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转基因作物产品的创制已经由传统的单一性状转变为多基因性状。多数转基因作物需要通过杂交将外源基因由实验室品种导入优良品种。对于二倍体作物来说,转化“x”个外源基因,F2代获得纯合个体的概率是(1/4)x,这也许并不难做到。但如果还要保留“y”个非转基因的优良性状,获得纯合个体的概率会是(1/4)x+y,那么育种过程就变得十分繁琐。为减轻育种工作的负担,可以将多个基因构建到一个载体上再转化到实验室品种,从而达到减少分离位点的目的。但是外源基因能否正常表达并稳定遗传,且顺利通过监管审查,是多基因同时转化面临的挑战。直接转化商业品种在理论上是可行的,但是商业品种通常较难转化,更严重的是每一个栽培品种都需要监管审查,非常费时费力。所以,针对上述问题我们提出一种新的策略通过位点特异性重组系统,把新DNA附加到已有DNA位点上从而减少分离位点的数目,且新转基因产品安全审查可在原有产品的基础上进行。 本文第二章利用Cre-lox重组系统在烟草中删除了npt,hpt以及载体骨架的DNA。经PCR、Southern杂交检测,40株回交后代中有4株npt,hpt以及载体骨架的DNA完全删除且gus,luc基因能正常表达。 第三章描述了在烟草中使用Bxb1-att重组酶系统介导的基因叠加,并通过Cre-lox系统删除筛选标记以及非必需的DNA序列。重组酶Bxb1可以催化attP与attB位点发生重组反应,通过交替使用attP-载体与attB-载体,将多个基因整合到同一个位点上。大约有3%的转化个体成功并准确地叠加了3个目的基因,且基因表达正常。总之,我们发展了一个在效率上可行的,且没有专利限制的开放系统,可用于多性状转基因作物创制。 第四章描述了在烟草中建立位点特异性整合的基因枪转化方法。位点特异性整合系统需要在基因组中引入一个重组位点,通过重组酶与叠加载体添加或替换基因。重组酶与叠加载体可以通过原生质体或基因枪的方法转入植物中。与原生质体转化的方法相比,基因枪操作简单,直接轰击烟草叶片,不需要解离出原生质体。本文在烟草已有的gus-luc-gfp-attP位点上叠加OsO3L2-2B或OsO3L2-3D基因。已经通过基因枪方法获得42株再生苗,PCR分析显示,27株卡那霉素阳性,12株至少一个拷贝的位点特异性整合。