玉米遗传转化体系的优化及HrpZ基因转化玉米的研究

农杆菌介导的玉米遗传转化及再生体系的建立摘要:为了建立玉米高频再生及高效遗传转化体系，本研究选用玉米自交系178，昌72，郑58，H736760A，MQ704，2193为材料，对影响玉米成熟胚愈伤组织诱导、继代培养及分化的因素进行了研究。

结果表明：高浓度的2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）（4.0mg/L）是诱导愈伤组织必须的；在继代培养基中添加适量的2,4-D（2.0mg/L）、6-苄基嘌呤（6-BA）(0.2mg/L)和硝酸银（AgNO3）（10mg/L）能显著增加胚性愈伤组织的形成；在分化培养基中添加0.5mg/L 6-BA有利于提高愈伤组织的分化频率。

这个体系的建立，为以成熟胚为受体系统的遗传转化体系奠定了基础。

关键词:玉米；成熟胚；愈伤组织；转化；植株再生Establishment of transformation system and regeneration system of maize mediated by Agrobacterium tumefaciens Abstract: In order to establish the system of high-frequency regeneration and high-efficiency genetic transformation in maize, the inbred line 178, Chang72, Zheng58, H736760A, MQ704, 2193 have been chosen to study on initiation, maintenance and differentiation of calli in this paper. The results showed that inclusion higher concentration of 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D, 4.0 mg/L) into induction medium was a critical factor for producing primary calli. Supplement with optimal level of 2,4-D(2.0 mg/L), 6-Benzylaminopurine(6-BA, 0.2 mg/L)and silver nitrate(10 mg/L)in the subculture medium significantly promoted the formation of embryogenic calli. And the addition 0.5 mg/L of 6-BA into regeneration medium has significantly increased the frequency of plant regeneration. This efficient regeneration system provides a solid basis for genetic transformation of maize.Key words: Maize; Mature embryo; Calli; Transformation; Plant regeneration摘要ABSTRACT目录1序言 (4)2玉米再生及基因转化体系的研究 (4)2.1玉米再生体系的发展历程 (4)2.2玉米再生及基因转化体系的材料选择 (4)2.3玉米再生体系的影响因素 (4)2.4玉米遗传转化的发展过程 (5)2.5玉米遗传转化方法 (6)2.5.1 电激法 (6)2.5.2 花粉管通道法 (7)2.5.3 PEG法 (7)2.5.4 基因枪法 (7)2.5.5农杆菌介导法 (8)2.6玉米再生及遗传转化的常用受体 (9)2.6.1愈伤组织再生系统 (9)2.6.2原生质体再生系统 (9)2.6.3种质系统 (9)2.6.4直接分化再生系统 (9)2.7本实验研究内容 (10)3玉米成熟胚再生体系的建立 (11)3.1材料与方法 (11)3.1.1 材料 (11)3.1.2实验方法 (11)3.1.2.1 外植体的选择与预培养 (11)3.1.2.2愈伤组织的诱导 (11)3.1.2.2 胚性愈伤组织的形成及愈伤组织的继代 (12)3.2结果与分析 (12)3.2.1玉米种子的预培养 (12)3.2.2愈伤组织的诱导 (13)3.2.3 胚性愈伤组织的形成 (15)3.2.4 AgNO3对胚性愈伤组织形成的影响 (15)3.2.5愈伤组织的分化 (15)3.3 结论与讨论 (16)4 农杆菌介导的玉米转化体系的建立 (18)4.1材料与方法 (18)4.1.1 材料 (18)4.1.2 培养基配制 (18)4.1.3转化方法 (19)4.1.3.1 侵染液的准备 (19)4.1.3.2 侵染 (19)4.1.3.3 抗性愈伤的筛选 (19)4.2 结果与分析 (19)5 参考文献 (22)6致谢 (24)附录 (25)1序言玉米是早熟禾科(Poaceae)玉蜀黍族(Maydeae)一年生谷类植物，学名Zea mays，起源于北、中、南美洲。

玉米遗传转化体系的研究进展摘要：植物遗传转化是指以植物器官、组织、细胞或原生质体作为受体,通过某种技术或途径转入外源基因,获得使外源基因稳定表达的可育植株。

玉米作为世界上主要三大粮食作物之一, 是现代食品工业、医药工业和化学工业的重要原料,在世界经济乃至人类生存方面占据肴举足轻重的地位，所以它的遗传转化研究一直受到各国科学家的重视，至今对玉米遗传转化的研究已经取得了一些成绩，本文主要针对近年来玉米遗传转化技术所取得的重要进展进行论述。

主要包括玉米转化受体系统、转化方法及其优点与存在的问题以及对未来的展望等几方面论述玉米遗传转化的研究进展。

关键词：玉米；受体系统；遗传转化方法0 前言近年来，随着环境着人口、资源、环境三者之间矛盾的加剧，转基因作物渐渐地进入人们的视野并且显得极为重要。

玉米是重要的粮食、饲料，同时还是制药、淀粉、糖浆、油料、酒精工业的主要原料，在我国经济生产中占有非常重要的地位。

所以玉米遗传转化的研究备受各国科学家的重视。

自1988年Rhodes等首次获得玉米转基因完整植株以来，玉米遗传转化技术得到了较大的发展[1]。

不但许多有价值的基因转入玉米，而且转基因方法也出现了多样化，如基因枪法、农杆菌介导法、花粉管通道法等。

随着转基因技术的发展与完善，更多的优良外源基因将被用于玉米的遗传改良，并且为阐述单子叶植物基因表达调控机理提供了新方法。

1玉米遗传转化受体系统的研究1．1玉米基因转化受体体系应具备的条件是：1 高效稳定的再生能力：用于植物基因转化的外植体必须易于再生，有很高的再生频率，并且具有稳定性和重复性。

根据贾士荣等报道认为，用于基因转化的受体系统应具有80%-90%以上的再生频率，并且每块外植体上必须再生丛生芽，其芽数量越多越好，这样才有可能获得较高频率转化。

2 较高的遗传稳定性：植物基因转化是将外源基因导入植物并使之整合、表达和遗传，从而达到修饰原有植物遗传物质、改造不良的园艺性状之目的，这就要求植物受体系统接受外源DNA后应不影响其分裂和分化并能稳定地将外源基因遗传给后代，保持遗传稳定性，尽量减少变异。

玉米转基因技术研究及其应用尹祥佳1,2 翁建峰1 谢传晓1 郝转芳1 王汉宁2 张世煌1 李新海1(1中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与遗传改良重大科学工程,100081,北京;2甘肃农业大学农学院,730070,甘肃兰州)摘 要 随着植物转基因技术的深入发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因作物大面积商品化生产为全球的粮食安全做出了巨大贡献。

玉米是全球第一大粮食作物,自1986年以来玉米的转基因技术发展较快,其主要的遗传转化方法包括农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法等,农艺性状改良涉及抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、抗盐和品质改良等,其中抗除草剂和抗虫玉米已成为主要的商业化转基因作物。

本文综述了玉米转基因技术的研究进展及应用,展望了玉米转基因研究的发展方向。

关键词 玉米;转基因技术;应用玉米(Z ea m ays L )是重要的粮食、饲料作物,也是现代工业的重要原料[1]。

随着畜牧业、工业的发展以及世界人口的增长,玉米在农业生产中占有越来越重要的地位,1998年以来,玉米已超过水稻和小麦成为全球第一大作物[2]。

建国以来,我国玉米播种面积、单产和总产量都呈持续增长趋势,2002年我国玉米播种面积超过小麦而仅次于水稻,玉米单产由1123 1kg/hm2增加到5394 0kg/h m2,超过世界玉米平均单产水平,2006年玉米总产量达到1 45亿t[3],但与美国等玉米生产大国还存在较大差距。

据相关研究推测,到2020年世界玉米需求量将达到7 53亿,t届时中国玉米需求量为2 14亿t[4]。

因此,玉米总需求量的不断攀升使得玉米生产面临巨大挑战。

转基因技术使优良的基因在动植物和微生物之间进行交流,弥补某些遗传资源的不足,丰富种质库。

植物转基因技术研究首先在烟草上获得成功[5],随之在农业上取得了巨大进展。

2008年全球商业化种植转基因作物主要涉及大豆、玉米、棉花和油菜等,总种植面积已达1 25亿h m2,与1996年产作者简介:尹祥佳,硕士研究生,从事玉米遗传育种研究翁建峰,李新海为联合通讯作者基金项目:转基因玉米小麦大豆环境安全评价技术(2008ZX08011-003);玉米小麦遗传转化新技术(200908010-008B)收稿日期:2010-10-13;修回日期:2010-10-27业化初始阶段的170万h m2相比增长了74倍,12年累计种植面积已超过8亿hm2[6]。

玉米品种遗传改良的研究随着人口不断增长和生活水平的提高，全球对于粮食产量的需求也越来越大，而玉米作为世界上最重要的粮食作物之一，如何提高其产量和品质是当前的研究热点。

在过去的几十年里，玉米品种遗传改良技术得到了广泛的应用和发展。

这项技术通过改变玉米的基因或基因组来提高其产量、抗性以及适应性等方面的特性，从而满足人们日益增长的需求。

一般来说，玉米品种遗传改良可以分为两种类型：传统方法和现代方法。

传统方法主要指的是通过选择、杂交、种质改良等手段来改善玉米品种的性状。

例如，通过选择出高产、抗病、适应性强的个体，再进行杂交繁殖，可以培育出更好的玉米品种。

现代方法则更多地涉及到基因编辑、转化等技术，可以对玉米的基因进行更直接的修改。

例如，利用CRISPR/Cas9技术，可以精确地切断、插入或删除特定的DNA序列，从而达到目的。

通过这样的方式，可以快速而精确地改良玉米品种，并且避免对玉米遗传基因组的大规模改变。

当然，要想取得成功的研究成果，需要充分利用科技进步和合理的研究方法。

下面，我们将分别从基因改良和种质创新两方面进行探讨。

一、基因改良基因改良是对玉米种质资源进行改良的关键手段，它可以使玉米耐盐碱、抗病虫害、适应气候变化等。

近年来，利用基因编辑技术，治理玉米种间杂交和基因流对玉米种质资源的影响被人们高度关注。

研究发现，利用精准的基因编辑技术，可以避免利用传统杂交方法对玉米材料造成的基因流，从而避免污染现有的玉米种质资源。

同时，基于基因编辑技术的高效性和精准性，利用该技术构建的作物遗传转化体系有望成为农业领域的一项重要技术，为玉米的品种改良和选育提供广阔的发展空间。

二、种质创新种质创新是对遗传可塑性进行挖掘，以造出新品种或创造变异体为手段来提高玉米品种的适应性、抗逆性等方面的特性。

主要包括自然变异、人工诱变和基因重组等，其中以基因重组为主要手段。

在研究范畴上，良好的种质资源是玉米品种改良和遗传育种的基础。

玉米遗传转化方法及其研究进展摘要随着植物转基因技术的深入发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因作物大面积商品化生产为全球的粮食安全做出了巨大贡献。

近年来，玉米的转基因技术发展迅速,农艺性状改良涉及抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、抗盐和品质改良等，其中抗除草剂和抗虫玉米已成为主要的商业化转基因作物。

本文综述了玉米遗传转化的几种常用方法且对其利弊进行讨论，玉米转基因技术的研究进展及应用，展望了玉米转基因研究的发展方向。

关键词玉米；遗传转化方法；转基因技术；应用玉米是重要的粮食、饲料，同时也是现代工业的重要原料。

随着畜牧业、工业的发展以及世界人口的增长，玉米在农业生产中占有越来越重要的地位。

1998年以来，玉米已超过水稻和小麦成为全球第一大作物[1]。

建国以来，我国玉米播种面积、单产和总产量都呈持续增长趋势，但与美国等玉米生产大国还存在较大差距。

玉米总需求的断攀升使得玉米生产面临巨大挑战。

自1988年Rhodes等[2]首次获得玉米转基因完整植株以来，玉米遗传转化技术得到了较大的发展，不但许多有价值的基因转入玉米, 而且转基因方法也出现了多样化：基因枪法、农杆菌介导法、花粉管通道法等。

随着转基因技术的完善与发展，更多的优良外源基因将被用于玉米的遗传改良，并且为阐述单子叶植物基因表达调控机理提供了新方法。

而且，随着研究的深入，在降低转化受体依赖性、提高转化效率、提出新型转化方法等方面取得了重要的进展。

1 玉米遗传转化方法1.1 电激法电激法转化外源基因是用短时、高脉冲电处理细胞，使细胞膜出现可恢复性孔隙，从而产生新的渗透点(3-4 nm)，为外源DNA进入细胞提供了通路。

电激法不受宿主限制，可以用于原生质体、愈伤组织、胚性悬浮细胞系、幼胚等，操作简单，但转化效率低，在玉米遗传转化技术研究初期应用较为广泛。

1 1.2 花粉管通道法花粉管通道法是在植物整体水平进行目的基因DNA片段的导入，直接获得转化种子，通过后代的筛选获得带有目的基因的片段。

玉米基因转换1. 介绍玉米作为全球的重要粮食作物，其基因转换技术受到广泛关注。

基因转换技术是指通过人为手段将外源基因导入到目标生物体中，以改变其遗传性状。

玉米基因转换是一种常用的农业生物技术手段，具有重要的应用潜力。

2. 玉米基因转换方法2.1 农杆菌介导的基因转移农杆菌介导的基因转移是一种广泛应用于植物基因转换的方法。

它利用土壤中普遍存在的一种细菌，农杆菌（Agrobacterium tumefaciens），来实现基因导入。

该方法包括以下步骤：1.构建转化载体：将目标基因导入到植物转化载体中，该载体一般包含选择标记基因、报告基因等。

2.转化载体的导入：将转化载体导入到农杆菌中，使其成为转化农杆菌。

3.转化农杆菌的接种：将转化农杆菌接种到玉米幼苗的伤口部位上。

4.抗生素筛选：利用转化载体中的选择标记基因，筛选出含有目标基因的玉米植株。

2.2 生物微投法生物微投法是另一种常用的玉米基因转换方法，它是将外源DNA直接注入玉米胚乳细胞中，通过细胞自身的复制和分化过程实现基因导入。

该方法具有以下特点：•适用范围广：生物微投法适用于不同类型的植物和动物细胞。

•转化效率高：与其他基因转换方法相比，生物微投法的转化效率相对较高。

•操作简便：整个过程不需要特殊的设备和条件，操作相对简便。

3. 玉米基因转换应用3.1 抗虫基因的导入玉米基因转换技术可以导入抗虫基因，提高玉米对虫害的抵抗能力。

目前已经研究出多个具有抗虫性的基因，并成功导入到玉米中。

利用基因转换技术，可以避免传统的农药施用，减少对环境的污染，并提高玉米的产量和质量。

3.2 耐逆基因的导入玉米基因转换还可以导入耐逆性基因，提高玉米对逆境（如干旱、盐碱等）的耐受能力。

通过导入特定的基因，可以增强玉米的抗旱性、耐盐性等，提高其生长适应性。

这对于世界各地各种环境条件下的玉米种植具有重要意义。

3.3 营养改良基因的导入玉米基因转换技术还可以导入营养改良基因，提高玉米的营养价值。

玉米遗传转化体系的优化及HrpZ基因转化玉米的研究HrpZ基因是一种来源于植物病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)的蛋白激发因子,它能引起非寄主植物的过敏性反应(hypersensitive response, HR),表现为受侵染组织的快速、局部的萎缩和死亡,这就限制了病原菌进一步扩散的可能性。

HR反应后,植物体内出现了一系列的防反应,如强化结构屏障作用,合成裂解酶或者产生植物抗毒素,具体表现在能够防止病菌二次或继发性侵染。

这种非局部化、长期的诱导保护作其抗菌谱很广,极类似于“系统获得性抗性”(systematic acquired resistnace SAR)。

玉米(Zea may L.)是世界上重要的粮食、饲料作物,也是现代食品工业、医药工业和化学工业的重要原料。

产量居农作物之首,也是重要的遗传模式植物。

长期以来,玉米优良基因型高效再生体系的建立一直是人们研究的热点。

我国是世界上仅次于美国的第二大玉米生产国,玉米生产在国民经济中占有非常重要的地位。

然而,生产上玉米病害一直是影响玉米产量的重要限制因素,传统的常规育种由于抗源的缺乏和不同物种间的遗传隔离,使抗病育种工作受到了极大的限制。

利用基因工程技术进行玉米遗传改良,增强玉米抗病虫和耐逆境能力,提高产量,改善品质,是玉米遗传育种的一个新方向。

因此,玉米的基础研究和遗传改良具有重大的理论和现实意义。

为进一步筛选和建立优良玉米自交系的再生和遗传转化体系,本文分别以玉米幼胚,成熟胚,茎尖,根尖及幼叶为外植体进行愈伤诱导,较系统地研究了常规优良自交系的愈伤组织形成及分化再生的影响因素、农杆菌介导遗传转化体系,并对转化株进行了PCR检测,获得了如下主要结果：1.选用了生产上广泛应用的10个玉米优良自交系,通过组织培养研究其愈伤诱导及植株再生情况,并优化了玉米愈伤诱导及再生的条件,为开展转基因育种提供了技术基础。

结果表明,玉米自交系基因型间的培养能力具有较大的差异,10个玉米自交系幼胚都能诱导出初级愈伤组织,但是形成胚性愈伤组织的能力上具有很大的差异,其中仅6个自交系：H99,丹988,铁7922,1322,7319和PH4CV能形成胚性愈伤组织；以实验室多年来筛选的优良自交系H99,丹988和铁7922的幼胚,成熟胚,茎尖,根尖及幼叶为外植体诱导愈伤,实验证明,根尖和幼叶只能诱导出初级愈伤。

黄玉米的遗传与基因改良研究黄玉米（Zea mays）是世界上最重要的粮食作物之一，具有很高的经济和营养价值。

为了改善黄玉米的品质、产量和抗逆性，科学家们一直在进行着黄玉米的遗传与基因改良研究。

遗传研究是理解黄玉米的遗传特性和多样性的基础。

黄玉米是一个异交作物，其天然杂交机制导致了其遗传变异的增加。

通过分析黄玉米基因组的序列和不同品种的遗传信息，科学家们得出了黄玉米遗传多样性的图谱，帮助解释了黄玉米的形态和产量差异。

在黄玉米的基因改良研究中，科学家们使用了多种方法来提高黄玉米的农艺性状和抗逆性。

其中最常用的方法是转基因技术。

转基因黄玉米是通过将外源基因导入黄玉米的基因组中，以增加其抗病性、抗虫性、耐旱性等性状。

例如，一种转基因黄玉米品种被开发出，具有对玉米花叶病毒抗性的基因，大大提高了黄玉米的产量。

除了转基因技术，黄玉米的基因改良还包括传统育种方法，如杂交育种和选择育种。

杂交育种是通过将不同的亲本杂交，利用杂种优势增加黄玉米的产量和抗病性。

选择育种是通过选择具有优良性状的个体作为亲本，进行连续选择和交配，以改善黄玉米的性状。

这些传统育种方法既可以与转基因技术结合使用，也可以单独应用。

黄玉米的基因改良也涉及到黄玉米的营养价值的提高。

科学家们通过调控黄玉米中的营养物质合成和积累，使得黄玉米富含胡萝卜素、维生素C和维生素E等营养物质。

这些改良品种可以提供更多的营养素，对人类健康非常有益。

尽管黄玉米的遗传与基因改良研究取得了很多重要进展，但仍然面临一些挑战和争议。

首先，转基因作物引发了公众对食品安全和环境影响的担忧。

因此，需要进行更多的风险评估和监管，并进行公众教育，以提高人们对转基因作物的理解和接受度。

其次，黄玉米的基因改良需要符合国际相关法律法规和伦理规范，遵循科学道德与可持续发展的原则。

总而言之，黄玉米的遗传与基因改良研究为提高黄玉米的品质、产量和抗逆性提供了重要的基础。

无论是通过转基因技术还是传统育种方法，黄玉米的基因改良都为农业生产和人类健康带来了巨大的潜力。

探讨玉米高效转基因体系的建立及其应用摘要：植物转基因技术是我们改良其品质能够获得优良性状的转基因作物和功能的主要方法，通过采用这种方法进一步提高植物转基因的效率，为明确nas基因在玉米代谢中的作用打下了坚实的基础。

关键词：玉米；高效转基因；体系1 农杆菌介导的玉米转基因系统建立与优化转基因技术在玉米育种中运用很广泛，植物基因工程为植物的遗传改良开拓了广阔的前景，转基因作物重新组合能够增强其抗逆性、抗病虫害和抗杂草性。

植物基因工程是现代生物学研究的重要手段，如今转基因玉米的研究已取得显著进展，常用玉米转基因的方法已改良了玉米的某些性状，其中基因枪法是klein在1989年第1次使用其进行转化玉米，花粉管通道法是授粉后使外源基因沿花粉管渗入，根癌农杆菌介导玉米遗传转化成功率高，效果好，除此之外还有peg介导法、超声波法和电击法等。

农杆菌介导转化玉米的研究历程经历了三个阶段：第一阶段证明农杆菌能够侵染玉米，第二阶段有转化细胞但没有获得转基因植株，第三阶段获得转基因植株且有分子杂交凭据。

农杆菌介导的转基因受体包括原生质体（转化效率高、嵌合体少，适宜各种转化系统）、愈伤组织，玉米胚性愈伤组织的诱导明显受到基因型的限制、丛生芽，每个不定芽都有形成幼苗的能力、悬浮细胞，基因型和培养基对悬浮细胞系的建立有影响、子房和幼穗，通过雌配子传递得到稳定的后代。

农杆菌介导遗传转化过程通过以下几个部分实现：即农杆菌在植物细胞上的吸附，然后通过ti质粒上的vir区被激活，再进一步是t-dna 切割与t-dna复合物的形成，接下来由t-dna复合物进入植物细胞，最后再将t-dna整合到植物染色体上。

目前主要采用添加诱导物的办法，不同时期的细胞或组织对于感染不同，不同菌株或载体对玉米的转化有影响，标记基因筛选出转化体。

通过改良菌株特征来实现玉米转基因系统优化，提高转化效率的目的。

通过调控植物与农杆菌互作基因使转基因效率增加，达到系统优化的目的。

转基因在玉米中的遗传分离与整合特性的研究
王守才;王国英;丁群星;张宏;谢友菊;戴景瑞
【期刊名称】《遗传学报：英文版》
【年(卷),期】1999(26)3
【摘要】用PCR和DNA分子杂交方法研究了转基因Bt在3种不同方法获得的8个转化体后代中的遗传分离、整合性质及其稳定性，结果表明：（1）转基因在大多数转化体后代中呈简单的孟德尔遗传。

在R_1至R_2代，部分家系中转化体比例偏低，有的发生转基因丢失，但到R_3代以后均趋于正常的孟德尔遗传方式，在群体中固定下来；（2）转基因在不同转化体中的整合类型有一定差异，但整合的位点和拷贝数都较少，区多呈串联或紧密连锁的整合；（3）在部分家系中发现了个体间Southern杂交带型改变的现象，尤其在丁_4的两个R_5家系中表现较复杂。

【总页数】8页(P254-261)
【关键词】玉米;Bt毒蛋白基因;转基因;遗传;整合
【作者】王守才;王国英;丁群星;张宏;谢友菊;戴景瑞
【作者单位】中国农业大学
【正文语种】中文
【中图分类】S513.035
【相关文献】
1.植物转基因的整合特性及遗传分析 [J], 彭洪雨;于丽杰
2.浚9058玉米自交系与5个分离提纯系的遗传特性及杂交后代性状差异比较研究[J], 张守林;鹿红卫;秦贵文;朱自宽;徐国举;程立新
3.玉米MAR序列的分离及其在转基因烟草中的功能研究 [J], 李旭刚;陈松彪;徐军望;刘翔;朱祯
4.转基因植物发展状况及外源基因在后代中遗传分离研究进展 [J], 王念;王军辉;张建国;张守攻
5.转基因玉米中目的基因的遗传表达及其抗病性研究 [J], 杜建中;孙毅;王景雪;郝曜山;程林梅
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