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Ⅵ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 Bari-1 基因 Ⅵ 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 Bari-1基因Ⅵ 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 Bari-1基因Ⅵ 的大白菜 、 菜薹 、 紫菜薹和花椰菜植株中 , 48.08%对 CaMV
强株系 CABB-BJI 具有较强的抗性 , 51.92%表现为敏感。 抗性基因 (CaMV Bari-1 基因 Ⅵ )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Ⅵ ;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:0513-353X (2001)05-0466-03
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 Bari-1 基因 Ⅵ 植株对 CaMV 强株系
CABB-BJI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 Bari-1基因 Ⅵ
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 Bari-1基因Ⅵ 提高芸薹属作物对CaMV的抗性提供
依据 。
CaMV Bari-1基因Ⅵ 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 (T1
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 μg/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 CABB-BJI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.rapifera)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 T1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 Bari-1
基因Ⅵ 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 CABB-BJI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 Bari-1基因 Ⅵ对防治CaMV强株系CABB-BJI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 Bari-1基因Ⅵ , 使 CaMV Bari-1基因Ⅵ 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 CABB-BJI株系的抗性
Table 1 The resistance of transgenic Brassica plants to CaMV strain CABB-BJI
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 susceptible 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 CABB-BJI株系的抗性
Table 2 The resistance of transgenic Brassica plants of first selfed progeny to CaMV strain CABB-BJI
种 类
Species
株 系
Lines
接种株数
No.of
inoculating plants
抗病株数
No.of
resi stant plants
感病株数
No.of
susceptible plants
抗感比例
Ratio of resistant-to
susceptible-plants
欧洲芜菁 自交种 (对照) 30 0 30 0∶30
B.campestris ssp.rapifera Inbred line (CK)
大白菜 B3 385 4 381 1∶95
B.campestris ssp.pekinensis 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.juncea 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Ⅵ 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 Bari-1基因 Ⅵ 的遗传分析 将转基因植株自交代接种 CaMV强株系
CABB-BJI毒源 , 发现 CaMV弱株系 Bari-1基因 Ⅵ 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 Bari-1基因Ⅵ 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 , Milner 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 symptom-like phenotypes and accumulate bodies.Molecular Plant Microbe Interactions , 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 Yuke2 , Song Xianjun1 , Zhang Guanghui1 , and Zhang Guihua1
(1Horticulture College , Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry , Yangling 712100; 2Shanghai
Institute of Plant Physiology , The Chinese Academy of Science , Shanghai 200032)
Abstract:The genetically engineered cross-protection which was supplied by weak strain Bari-1 gene VI of
cauliflower mosaic virus (CaMV), and its genetic regularity were studied with Brassica crops (Brassica campestris ssp.
rapifera , B .campestris ssp.pekinensis , B .campestris var.parachinensis , B.campestris var.purpurea , B .
juncea , 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 CABB-BJI and 51.92% of them was susceptible to CaMV
CABB-BJI.The virus resistant gene (CaMV Bari-1 gene VI) in 76% of first selfed progeny presented typically
Mendelian single dominance gene inheritance.The ratio of virus-resistant to virus-susceptible plants in some of first
selfed progeny presented non-Mendelian inheritance , such as , 15∶1 , 1∶1 , 1∶3 and 1∶95.
Key words:CaMV gene VI;Brassica L.;Transgenic;Plants;Genetically engineered cross-protection;
Genetic regularity
欢迎订阅 《农业科技通讯》
《农业科技通讯》 由农业部主管 , 中国农科院主办。邮发代号:2-602 , 56 页 , 16 开彩色四封 , 每
册定价 4元 , 全年 48 元。邮局订阅 , 也可向本刊编辑部订阅。主要栏目:人物采风 、 农村论坛 、 粮食作
物 、 园艺作物 、 畜牧兽医 、 养殖技术 、 土肥耕作 、 植物保护 、 贮藏加工 、 名特新品种 、 市场信息 、 农业
部推荐成果 、 国外农业 、 专利精选 、 农村书屋 、 广告信息等。读者对象:蔬菜 、 林果基地 、 农业示范园
区 、 农场 、 种子界人士 , 农业科技推广人员 , 基层领导 , 种养业 、 加工业以及专业户 , 农村青年 , 院校
师生以及与农业有关人员。单位:中国农科院 《农业科技通讯》 编辑部 , 地址:北京中关村南大街 12
号 , 邮编:100081 , 电话:(010)68919914、 68919665 、 68976831 , 传真:(010)68919664。
468 园 艺 学 报 28卷