水稻P450基因Oscyp71Z2增强稻瘟病抗性的机制

【目的】分析水稻细胞色素P450基因Oscyp71Z2在稻瘟病抗性中的作用,并解析其介导的水稻抗稻瘟病机制。【方法】根据高抗稻瘟病转hrf1水稻NJH12表达谱结果,筛选到一个表达量高达114.6倍的细胞色素P450基因Oscyp71Z2（NCBI登录号：Os07g0217600）。根据Oscyp71Z2全长编码区序列设计引物,以水稻模式粳稻品种日本晴的cDNA为模板,通过PCR扩增Oscyp71Z2全长编码区序列。将所得的cDNA序列经测序后,与双元表达载体pVec8连接,构建超量表达载体pVec8::Oscyp71Z2。采用冻融法将构建的超量表达载体pVec8::Oscyp71Z2质粒转入农杆菌菌株EHA105,并利用农杆菌转化法获得Oscyp71Z2超表达水稻。常规PCR技术检测T4代Oscyp71Z2超量表达水稻中选择标记基因潮霉素磷酸转移酶编码基因（hygromycin phosphotransferase gene,hph）,并通过qRT-PCR检测超量表达水稻中目的基因Oscyp71Z2的表达量。进一步对阳性超量表达水稻（T4、T5和T6）进行稻瘟病表型鉴定,并检测植保素含量变化（T4）。【结果】RT-PCR和qRT-PCR结果显示,水稻细胞色素P450基因Oscyp71Z2在高抗稻瘟病的转hrf1水稻中有较高的表达,与表达谱数据一致。通过生物信息学分析Oscyp71Z2全长1 554 bp,含有2个细胞色素P450保守结构域,是CYP71Z2亚家族成员。将Oscyp71Z2成功连接到双元载体pVec8,利用农杆菌介导法获得Oscyp71Z2超量表达水稻。超量表达水稻株系在各生育期、株高等性状,与非转基因水稻日本晴基本一致。超量表达株系中Oscyp71Z2的表达量较野生型有显著升高。超量表达水稻的穗颈瘟抗性等级维持在1-2级,表现为抗病或者中抗,而野生型水稻的穗颈瘟等级为3-4级,表现为感病,Oscyp71Z2在水稻中超量表达显著增强了对穗颈瘟的抗性。Oscyp71Z2超量表达株系每克新鲜叶片中植保素MA和PB含量平均是328和124 ng,相对于野生型的85和42 ng•g-1新鲜叶片有显著升高。Oscyp71Z2超量表达株系中涉及到植保素MA和PB合成通路的4个关键基因的表达量较野生型有显著地升高。【结论】水稻细胞色素P450基因Oscyp71Z2通过调控植保素生物合成通路,赋予水稻稻瘟病抗性。     

水稻BWMK1互作基因的分离

为探明BWMK1介导的信号传导途径,采用酵母双杂交系统,构建水稻稻瘟病菌诱导后的cDNA文库,以BWMK1为诱饵,对文库进行筛选,通过验证、测序和基因编码分析,获得了7个BWMK1互作基因BWIP1～BWIP7,分别位于水稻基因组第12、2、3、10、6、4、5染色体上；7个互作基因中,除BWlP2和BWIP7未找到同...     

过表达转OsILP基因水稻株系的构建

采用RT-PCR和TA克隆技术,从水稻品种日本晴中扩增出类整合素候选基因(integrin-like protein,ILP)OsILP的cDNA片段。经测序鉴定,克隆获得的目的片段长为1 167 bp,包含完整的CDS,编码388个氨基酸,预测分子量43 ku。进而将该片段连接至表达载体pTCK303中,通过PCR鉴定与酶切验证,结果表明成功构建了pTCK303-OsILP过表达载体。并将表达载体质粒转化为农杆菌EHA105,再通过农杆菌介导将其导入水稻日本晴的愈伤中,经遗传转化,阳性鉴定,获得了过表达转OsILP基因水稻株系。     

大豆RACK1基因RNAi载体构建及植株转化

[目的]筛选大豆RACK1基因的RNAi突变体,为研究RACK1基因在大豆生长发育过程的调控作用提供依据.[方法]采用RT-PCR克隆大豆叶片RACK1基因核心保守序列片段,以植物表达载体pCAMBIA 1301为基本载体,构建抑制大豆RACK基因表达的RNAi载体.通过农杆菌介导转入大豆子叶节,经潮霉素筛选转基因植株,利用PCR、Southern blot及RT-qPCR进行转基因植株检测.[结果]克隆获得大豆RACK1基因核心保守序列片段432 bp;将该基因片段连接到pCAMBIA1301表达载体内含子两侧,通过酶切分析,RNAi载体构建正确.通过农杆菌介导,将该载体转入大豆中黄13号,获得23个转基因大豆株系;经PCR和Southern blot检测,确定大豆RACK1基因RNAi片段已融合到大豆基因组中.经定量RT-qPCR分析,不同转基因大豆株系RACK1基因mRNA的表达量具有明显差异,其在株系5的表达量最高,为对照的68.5%;株系7最低,降至对照的19.9%.[结论]成功构建了大豆RACK1 RNAi表达载体并导入大豆基因组中,获得23个农杆菌介导的RACK1 RNA干扰表达的大豆转基因植株,为研究RACK1基因在大豆生长发育过程中的功能和作用奠定了基础.     

水稻OsVDAC5基因干涉载体的构建和遗传转化

[目的]构建水稻基因Os VDAC5的RNAi表达载体,遗传转化获得Os VDAC5转基因植株以研究该基因的生物学功能。[方法]通过PCR扩增Os VDAC5特异片段并克隆到RNA干涉载体p MCG161,以水稻日本晴为受体,将Os VDAC5 RNAi表达载体进行了农杆菌介导的遗传转化,利用PCR和RT-PCR技术检测T0代转基因植株中Os VDAC5的表达水平。[结果]Os VDAC5在绝大多数RNAi转基因植株中的表达量显著降低。[结论]为进一步研究水稻Os VDAC5基因功能提供了重要材料。     

不同启动子驱动下Pib基因的表达及与稻瘟病抗性的关系

根据Pib基因的结构特点,分别构建了不同启动子驱动Pib基因ORF的表达载体pNAR701、pNAR704和pNAR705,分别由35S+Pib启动子、35S启动子和Pib启动子驱动;采用农杆菌介导转化水稻品种日本晴.经PCR、Southern blot分析证实了Pib基因已经稳定整合到日本晴的基因组中;Northern blot、实时荧光定量PCR对Pib基因表达分析表明:pNAR701转基因后代株系中目的基因的表达量较pNAR704和pNAR705高,且同一载体的不同转基因后代株系间存在着表达量的差异.对T1、T2代苗期稻瘟病抗性鉴定显示:不同启动子驱动的Pib结构基因mRNA的表达,都表现出对稻瘟菌生理小种ZB1和ZG1的高抗特性,但不同启动子驱动的该基因编码区mRNA的表达与稻瘟病抗性水平间没有明显差异.     

拟南芥血红蛋白1（AtGLB1）超量表达载体和RNAi表达载体的构建及转化

为研究拟南芥血红蛋白1基因(AtGLB1)的功能,将AtGLB1基因构建入超表达载体pMD和RNAi载体pZYI中,并采用花序浸染法将重组质粒转化拟南芥Columbia得到了转基因植株。对超表达株系和RNAi株系的纯合体进行Northern分析,结果表明:超量表达的拟南芥株系中AtGLB1的表达水平比野生型高很多,而表达被抑制的RNAi株系中几乎检测不到AtGLB1基因的表达。这些AtGLB1表达水平不同的拟南芥株系的获得可为该基因功能的后续研究以及在农业生产中的应用奠定一定基础。     

柑橘类枯草杆菌蛋白酶基因CcSubtilisin的克隆及遗传转化

以克里曼丁橘[Citrus clementina]叶片RNA为材料,采用RT-PCR技术克隆获得了一个编码类枯草杆菌蛋白酶的基因,命名为CcSubtilisin.该基因的开放阅读框(ORF)长度为2 337bp,预测可编码778个氨基酸残基的多肽.分析发现CcSubtilisin与拟南芥、蓖麻、番茄、毛果杨、大豆、挪威云杉、欧洲桤木、百合等18个物种的同源蛋白具有相同的4个保守区域,属于枯草杆菌蛋白酶.通过构建该基因的超表达载体并以沙田柚为材料进行遗传转化,获得了该基因的9个转基因沙田柚株系.实时定量PCR结果表明,4个用于检测的株系中有3株的表达量明显高于对照.     

番茄果实成熟过程中SlSWEET7a的功能分析

【目的】SWEETs(sugars will eventually be exported transporters)是一种糖转运蛋白,参与植物生物进程,对植物生长发育、响应各种胁迫、宿主-病原体的互作发挥作用。克隆番茄SWEET7a,通过构建Sl SWEET7a沉默和过表达载体,研究其在糖的转运过程中的作用,为探索SWEETs在植物果实发育过程中的功能提供理论依据。【方法】以Micro-Tom(Solanum lycopersicum)番茄为试材,利用RT-PCR技术从果实中克隆SWEET7a的c DNA全长842bp,进行生物信息学分析,并利用MEGA6.0构建拟南芥进化树,与Sl SWEET7a进行蛋白序列同源性分析;利用实时荧光定量PCR技术探明其在果实发育时期的时空表达特征分析,并构建基因的沉默和过表达载体,通过农杆菌介导的果实注射法进行瞬时表达检测构建载体的表达效率;然后进行番茄的遗传转化,获得T1代转基因株系,利用实时荧光定量PCR技术检测绿熟期果实SWEET7a的表达,通过高效液相色谱法检测转基因果实和叶片中糖组成与含量的变化。【结果】Sl SWEET7a蛋白结构是由7个跨膜结构域构成的。同源性比对分析结果显示,Sl SWEET7a与拟南芥At SWEET6和At SWEET8序列同源性较高,都属于SWEETs家族的CladeⅡ。番茄果实各部位的表达分析显示,Sl SWEET7a在绿熟期果柄、果实维管束相对表达量最高,转色期和红熟期相对表达量较低。构建SWEET7a沉默(S7a)及过表达载体(OE7a)在番茄果实的瞬时表达,发现OE7a样品果实中Sl SWEET7a的表达量是未注射果实的6倍,其Sl SWEET7a表达量明显上调,与对照相比,S7a样品果实中Sl SWEET7a明显下调了5倍。在番茄中的遗传转化中卡那霉素抗性筛选获得10株可能的超表达T0代植株,PCR鉴定得到了Sl SWEET7a超表达8株;沉默株系经除草剂筛选,获得14株,PCR检测得到10株沉默株系。T1代植株的实时定量分析显示,过表达Sl SWEET7a植株发生转基因沉默现象,Sl SWEET7a表达量显著低于正常植株,而沉默植株表达量也降低,说明获得的过表达植株也发生了基因沉默。果糖、葡萄糖和蔗糖含量测定结果表明,降低番茄中Sl SWEET7a的表达,植株成熟叶片和绿熟期果实中果糖、葡萄糖和蔗糖含量均高于对照,尤其是叶片中蔗糖含量显著高于对照,这说明Sl SWEET7a对细胞中蔗糖的易化扩散起着重要作用。【结论】Sl SWEET7a对叶片中蔗糖向源组织韧皮部的装载及果实果柄、维管束的运输、卸载起重要调控作用。     

水稻OsTZF3基因敲除和过量表达载体的构建与遗传转化

为进一步研究水稻OsTZF3基因的生物学功能,利用日本晴基因组的OsTZF3基因序列,构建了OsTZF3的CRISP/Cas9敲除表达载体pKTZF3和过量表达载体pCXUN-TZF3;并通过农杆菌介导法导入粳稻日本晴胚性愈伤组织中,分别获得了pKTZF3和pCXUN-TZF3转化再生植株55个和42个克隆;进一步通过PCR法鉴定了35个克隆转pKTZF3植株和10个克隆转pCXUN-TZF3植株。     

Production of Transgenic Mice by Type-A Spermatogonia-Mediated Gene Transfer

Type-A spermatogonia first appear at between 3-7 d postnatally in mice and are the only immortalized diploid cells that reproduce in adulthood in these animals. In our current study, we explored the feasibility of producing stable transgenic mice using these cells. Enhanced pEGFP-N1 plasmids were suspended in ExGen500 transfection reagent and injected at different angles into the testes of 7-d-old male ICR mice. The resulting type-A spermatogonia-mediated gene transfer (TASMGT) mice were then mated with normal females at different stages of sexual maturity (6, 12, and 24 wk). The integration and expression of the introduced EGFP gene was evaluated in the F1 transgenic offspring by PCR and Southern blotting analysis. The foreign gene integration rates for a low-dose group (15 μL gene suspension injected into each testis) and a high-dose group (30 μL suspensions injected) at the three stages of female sexual maturity tested were 11.76% (2/17), 14.29% (3/21), and 11.11% (2/18), and 5% (1/20), 5.56% (1/18), and 0 (0/17), respectively. The average integration rates for these two dose groups were 12.5% (7/56) and 3.64% (2/55), respectively, which was a significant difference (P<0.05). Semi-quantitative RT-PCR analysis further showed that the introduced GFP gene was expressed in 3/9 integration mice. In addition, GFP expression was observed in the sperm cells from the TASMGT mice, and also in the embryos and F2 pups from the F1 generation transgenic mice. Hence, although the foreign gene integration rate for TASMGT is not high and the transgenic offspring show as yet unexplained defects, our results indicate that this method is a potentially feasible and reproducible new approach to creating transgenic mice.     

转AtTGA4小麦田间耐低磷胁迫的功能分析

【目的】将bZIP类转录因子基因AtTGA4转化小麦创制耐低磷转基因小麦新材料,同时分析AtTGA4提高小麦抗逆性的生理机制,为小麦耐低磷胁迫分子育种奠定基础。【方法】采用最小表达框基因枪转化法将AtTGA4和筛选标记基因Bar共转化受体小麦石4056,通过PCR检测筛选出无Bar并能稳定遗传AtTGA4的转基因小麦新株系。基于试验地土壤养分含量状况施用不同水平的磷肥,形成一定程度的正常和低磷营养胁迫,对AtTGA4转基因小麦新株系进行低磷胁迫耐受性试验。在开花期进行了光系统Ⅱ原初光能转化效率（light efficiency of the light system Ⅱ,Fv/Fm）,叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development readings,SPAD值）和气冠温差（canopy temperature depression,CTD）等生理指标的测定,在成熟期进行了株高、分蘖数、穗粒数等农艺性状的调查,并在小麦收获后进行了产量及不同组分（根、茎、叶、籽粒）磷浓度和磷吸收、残留总量的测定和统计。【结果】PCR分析结果证明,AtTGA4已在石4056小麦中稳定遗传至T₄代,共获得4个稳定转基因株系。根据土壤养分含量测定结果,在正常条件地块施加812.39 kg·hm^-2的过磷酸钙,低磷处理地块不施磷肥。产量及农艺性状统计结果显示,AtTGA4转基因株系L1和L2在正常和低磷胁迫条件下的产量相对于受体对照小麦显著增加,正常条件下产量增幅为5.3%-8.6%,低磷胁迫下产量增幅为4.4%-7.7%。在低磷胁迫条件下,过表达AtTGA4的转基因小麦种子千粒重显著比受体显著增加。开花期田间生理指标测定结果显示,转基因株系L1和L2在低磷条件下的Fv/Fm和CTD明显优于受体,而SPAD值没有明显差异。田间调查时发现,低磷条件下受体比转基因材料提早结束灌浆,表现在穗子提早变黄。成熟末期磷含量测定结果显示,转基因株系L1和L2在低磷条件下茎杆磷浓度比受体显著提高,在其他组织中则无显著差异。2个转基因株系在低磷条件下茎、叶和籽粒吸收、残留的总磷含量都要高于受体,地上部总磷含量增幅达6.38%-17.47%。转基因材料AtTGA4表达量分析结果显示,目标基因在株系L2中的表达量较株系L1中的低,是株系L1的0.69倍。【结论】在低磷胁迫条件下AtTGA4可以显著提高转基因小麦对磷元素的吸收及运输,提高转基因小麦的产量,进而提高转基因小麦对低磷胁迫的耐性。     

GAFP基因导入对彩色棉抗病性和农艺及经济性状的影响

通过对转GAFP基因品系ZB-1-31、ZB-1-49、LB-7-8与原受体品种新彩棉1号、绿9903进行了抗枯、黄萎病性的对比和农艺、经济性状方面的对比研究,结果表明,3个转GAFP基因品系对枯、黄萎病的抗性显著高于受体品种,生育期有所提前,产量均明显高于受体品种,纤维品质也有不同程度的提高。     

几个转基因植株后代的遗传分析

对用农杆菌介导的遗传转化法获得的9个独立转化子进行了遗传分析。结果显示:除转基因植株R1Ab-8外,其他8个转基因植株都出现选择标记基因bar与目标基因cry1Ab进行共整合。单拷贝转基因植株中,除R1Ab-6植株外,其余4个转基因植株均表现3∶1的孟德尔式的遗传规律。双拷贝转基因植株R1Ab-3出现15∶1的分离比,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的不同染色体;双拷贝转基因植株R1Ab-7出现3∶1的分离规律,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的同一染色体。同时,还发现R0代表现抗性且出现孟德尔分离比的单拷贝转基因植株的纯合体的杂种F1代也能表现抗虫性,表明,利用转基因培育作物新品种时,应选择单拷贝、符合孟德尔遗传且表现目标性状的转基因植株作母本。     

光受体和OsPIN1基因家族表达对水稻根负向光性的影响

为了探讨根尖光受体及生长素极性运输在水稻根负向光性中的作用,以超表达OsPIN1b转基因和野生型水稻(‘中花11’)种子根尖为材料,在根尖受单侧光照不同时间后,提取根尖RNA,反转录合成cDNA,通过半定量PCR检测3种光受体和OsPIN1基因家族4个基因表达差异,用激光共聚焦电子显微镜观察根尖融合表达蛋白OsPIN1b-GFP的定位,测量根负向光性弯曲程度。结果发现:用单侧光照射后,转基因与野生型水稻根尖光受体基因表达量均明显提高,OsPIN1基因家族4个基因表达量也得到提高,但转基因水稻的这几个基因的表达量较野生型高,在转基因水稻根尖发现细胞向光侧的OsPIN1b-GFP荧光强度明显弱于背光侧,水稻根负向光性角度也显著大于野生型。结果说明,水稻根尖受到单侧光照射后,提高了光受体和IAA极性输出载体基因的表达量,促进IAA极性运输,诱导根尖负向光性形成,由于转基因水稻的相关基因表达量高于野生型,所以根尖的负向光性弯曲角度明显大于野生型。     

FABP4转基因牛的分子生物学鉴定

【目的】对前期获得的3头转基因牛进行分子生物学评价,包括转基因阳性鉴定、基因及蛋白表达水平的检测,旨在进一步为转基因牛的安全评价提供一些科学依据。【方法】根据GenBank上公布的牛FABP4基因（GenBank登录号：NM_174314）mRNA序列,利用兼并密码子对现有FABP4基因进行突变,并构建了pEGFP-C1-FABP4真核表达载体、通过细胞转染、体细胞核移植、胚胎移植技术获得3头转基因牛;分别采集了1号转基因牛不同组织样,2、3号转基因牛与野生型个体8、10、12、14月龄的血液样本,利用RT-PCR技术对所获转基因个体的阳性与否进行了鉴定;同时利用荧光定量PCR技术检测了1号转基因牛不同组织中外源性FABP4基因的表达情况,并分析了2、3号转基因牛在8-14月龄之间,外源性FABP4基因、内源性FABP4基因的变化趋势,并通过叠加转基因牛外源与内源性FABP4基因的表达量,分析了转基因牛和非转基因牛FABP4基因的整体表达水平差异;通过Western blotting技术分析了3头转基因牛外源性FABP4基因的蛋白表达水平。【结果】①对所获得的3头转基因牛RT-PCR检测发现,3头转基因个体各样本均在205 bp处产生条带,而妊娠母牛及阴性对照在205 bp处均未有条带出现,初步表明3头转基因牛均为转基因阳性。②实时定量PCR检测表明,1号转基因牛的外源性FABP4基因在多数组织均有较高表达,其中脂肪组织表达量最高、肾脏和背最长肌次之,肺部的相对表达量极低。3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平高于2号转基因牛,且2、3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平随月龄变化均呈现先上升后下降趋势;在内源性FABP4基因表达水平检测中发现,外源性FABP4基因的转入抑制了转基因牛体内内源性FABP4基因的表达,且随月龄变化转基因牛体内内源性FABP4基因表达水平均呈现上升趋势;野生型牛内源性FABP4基因的表达水平随着月龄变化逐步下降,而转基因牛体内内源性FABP4基因的表达量均低于野生型牛;通过对2、3号转基因牛外源与内源性FABP4基因相对表达量的叠加分析发现,转基因牛FABP4基因整体表达量较野生型大幅升高。③蛋白表达检测结果与mRNA检测结果基本一致,外源性FABP4基因在1号转基因牛除肺部外的各个组织均检测到外源FABP4基因的蛋白表达,其中背最长肌表达量最高;3号转基因牛蛋白表达水平高于2号转基因牛。【结论】获得的3头牛均为FABP4阳性转基因牛,且外源性FABP4基因在体内能够正常表达,转基因牛FABP4表达量较野生型大幅升高,同时外源性FABP4基因的转入抑制了内源性FABP4基因的表达。     

农杆菌介导Cry1 Ab/Ac抗虫转基因玉米植株的获得

转基因技术的迅速发展有效地打破了物种间的遗传壁垒,从而加快了优良基因定向聚合的进程,然而遗传转化率低及转基因安全问题成为制约其进一步发展的限制因素。基于此,本研究以玉米自交系H99为材料,将Ac/Ds双元表达载体(包含抗虫Cry1 Ab/Ac基因和gfp报告基因等)通过农杆菌介导法转入由110粒玉米幼胚诱导出的愈伤组织中,获得28株抗性转基因植株。经PCR及RT-PCR的验证结果显示,其中8株为含有Cry1 Ab/Ac目的基因且该基因有效表达的阳性植株,转化效率达7%。通过农杆菌介导法所获得的玉米转基因植株为今后剔除抗生素筛选标记,从而获得安全的玉米抗虫新种质提供了遗传材料。     

农杆菌介导的Bt cry1Ⅰa基因转化花椰菜的研究

利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)cry1Ⅰa基因构建了双T DNA边界的植物表达载体pCS1Ⅰa-LR,以瑞士雪球花椰菜具柄子叶和下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将cry1Ⅰa基因导入花椰菜中,共获得30株转化植株,经PCR检测,其中18株为PCR阳性植株,PCR阳性率为60%;RT-PCR和Western杂交检测结果表明,cry1Ⅰa基因在转基因花椰菜中可以正常转录和正确表达。转基因植株用小菜蛾幼虫进行饲虫试验,结果表明,转cry1Ⅰa基因花椰菜对小菜蛾具有很强的毒杀作用,昆虫幼虫的校正死亡率高达100%。获得的转基因花椰菜可用于下一步的抗虫花椰菜的培育。     

转基因甘蓝型油菜的小孢子培养及转基因的遗传分析

[目的]研究甘蓝型油菜转查尔酮异构酶反义基因T1代植株及其小孢子成苗的遗传表达,为甘蓝型油菜的转基因和种质资源创新研究提供参考。[方法]以甘蓝油菜转查尔酮异构酶反义基因T1代5个独立转基因植株为材料进行小孢子培养,通过GUS报告基因的组织化学染色鉴定对外源转基因在花粉植株中的遗传进行了分析。[结果]5个独立转基因植株均获得了胚状体和花粉植株;转基因在花粉培养后代和有性自交后代中遗传行为一致;在每个独立转基因植株的花粉植株中GUS阳性和阴性的分离比均为3∶1,符合孟德尔遗传规律,表明有2个转基因拷贝整合到受体2条非同源染色体上;3个独立转基因植株自交后代中GUS阳性和阴性的分离比符合15∶1,同样表明有2个转基因拷贝整合到受体2条非同源染色体上。[结论]通过转基因油菜的小孢子培养快速获得转基因纯系是可行的。