全 文 ：园 艺 学 报 2001, 28 ( 5) : 466~ 468
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期: 2001- 02- 05; 修回日期: 2001- 05- 21
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (39770522) ; 教育部资助优秀年轻教师基金项目
转化 CaMV基因芸薹属蔬菜植株抗病性鉴定及其遗传分析
巩振辉1 何玉科2 宋献军1 张广辉1 张桂华1
( 1西北农林科技大学园艺学院, 杨凌 712100; 2 中国科学院上海植物生理研究所, 上海 200032)
摘 要: 以转化 CaMV 弱株系 Bari1 基因 的大白菜、菜薹、紫菜薹和花椰菜植株为试
材, 研究了 CaMV 弱株系 Bari1基因 所提供的遗传工程交叉保护及其遗传规律。结果表明,
在转化 CaMV弱株系 Bari1基因 的大白菜、菜薹、紫菜薹和花椰菜植株中, 48. 08%对 CaMV
强株系 CABBBJI 具有较强的抗性, 51. 92%表现为敏感。抗性基因 ( CaMV Bari1 基因 ) 在
自交代 ( S1) 中大多数 ( 76% ) 表现为典型的孟德尔单基因显性遗传, 部分株系的抗性出现了
15 1, 1 1, 1 3 和 1 95 的非孟德尔遗传现象。
关键词: CaMV 基因 ; 芸薹属; 转基因; 植株; 遗传工程交叉保护; 遗传规律
中图分类号: S 634 文献标识码 : A 文章编号: 0513353X ( 2001) 05046603
1 目的、材料与方法
遗传转化研究揭示, 拟南芥转化 CaMV 弱株系 Bari1 基因 植株对 CaMV 强株系
CABBBJI具有较高的遗传工程交叉保护作用!1∀。本试验以转化CaMV弱株系 Bari1基因
的大白菜、菜薹、芥菜和花椰菜的工程植株为试材, 鉴定分析其对 CaMV强株系 CABB-
BJI 的抗性及其遗传规律, 为利用 CaMV Bari1基因 提高芸薹属作物对 CaMV的抗性提供
依据。
CaMV Bari1基因 的克隆、植物表达载体的构建同文献 !2∀。采用真空渗入植株原
位遗传转化方法获得大白菜 ( Brassica campestris ssp. pekinensis )、菜薹 ( B. campestris var.
parachinensis )、紫菜薹 ( B. campestris var. purpurea ) 和芥菜 ( B . juncea ) 转化种子 ( T 1
代)!3∀, 采用农杆菌介导法获得花椰菜转化植株。转化种子 (植株) 经 25 g/mL 潮霉素 B
( hygromycin B, hyg) 筛选后, 将抗潮霉素植株移入营养钵, 并置于人工气候室, 20 # , 光
照14 h/ d, 光照强度 5 000 lx, 培养至 4~ 5叶期, 按 DNA 微量提取法!1∀提取叶片 DNA,
进行 PCR鉴定。PCR引物及反应条件同文献 !2∀。将分子检测确定的转基因植株春化后
移入温室。不同转基因植株用网室隔离, 人工辅助自花授粉, 获得转基因株系 ( T1 代) ,
供抗性遗传分析。CaMV CABBBJI毒源由英国格拉斯哥大学植物系 Milner 博士惠赠, 在芜
菁 ( B . campestris ssp. rapif era) 上繁殖保存。人工接种 CaMV, 抗性鉴定方法同文献 !1∀。
2 结果与分析
2. 1 转化植株T 1代抗性鉴定结果 对获得的转化潮霉素磷酸转移酶基因和 CaMV Bari1
基因 的大白菜、菜薹、芥菜和花椰菜植株经 hyg 抗性筛选和 PCR分析后进行抗性鉴定,
其中 48. 08%对 CaMV强株系 CABBBJI具有较强的抗性, 51. 92%表现敏感 (表 1)。说明
在芸薹属作物上CaMV弱株系 Bari1基因 对防治CaMV强株系CABBBJI为害有明显的交
叉保护作用。但转基因植株中同时出现了感病植株, 而 PCR结果表明这些感病植株均能
扩增出CaMV Bari1基因 , 使 CaMV Bari1基因 不表达或失活的原因尚待进一步研究。
表 1 芸薹属蔬菜转基因植株对 CaMV CABBBJI株系的抗性
Table 1 The resistance of transgenic Brassica plants to CaMV strain CABBBJI
种 类
Species
处 理
Treatment
植株数
No. of
plants
抗病植株数
No. of resistance plants
0级
0 grade
1级
1 grade
小计
Total
感病植株数
No. of suscept ible plants
3级
3 grade
5级
5 grade
小计
Total
大白菜 B. campestris ssp. pekinensis 转基因Transgenic 15 1 6 7 3 5 8
对照Control 30 0 0 0 0 30 30
菜薹 B. campestris var. parachinensis 转基因Transgenic 10 0 4 4 1 5 6
对照Control 30 0 0 0 0 30 30
紫菜薹 B. campestris var. purpurea 转基因Transgenic 12 3 3 6 2 4 6
对照Control 30 0 0 0 0 30 30
芥菜 B. juncea 转基因Transgenic 7 1 6 7 0 0 0
对照Control 30 0 0 0 0 30 30
花椰菜 B. oleracea var. botrytic 转基因Transgenic 8 0 1 1 5 2 7
对照Control 28 0 0 0 3 25 28
表 2 芸薹属蔬菜转基因植株自交 1代对 CaMV CABBBJI株系的抗性
Table 2 The resi stance of transgenic Brassica plants of first selfed progeny to CaMV strain CABBBJI
种 类
Species
株 系
Lines
接种株数
No. of
inoculat ing plants
抗病株数
No. of
resistant plants
感病株数
No. of
susceptible plants
抗感比例
Rat io of resistantto
suscept ibleplants
欧洲芜菁 自交种 (对照) 30 0 30 0 30
B . campestris ssp. rapif era Inbred line (CK)
大白菜 B3 385 4 381 1 95
B . campestris ssp. pekinensi s B5 343 258 85 3 1
B6 217 164 53 3 1
B9 124 94 30 3 1
B11 97 72 25 3 1
B12 204 190 14 15 1
B15 301 227 74 3 1
菜 薹 C1 146 111 35 3 1
B . campestris var. parachinensis C2 155 116 39 3 1
C7 207 157 50 3 1
C9 189 141 48 3 1
紫菜薹 ZH1 266 249 17 15 1
B . campestris var. purpurea ZH4 108 80 28 3 1
ZH5 237 178 59 3 1
ZH9 196 49 147 1 3
ZH10 254 190 64 3 1
ZH12 117 89 28 3 1
芥 菜 B . j uncea J1 252 190 62 3 1
J2 123 90 33 3 1
J3 176 130 46 3 1
J4 243 181 62 3 1
J5 211 160 51 3 1
J6 196 95 101 1 1
J7 260 243 17 15 1
花椰菜 B. oleracea var. botrytic H8 93 69 24 3 1
4675 期 巩振辉等: 转化 CaMV 基因 芸薹属蔬菜植株抗病性鉴定及其遗传分析
2. 2 抗性基因 CaMV Bari1基因 的遗传分析 将转基因植株自交代接种 CaMV强株系
CABBBJI毒源, 发现 CaMV弱株系 Bari1基因 在其自交后代整合和分离比较复杂 (表
2)。供试的 5种芸薹属蔬菜 25个转基因株系中 19个株系抗性遗传表现为 3 1的分离, 占
76% , 说明 CaMV Bari1基因 在芸薹属作物自交一代中大多数呈 3 1的单基因显性孟德
尔分离。此外, 大白菜转基因株系B12、紫菜薹ZH1和芥菜 J7抗性遗传表现为15 1分离;
大白菜 B3株系表现为 1 95分离; 紫菜薹 ZH9株系表现为 1 3分离; 芥菜 J6株系表现为1
1分离。这些转基因株系 S1代植株的分子 ( PCR) 检测结果与其抗病性鉴定结果高度一
致。而造成抗性在自交后代出现不同的分离比例原因, 外源基因的遗传规律, 是今后研究
和利用转基因植物的重要课题。
参考文献:
1 巩振辉, M ilner J J, 何玉科, 等. CaMV基因VI在拟南芥上的遗传转化及交叉保护. 西北农业大学学报, 1997, 25
( 4) : 6~ 12
2 Cecchini E, Gong Zhenhui, Geri C, et al . Transgenic Arabidopsis lines expressing gene VI from cauliflower mosaic virus variants
exhibit a range of symptomlike phenotypes and accumulate bodies. Molecular Plant M icrobe Interact ions, 1997, 9( 10) : 1094~ 1101
3 张广辉, 巩振辉, 薛万新, 等. 大白菜和油菜真空渗入遗传转化方法初报. 西北农业大学学报, 1998, 26( 4) : 1~ 4
Diagnosis and Genetic Analysis of Resistance to Cauliflower Mosaic Virus in
Brassica Crops Which Was Transformed with CaMV Gene VI
Gong Zhenhui
1
, He Yuke
2
, Song Xianjun
1
, Zhang Guanghui
1
, and Zhang Guihua
1
( 1Horticulture College, Northwest SciTech University of Agriculture and Forestry , Yangling 712100; 2Shanghai
Institute of Plant Physiology , The Chinese Academy of Science, Shanghai 200032)
Abstract: The genetically engineered crossprotection which was supplied by weak strain Bari1 gene VI of
cauliflower mosaic virus ( CaMV) , and its genetic regularity were studied with Brassica crops ( Brassica campestris ssp.
rap ifera, B . campestris ssp. pekinensis , B . campestris var . parachinensis , B. campestris var. purpurea, B .
j uncea , B . oleracea var. botrytic ) which were transformed with CaMV gene VI. The results showed that 48. 08% of
transformed Brassica plants was resistance to CaMV strain CABBBJI and 51. 92% of them was susceptible to CaMV
CABBBJI. The virus resistant gene ( CaMV Bari1 gene VI ) in 76% of first selfed progeny presented typically
Mendelian single dominance gene inheritance. The ratio of virusresistant to virussusceptible plants in some of first
selfed progeny presented nonMendelian inheritance, such as, 15 1, 1 1, 1 3 and 1 95.
Key words: CaMV gene VI; Brassica L. ; Transgenic; Plants; Genetically engineered crossprotection;
Genetic regularity
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468 园 艺 学 报 28卷