1.1、1.2、1.8、1.6和1.6倍;APX在活性高峰时分别是对照的121%(3h)和119%(96 h);CAT活性在胁迫处理的3、12、24、48和72 h分别比对照提高了62%、11%、7%、34%和17%,而且转基因幼苗根系CAT活性高峰(处理3 h)比对照提前出现21 h(处理24 h)出现。这些结果表明过量表达Trxs可以有效地提高上述抗氧化酶类的活性,缓解铝毒对大麦根系蛋白质和膜脂的氧化损伤,从而提高转基因大麦幼苗对铝胁迫的抗性。

Trxs基因对啤酒大麦籽粒灌浆后期抗氧化能力和荧光参数的影响

为了深入探索Trxs基因的功能,给转基因大麦育种提供理论依据,以啤酒大麦品种Harrington及其过量表达硫氧还蛋白S基因(Trxs)的转基因大麦株系为试验材料,对籽粒灌浆后期旗叶中还原型谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、叶绿素荧光特性以及不同发育阶段籽粒中GSH含量和产量性状进行研究。结果显示:(1)籽粒灌浆后期转基因大麦旗叶GSH含量与APX活性显著高于非转基因对照;(2)花后15 d时各测定时间点和籽粒灌浆后期不同测定时间转基因大麦旗叶叶绿素荧光参数Fv/Fm与Fv/Fo值普遍高于对照;(3)转基因大麦的产量性状优于对照,其千粒重、单株穗数和单株产量平均分别比对照提高了12.29%、34.34%与41.01%。这些结果表明,Trxs通过影响旗叶和籽粒中GSH含量和旗叶中APX活性,提高了籽粒灌浆后期转基因啤酒大麦抗逆境胁迫的能力,改善了啤酒大麦转基因株系在籽粒灌浆后期的光合性能,有利于提高了单株产量。

转反义trxs基因小麦株系01TY18遗传分析及抗穗发芽特性

以豫麦18为受体导入反义trxs基因获得的株系01TY18(T0)为材料,运用PCR、实时荧光RT-PCR以及离体整穗发芽的方法,对反义trxs基因在转基因小麦中的遗传稳定性、基因表达和抗穗发芽特性进行了研究.结果表明,8个T1代转基因株系中有6个株系目的基因检测呈阳性,且在以后的世代中能够稳定遗传并呈典型的孟德尔单基因3∶1分离规律;反义trxs基因在6个转基因株系中能够正常表达且表现出显著的抗穗发芽特性.与非转基因对照相比,转基因株系穗粒发芽率和穗发芽度平均分别降低62%(P<0.01)和50.8%(P<0.01).

反义trxs基因导入对小麦籽粒脱支酶活性的影响

以转反义硫氧还蛋白基因株系01TY34-73-9及其对照品种‘豫麦34’为材料,运用PCR检测和酶活性测定的方法,对转基因株系遗传稳定性以及转基因与对照种子中脱支酶活性进行测定。结果显示:(1)外源基因已经稳定遗传至后代;(2)转基因种子在不同成熟时期和不同萌发过程中的脱支酶活性与对照相比均有不同程度的降低平均降低10.3%,但仅花后25 d到收获后5 d脱支酶活性显著低于对照,其中最低值出现在花后30 d,平均比对照下降了12.0%;(3)在花后30 d和后熟5 d萌发过程中,转基因种子脱支酶活性始终低于对照,平均下降6.2%和22.2%。表明反义trxs基因的导入干扰了小麦trxh基因的表达,使trxh转录量减少,小麦籽粒中脱支酶的活性受抑。

TrxS基因的表达及其对大麦种子淀粉酶活性的影响

【目的】分析TrxS基因对大麦种子发芽及淀粉酶活性的影响,为TrxS基因对大麦种子代谢的调控提供了理论依据。【方法】以转TrxS基因啤酒大麦株系为材料,从分子水平和生理指标进行分析。【结果】实时荧光RT-PCR检测证明TrxS基因在RNA水平上能够表达;转基因大麦籽粒α-淀粉酶和β-淀粉酶活性明显提高,发芽1-5d转基因大麦种子α-淀粉酶活性比对照分别增加5.86%、75.24%、118.51%、71.02%和22.99%,β-淀粉酶活性分别比对照增加19.29%、14.68%、35.47%、23.62%和2.67%;种子的发芽能力提高。【结论】TrxS基因能够促进种子发芽。

转TRXS基因啤酒大麦种子中硫氧还蛋白H与淀粉酶活性变化

导入TRXS基因后,转基因大麦籽粒的硫氧还蛋白H活性明显提高;淀粉酶活性也明显提高,其中Α-淀粉酶活性在开花后30D提高了3倍以上,随着籽粒的发育,转基因对Α-淀粉酶活性影响作用减少,对Β-淀粉酶活性的影响有同样的趋势;转基因大麦种子发芽势明显提高。说明TRXS基因有望改善啤酒大麦的制麦特性和品质特性。

转外源Trxs基因大麦耐盐性有关生理生化特性分析

以过量表达硫氧还蛋白s基因(Trxs)的转基因大麦株系(LSY-11-1-1)及其非转基因对照(CK)为试验材料,研究了50mmol/L盐胁迫条件下,Trxs过量表达对大麦幼苗耐盐性有关生理生化特性的影响。结果显示:盐胁迫下转基因大麦的鲜重与干重高于对照,而丙二醛(MDA)与羰基含量低于对照。盐胁迫下转基因大麦幼苗叶片的过氧化物歧化酶(SOD)活性与过氧化氢酶(CAT)活性普遍高于对照。转基因大麦类囊体中铁蛋白大量积累的持续时间比对照长。由此可以推测,Trxs至少可以通过两条途径缓解盐胁迫对大麦幼苗生长的抑制作用:一方面增强抗氧化酶活性、有效清除过量产生的活性氧;另一方面能促进铁蛋白含量的增加、抑制Fenton反应来减少活性氧的过量产生,从而赋予转基因大麦幼苗更强的抗盐胁迫能力。

转Trxs基因大麦品系Y002麦芽品质分析

对转Trxs基因大麦品系Y002种子的发芽特性、麦芽品质及其相关指标进行了研究,结果表明:(1)转基因品系Y002的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数等项指标分别比对照TrankgLin增加了9.70%、11.11%、10.37%和7.20%;(2)品系Y002的麦芽品质优于对照,其叶芽长度、糖化力、a-氨基氮、可溶性氮和库尔巴哈值分别为对照的1.03倍、1.03倍、1.11倍、1.09倍和1.13倍;(3)品系Y002种子发芽期淀粉酶和蛋白酶活性显著高于对照;(4)品系Y002种子的B组醇溶蛋白聚合程度加剧,萌发期降解速率显著快于对照,并且出现特异的蛋白条带。综上所述,转基因大麦品系Y002的酿酒品质显著优于对照,可作为培育优质啤酒大麦品种的理想材料。

转反义trxs基因小麦籽粒后熟过程中水解酶活性的变化

以小麦品种生抗1号（对照）及其转反义trxs基因纯合株系为材料,测定了它们在种子后熟过程中硫氧还蛋白h（Trxh）、淀粉酶和蛋白酶活性以及呼吸速率等生理指标,以探讨转反义trxs基因小麦籽粒在后熟过程中的生理生化变化规律,为提高小麦耐储性探索有效途径.结果显示,在小麦后熟过程中,转基因小麦籽粒的Trxh活性、淀粉酶活性、蛋白水解酶活性和种子呼吸速率均比对照明显下降;后熟0～30 d,转基因小麦种子的Trxh活性、α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱支淀粉酶、蛋白酶活性和种子呼吸速率平均比对照分别降低16.07%、31.64%、6.44%、21.63%、27.67%和52.90%.研究表明,反义trxs基因导入干扰或部分抑制了小麦内源同源基因的表达,致使小麦种子Trxh活性、呼吸速率和水解酶活性降低,从而延缓了籽粒储藏物质的转化速率,提高了小麦种子的耐贮藏性.

转反义trxs基因对小麦种子萌发过程中淀粉水解酶的影响

检测转反义trxs基因小麦种子萌发过程中胚乳内α-淀粉酶、β-淀粉酶和支链淀粉酶活性变化的结果表明,在种子萌发4d内,转基因小麦3种酶的活性态酶活性均低于野生型小麦,而3种酶的抑制态酶活性则均高于野生型小麦,转基因小麦淀粉酶的抑制程度高于野生型小麦,这可能是转基因小麦酶活性降低的原因之一。

转反义trxs基因小麦籽粒中ABA和GAs含量与穗发芽的关系

为了揭示反义硫氧还蛋白基因（anti-trxs）在抗穗发芽小麦中的作用机制,探讨转基因小麦籽粒中内源激素ABA和GAs含量变化与穗发芽的关系。以转反义trxs基因两个纯合株系及其未转基因对照小麦品种豫麦18为材料,采用荧光定量RT-PCR、整穗发芽试验和酶联免疫吸附的方法,对小麦灌浆过程中反义trxs基因表达、穗发芽特性及内源激素脱落酸（ABA）和赤霉素（GAs）含量进行了测定。结果表明,在种子形成过程中,反义trxs基因能够正常表达,2个转基因株系中内源trxh基因表达量都明显低于对照;转基因株系籽粒中ABA和ABA/GAs含量显著高于对照,平均分别比对照升高了18.39%和23.47%,而GAs含量在花后15~30天较对照有所降低,平均比对照降低了9.14%;花后20、25、30天,转基因株系的穗粒发芽率显著或极显著低于对照,平均分别比对照下降了49.65%、28.2%、27.23%;相关分析表明,穗发芽率与ABA和ABA/GAs含量均呈显著或极显著负相关,与GAs含量呈正相关。由此推断,反义trxs基因导入抑制了小麦内源同源基因的表达,改变了小麦体内ABA和GAs的平衡,使ABA合成量增加,是导致转基因小麦穗发芽率降低的原因之一。