J Integr Plant Biol. ›› 2002, Vol. 44 ›› Issue (5): 505-518.

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Genetic Transformation in Triticeae Crops

LI Yi Wen, SEO Yong Weon, LI Zheng Sheng, JIA Xu   

Abstract:

Wheat, triticale, tritordeum, barley, oat and rye are the most important crops in human consumptions and industry in the world. Transformation technology supplies a new source of improving Triticeae crops. In the past decade, transformation of wheat crops has considerably progressed. Many transgenic plants of Triticeae crops with various genes were produced via microprojectile bombardment,Agrobacterium mediated transformation, PEG uptake DNA technique, electroporation, microinjection, injection inflorescence and silicone carbide. Integration and expression of transgenes, inheritance and variation of transgenic plants have been studied. Technical improvements of genetic transformation for wheat crops will be extensively useful in commerce and benefit significantly to human being in the world.

麦类作物遗传转化

李义文1*  徐龙源2  李振声1  贾旭1

(1.中国科学院遗传与发育研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室,北京,1001012.高丽大学生物技术和遗传工程分部,汉城,136-701,韩国)

麦类作物包括小麦(Triticum aestivum L.)、硬粒小麦(Triticum turgidum con v.durum Dest.e.m)、大麦(Hordeum vulgare L.)、黑麦(Secale cereal L.)、燕麦(Avena sativa L.)及小大麦(×Tritordeum Ascherson et Graebuer.).自从基因枪被发明以来,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、 盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体,通过基因枪、农杆菌介导、 PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、 籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中.转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加.被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中,并以孟德尔规律遗传.整合位点一般分布在染色体的近端粒区域,整合的拷贝数大多为510个拷贝,最高可达到50个拷贝.在转化过程中,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列,随机地连接并形成多个分子量大小不等,组成成分不同的分子簇,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中,这会导致在整合位点附近产生"热点",易于其他分子簇在此处整合,从而完成两期整合;或被转化的质粒上的选择标记基因、目标基因、质粒的抗生素基因和其他无关序列、植物基因组DNA等片段共同形成各种不同类型的分子簇,当植物细胞染色体复制时,在复制叉处整合到植物基因组中.转基因可以在各种水平上表达,也会时常发生基因沉默,这会导致转基因植物DNA水平上表达但在蛋白质水平上不表达,后代偏向分离,沉默的转基因重新表达.转基因的位置效应、甲基化和启动子都会诱发转基因沉默.在麦类作物中,35S启动子易于导致转基因沉默,应尽量减少使用.转基因还导致被转化麦类作物在农艺性状和细胞学上的变异.目前,麦类作物遗传转化已经成为一种常规的技术,转基因麦类作物正开始进入商业应用阶段.相信多种转化新技术的应用和发展将会培育出高产、稳产、优质、低投入的各类品种和种质.

关键词 麦类作物 转化技术 转基因植株 基因表达和变异

*通讯作者 Email: ywli@genetics.ac.cn

 

Key words: Triticeae crops, transformation techniques, transgenic plant, gene expression and variation

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