[发明专利]以BADH作为标记基因的植物转基因选择系统及其应用

说明书

技术领域：

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及以BADH作为标记基因的植物转基因选择系统及其应用。

背景技术：

运用基因工程技术实现植物性状的遗传改良已经成为培育植物新品种的一种新趋势。在植物转基因过程中，有效的选择系统的采用是植物转基因成功与否的一个关键环节。目前最常用的选择系统为除草剂选择系统和抗生素选择系统，尽管这两种选择系统已经成功地用于多种植物的遗传转化，但这两种选择系统的采用却是引发公众对转基因生物安全性关注的一个重要原因。一方面，人们担心转基因植物中的抗生素抗性基因会转移到环境微生物中，结果会导致抗性病原体的增加；另一方面，抗除草剂基因可能会传给野生杂草，从而使杂草获得除草剂抗性。虽然这些担心还没有科学依据，但公众对选择标记基因的潜在危害的担心会严重影响植物基因工程的发展，所以，建立安全有效的植物遗传转化的选择系统，培育无抗性标记基因的转基因植物在基因工程育种上有着重要意义。当前，解决转基因植物中抗性标记基因安全性问题有两种途径：(1)转化时仍使用抗性标记基因，转基因植物再生成功后，在释放大田前将抗性标记基因剔除；(2)发展安全性标记基因用于植物遗传转化(赵艳，王慧中，于彦春等.转基因植物中标记基因的安全性新策略[J].遗传，2003，25(1)：119-122)。由于前一种途径操作复杂，不利于转基因植物的快速商品化应用，因此目前在植物转基因操作上多倾向于采用安全性标记基因的遗传转化法。

甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因是甜菜碱代谢途径中的关键酶，该酶能把对植物有毒的甜菜碱醛(又名：甲酰甲基三甲基氯化胺，英文名：Betaine aldehyde chloride；分子式：C5H12C1NO)转化为有利的甜菜碱，是国际上公认的安全性基因，并可兼作标记基因使用。许多转基因成果表明外源BADH基因的导入可提高植物合成甜菜碱的能力，并增强植物的抗旱性、耐盐性等(Sakamoto A，Murata N.The role of glycine betaine in protection of plants from stress clues from transgenic plants[J].Plant Cell and Evironment，2002，25：163-171；付光明，苏乔，吴畏等.转BADH基因玉米的获得及其耐盐性[J].辽宁师范大学学气，2006，29(3)：344-347)。目前，以甜菜碱醛脱氢酶基因兼作标记基因已经在烟草(H Daniell，B Muthukumar，S B Lee.Marker free transgenic plants：engineeringthe chloroplast genome without the use of antibiotic selection[J].Current Genetics，2001，39(2)：109-116)、二色胡枝子(杨晓红.BADH基因、反义4CL基因对二色胡枝子的遗传转化研究[D].北京林业大学博士学位论文，2009)上取得了成功。尽管这种遗传转化技术已经被证实是可行的，但是该种转化方法是以甜菜碱醛提供选择压，而甜菜碱醛则是一种价格极其昂贵的选择剂，国际市场价高达1000美元/克左右，国内价格也达2500～3000元/克，造成该种遗传转化成本极高，进而限制了这种遗传转化方法的广泛使用。因此，探索以甜菜碱醛脱氢酶基因兼作标记基因的低成本遗传转化方法，对促进这种安全性遗传转化方法的广泛使用和转基因成果的快速商品化应用具有重要意义。

发明内容：