[00136999]豆科植物叶绿体转化技术体系的建立和应用

1、课题来源与背景 吉林省科技厅项目。计划名称：豆科植物叶绿体转化技术体系的建立和应用（编号：20076021）。 2、技术原理和性能指标 技术原理：构建苜蓿叶绿体转化特异载体,用基因枪法将绿色荧光蛋白GFP报告基因转到苜蓿中,经筛选获得抗性株,通过分子证据和共聚焦显微镜观察,证明外源基因已整合到苜蓿叶绿体基因组中。将此技术移植到大豆叶绿体转化中,初步获得了抗除草剂的大豆叶绿体转化材料。 性能指标（写明计划任务书或合同书要求的主要性能指标和实际达到的性能指标）： 序号 合同指标 完成情况 a 建立一套苜蓿叶绿体转化技术 完成 b 获得苜蓿叶绿体转化材料 完成 c 实现叶绿体转化技术在大豆上的移植 完成 d 发表论文3～5篇 发表7篇,投稿2篇,2个国际会议发言,1个国内会议发言,1个国际会议墙报 e 申报发明专利1～2项,申请或者公开 1项,申请 f 烟草叶绿体表达结核病亚基疫苗 超额完成 3、技术的创造性与先进性 在国际上首次建立了紫花苜蓿叶绿体转化技术体系,并成功获得了转基因后代材料;利用大豆体细胞胚状体悬浮培养进行多轮筛选的技术体系,并成功进行了实践。因此认为,本项目的紫花苜蓿叶绿体转化技术水平处于国际领先水平,大豆叶绿体转化技术处于国内领先水平,为后续农艺性状的改良和生物反应器研究起到了有力的推动作用。 4、技术的成熟制度,适用范围和安全性 和国外相比,我国的叶绿体转化技术刚刚起步,要谈经济效益为时尚早。本课题初步建立了苜蓿和大豆的叶绿体转化技术体系,获得了紫花苜蓿和大豆的转基因材料,总体仍处于研究阶段,创造经济效益还有很长的路。值得一提的是,尽管不属于合同的研究内容,本课题与国外实验室合作,进行了烟草叶绿体转化表达结核病亚基疫苗（ESAT6）的研究,并取得圆满成功,获得了从PCR,Southern blot到Western blot各个阶段的分子证据,融合基因CTB-ESAT6在叶片中的表达量达到可溶性蛋白的7.5﹪,为烟草叶绿体转化的商业化生产又推进了一步,此结果在国内的相关领域里还处于领先的位置。由此可见,尽管目前的研究结果还不能产生可见的经济效益,但是对于将来转基因研究的发展方向所具有的重要的引导意义,所具有的社会和经济效益也将逐步显示出来,是未来转基因研究的重要方向。在环境安全方面,因为绝大多数植物是母性遗传,叶绿体中的外源基因不能通过花粉飘移,极大地降低了环境安全和生物多样性方面的风险。 5、应用情况和存在的问题 如上所述,本研究属于应用基础研究,距离实际应用还有很大差距,但是前景非常广阔。存在的问题有几个方面。 第一,构建特异载体就须知道相应物种的叶绿体基因组序列,但是目前这方面的数据库还不完善,尤其是重要农作物的基因组序列缺乏,改进的方法就是增加测序数量; 第二,同质化筛选过程非常困难。到目前为止,实际上叶绿体转化技术只在少数作物如烟草、莴苣等中成功。改进的方法就是提高筛选压力,缩短筛选周期; 第三,外植体选择困难。与核转化不同,一般以叶绿体含量较高的绿色叶片作为外植体时较易成功,而以子叶节、下胚轴、幼胚等材料作为外植体的作物来说,转化则较为困难。 6、历年获奖情况 无。