文献类型： 获奖成果
获奖名称： 科学技术奖
获奖等级： 三等奖
关键词： 亚基;除草剂;高分子;小麦;蛋白;分子;抗性基因;研究;蛋白亚基;基因;高分子量谷蛋白;高分子量谷蛋白亚基;抗性;蛋;谷蛋白亚基;植株;转基因;除草剂抗性;转基因植株;高分子量;转移;分子量;谷蛋白;除草
第一完成单位： 北京市农林科学院
获奖时间： 1998
摘要： 1.任务来源：“八五”北京市科委高技术处下达的合同项目的后续研究； 课题名称：小麦高分子量(HMW)谷蛋白亚基基因与除草剂Basta抗性基因的转移 合同编号： 93001；课题年限： 1992-1995；后续研究年限：1997.1-1999.1。 2.应用领域与技术原理(农业应用基础研究): 小麦是我国和全世界最重要的粮食作物之一，随着基因工程技术的兴起，人们都试图通过遗传转化方法将一些优良性状基因导入从而实现对小麦的品种改良。长期以来，我国小麦的品种选育研究忽视了品质性状的改良和品质优良品种资源的收集工作，因而面粉的品质性状普遍较差，主要是由于面筋质量差，缺少一些特定的优良亚基(如HMW谷蛋白亚基1Ax1，1Dx5和1Dy10等)。 本研究构建了来自美国优质面包小麦品种Cheyenne编码HMW谷蛋白亚基5与10的基因和编码除草剂Basta抗性的bar基因的亚克隆重组质粒，以当前北京地区推广的高产抗病优良小麦品种(如京411，京冬6号等)为材料，用基因枪将重组质粒导入小麦幼胚、幼穗和花药，获得了一批转基因小麦植株和后代结实种子(T0)，经点杂交和Southern杂交鉴定表明外源基因已稳定整合到小麦基因组，转基因植株一代(T1)经除草剂Basta抗性鉴定表明，能抗20-80mg/L的Basta， 其中1株的抗性可高达150mg/L。1997年-1998年，对转基因小麦的后代T2和T3代不同转基因株系的遗传与基因表达作了深入仔细的研究，结果发现导入的基因符合孟德尔遗传规律。SDS-PAGE分析表明，鉴定的HMW谷蛋白亚基基因1Dx5和1Dy10基因在不同株系获得了表达。部分转基因小麦株系存在明显的变异现象，植株后代587个株系中，有18个株系发生了变异，其中主要是植株高矮、芒性和成熟期发生了变异，芒性变异11株；矮异4株；高变2株；晚熟变异2株；有7株同时有两个性状同时发生了变异。 3.技术创新点： 本研究采用了基因工程DNA重组技术，使用了目前国际上最新型的高压氦气基因枪PDS1000 /He。在外植体的选用上除了常规研究用的幼胚和愈伤组织外，还选用了幼穗和花药为受体，都获得了转基因再生植株。通过Internet网上最新收索结果表明，目前国际上报道成功获得转基因小麦用于改良小麦农艺性状，不过，除我们的研究外，只有4例成功的报道。美国有2个实验室（Altpeter，1996；Blechl， 1996），以色列（Shimoni， 1997）和英国（Barro， 1997）各有1例报道。 本研究将小麦高分子量(HMW)谷蛋白亚基5和10的编码基因与除草剂Basta抗性bar基因用PDS1000/He基因枪导入了小麦幼穗、幼胚和花药，获得转基因植株386棵。经点杂交、Southern分析和SDS-PAGE电泳分析，表明外源基因已整合到小麦基因组，导入的HMW谷蛋白亚基5和10 基因都获得表达；后代除草剂抗性实验证明，转移基因已获得了表达。转化小麦幼穗与花药获得转基因植株，这在国际上尚属首例。 本研究成果推进了小麦基因工程技术向实用化方面发展的进程，与其它国际上其它4个实验室的研究对比，本研究具有九十年代国际先进水平。 4.应用推广前景与社会效益： 我国小麦面粉的烘烤品质普遍较差，而直接从国外引进面包小麦虽然其面筋质量优良，但引进我国后产量低而且病害严重。通过基因工程方法将这两个基因导入小麦优良品种，在不影响小麦产量和抗病性的前题下，又可使小麦品种性状大大改善。因此，具有巨大的经济效益和社会效益。 本研究的成功和建立的基因枪转化体系将为在小麦和其它作物上`进行一些有用基因的转移以改良抗病、抗逆、抗虫、品质产量等性状提供依据。1个HMW-GS亚基的表达量约占总谷蛋白的2-3%，因此，通过基因工程方法导入一个单基因可能会产生显著的影响。本研究是直接针对目前小麦生产上的实际问题而确立的，用于基因转移的受体是当前生产上推广的高产抗病品种，因而具有十分广阔的开发与推广前境。
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