玉米ZmMGT0基因过表达载体的构建及拟南芥遗传转化研究

CorA/MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白在维持植物镁离子平衡中具有重要作用。为探讨一个表达受缺镁胁迫诱导的玉米MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白基因ZmMGT10在缺镁胁迫中的功能,构建了ZmMGT10的过表达载体并遗传转化拟南芥,获得了转基因拟南芥株系。同野生型拟南芥植株相比,过表达ZmMGT10增加了低镁胁迫生长下转基因植株的生物量、根长和叶绿素浓度。进一步研究表明,在低镁生长条件下,转基因植株的根和叶中积累的镁离子含量均明显高于野生型植株。此外,在低镁生长条件下,转基因植株根对镁离子的吸收能力明显强于野生型植株。结果表明,过表达ZmMGT10基因可以增强转基因拟南芥植株对低镁胁迫的抵抗。     

橡胶树HbMGT4L的克隆及过表达植株的获得

镁离子(Mg²⁺)是植物生长的必需元素,参与调控光合作用等植物体内诸多新陈代谢反应,对植物的生长发育有着至关重要的作用。Mg²⁺在植物体内的运输和稳态主要是由Mg²⁺转运体MGT (Magnesium transporter)维持,但是在海南重要的经济特色作物橡胶树(Hevea brasiliensis Mull. Arg.)中关于MGT的研究还很少。本研究从橡胶树中克隆了Mg²⁺转运体HbMGT4L,序列分析表明HbMGT4L开放阅读框为1 482 bp,编码493个氨基酸,相对分子量约为55 kD,等电点为4.88。HbMGT4L与拟南芥MGT蛋白氨基酸序列比对结果显示：HbMGT4L含有CorA-like转运蛋白特有的GMN序列,与拟南芥MGT具有较高的相似性。进化树分析结果表明HbMGT4L与拟南芥中的AtMGT4的亲缘关系较近。荧光定量PCR技术分析HbMGT4L在不同组织中的表达情况显示：HbMGT4L在胶乳、树皮、根、茎和叶中均能表达,其中在根中表达量较高。将HbMGT4L的CDS构建...     

烟草MRS2/MGT基因家族的鉴定与表达分析

为鉴定烟草基因组中的镁转运蛋白(MGT)基因,探讨MGT对烟株镁离子运输的机制,首先以水稻和拟南芥基因组中的镁转运蛋白家族基因为参考序列,应用同源序列比对方法,从烟草基因组中鉴定获得7个NtMGTs,均具有保守的Gly-Met-Asn三肽基序。再设计不同镁供应水平和光强处理的实验,结果发现NtMGTs的表达具有组织特异性且受光诱导表达。强光处理使烟株根中NtMGT1与叶片中的NtMGT2、NtMGT4、NtMGT5的表达量上升。随着镁供应浓度的上升,根系NtMGT1基因表达量提高且与根系镁含量变化趋势一致,推断NtMGT1基因主要介导烟株根系对镁的吸收;而叶片中NtMGT2、NtMGT4与NtMGT5基因表达量先上升后降低,说明3个基因属于高亲和镁离子转运系统。高温强光胁迫下,适当施镁能提高烟株地下部NtMGT1表达,促进根系吸收镁离子;提升地上部NtMGT2、NtMGT4与NtMGT5基因表达,促进镁离子的转运,保障烟株正常的生长发育。研究结果可为烟草生产上合理施镁提供理论指导。     

棉花accD基因植物表达载体的构建与遗传转化的研究

摘要：乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)催化脂肪酸合成的第一步,是脂肪酸合成的限速酶。本研究采用PCR方法分别从陆地棉和拟南芥基因组中扩增出ACCase羧基转移酶β-CT亚基编码基因accD,ACCase羧基转移酶α-CT亚基编码基因CAC3的定位于叶绿体的转运肽序列。将CAC3基因转运肽序列与accD基因进行体外重组,构建融合植物表达载体pBI-CAC3tp-accD。重组质粒通过冻融法转化根癌农杆菌GV3101。渗透法转化拟南芥,收种子,在含卡那霉素的MS培养基中发芽筛选。用叶盘法转化烟草,经不定芽诱导、生根培养,获转基因烟草植株。T1代转基因拟南芥和转基因烟草植株经卡那霉素检测、PCR、RT-PCR检测后,初步表明目的基因已在植株中转化成功,并可以正常转录。     

新疆小拟南芥NPR1基因对植物系统获得性抗性的影响

旨在研究小拟南芥NPR1基因的第三内含子对基因表达的影响。克隆出带有第三内含子的小拟南芥NPR1基因,构建诱导型植物表达载体并对拟南芥进行农杆菌遗传转化,经5 mmol/L外源水杨酸12 h诱导,利用Real-time PCR技术检测拟南芥病程相关蛋白的表达量。结果显示野生型拟南芥的NPR1、PR-1、PR-2、PR-5表达量高于转基因拟南芥;相对于野生型拟南芥,转基因拟南芥中SOD、POD酶活显著降低,而CAT酶活增加未达到显著水平。结果表明转入含有第三内含子的Ap.NPR1基因,转基因植株系统获得性抗性途径受到抑制,植株抗病性降低,说明第三内含子使得系统获得性抗性途径的基因表达受到抑制。     

拟南芥DUF647家族成员RUS4植物表达载体的构建及亚细胞定位

ROOT UV-B SENSITIVE4 (RUS4)是拟南芥DUF647蛋白家族的一个功能未知的成员。RUS1和RUS2曾经报道和根UV-B-感应途径相关联,并在拟南芥早期幼苗形态发生和发育中发挥重要作用。为了探究RUS4的分子功能,本研究对RUS4蛋白进行了亚细胞定位分析。首先,我们通过Gateway TOPO载体系统,构建了融合蛋白表达载体pMDC83-RUS4;然后,通过农杆菌介导的花苞转化法,获得了转化pMDC83-RUS4的转基因拟南芥株系;对转基因植物叶肉原生质体的荧光显微镜观察显示,RUS4-GFP信号与叶绿体的自发荧光共定位,说明RUS4蛋白定位叶绿体中。该结果为进一步研究RUS4的分子功能奠定了良好的基础。     

玉米小分子热激蛋白ZmHSP17.7基因的克隆与功能分析

植物热激蛋白是一类代表性高温响应蛋白。以玉米种质POB21为材料,克隆了一个CDS序列长度为477 bp的小分子热激蛋白基因。该基因编码的蛋白含158个氨基酸,具有HSP20蛋白典型的ACD结构域,预测的等电点为5.36,分子量为17.746 k D,被命名为Zm HSP17.7。在水稻、拟南芥等植物基因组中都有其同源基因,进化和亚细胞定位分析表明,此基因属CI类小分子热激蛋白家族成员。Northern杂交分析表明,高温快速诱导Zm HSP17.7基因表达,15%PEG模拟干旱胁迫不诱导该基因表达,但在复合胁迫下干旱增强了高温的诱导效果。外源ABA也不影响该基因的表达。与野生型拟南芥相比,超表达Zm HSP17.7的转基因拟南芥在种子萌发和植株生长过程中表现出更强的高温和干旱耐受性,说明该基因可以在植物防御高温、干旱及复合胁迫中发挥一定作用。     

甘蓝型油菜iMyAP9、iMyAP12基因过表达载体的构建及转化拟南芥

诱导型黑芥子酶协助蛋白(iMyAP)往往与黑芥子酶和黑芥子酶结合蛋白一起以复合体的形式存在,对植物的防御系统有着重要的作用。为了研究黑芥子酶协助蛋白在植物响应非生物胁迫方面的功能,通过以pBI121为载体,分别构建了CaMV35S::iMyAP9和CaMV35S::iMyAP12,浸花法转化拟南芥,用卡那霉素对转化植株进行筛选,并对抗性苗进行PCR检测,初步得到67株转基因植株;提取转基因拟南芥中RNA进行RT-PCR表达分析,结果表明,iMyAP9基因和iMyAP12基因在随机挑选的转基因拟南芥中获得了有效的表达。拟南芥转基因植株的获得为进一步探讨iMyAP9基因、iMyAP12基因的生物学功能奠定了基础。     

玉米阳离子/质子逆向转运蛋白ZmNHX7的功能鉴定

植物阳离子/质子逆向转运蛋白可以维持细胞内的离子平衡,在抵御离子毒害过程中发挥重要作用。本研究克隆了一个编码玉米阳离子/质子逆向转运蛋白的基因,命名为ZmNHX7。该基因编码序列(codingsequence,CDS)全长3411 bp,编码一条含1136个氨基酸的多肽链。ZmNHX7基因在玉米各组织部位均有表达,在V7 (第7片叶完全展开)时期的根和茎中表达量较高。在NaCl与LiCl的胁迫条件下,该基因表达量上调。系统进化树分析将ZmNHX7与拟南芥质膜阳离子/质子逆向转运蛋白AtNHX7和AtNHX8归为一类,亚细胞定位结果表明该蛋白定位于细胞膜和核膜上。将ZmNHX7基因转入拟南芥T-DNA插入突变体中,转基因互补株系可以恢复该突变体对Li+的耐受性。这些结果表明, ZmNHX7编码一个玉米质膜阳离子/质子逆向转运蛋白,在缓解Li+对植物的毒害和维持细胞内的离子平衡等方面发挥重要作用。     

南方根结线虫食道腺表达基因7E12影响植物的初步研究

南方根结线虫(Meloidogyne incognita)是一种重要的植物寄生线虫,它的食道腺产生的分泌蛋白是对寄主造成危害的致病因子。鉴定这些编译分泌蛋白的基因的特性,是认知南方根结线虫对植物致病性或寄生性机理的关键所在。本研究通过使用烟草根部特异表达基因TobRB7的△0.3缺失的启动子,替换植物过表达载体pBI-121的 CMV(烟草花叶病毒) 35S 启动子,构建了南方根结线虫食道腺细胞表达的基因7E12的植物表达载体pBI-Trp-7E12和pBI-Trp。pBI-Trp在本研究中作为空白对照使用。利用农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）侵染花粉管通道法把这两个载体转化了模式植物拟南芥。通过利用卡那霉素抗性培养基对已转化的拟南芥进行筛选,获得了T1代转基因植株。这为研究鉴定该基因的特性奠定了基础,以利于进一步研究南方根结线虫对植物的致病性机理。     

棉花核酸外切酶基因GhWRN的克隆及功能验证

【目的】本研究旨在探索棉花GhWRN基因在生长发育中的功能。【方法】用生物信息学方法分析GhWRN基因的结构特征、进化关系及上游1 500 bp的启动子片段并对其功能进行初步分析,利用实时荧光定量-聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术分析该基因在不同熟性棉花品种、不同组织及不同激素处理下的表达特性。构建过表达载体转化拟南芥,观察转基因拟南芥的表型。利用qRT-PCR分析拟南芥开花信号途径中标记基因的表达变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到GhWRN基因,生物信息学分析表明该基因编码产物含有1个保守的WRN-exo结构域,无内含子,不具有跨膜结构,为非分泌蛋白。qRT-PCR表明该基因在早熟棉花品种的二叶期开始上调表达,在植株各组织中均有表达,在雄蕊和苞片表达量较高;外源激素ABA、IAA处理后0.5 h该基因极显著上调表达。与野生型相比转基因拟南芥开花时间提前,莲座叶数量减少,qRT-PCR分析表明花发育相关关键基因AtSOC1、AtFT和AtFUL上调表达。【结论】GhWRN基因与促进植物开花相关,为进一步探究棉花的开花机制提供新线索。     

棉花磷胁迫响应基因GhWRKY6克隆及功能分析

【目的】提高棉花在低磷胁迫下的抗性,挖掘棉花磷胁迫相关功能基因。【方法】用生物信息学方法分析Gh WRKY6基因的结构特征和进化关系;构建基因超表达载体转化拟南芥,分析转基因拟南芥在低磷胁迫下的抗性;利用荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析拟南芥中磷信号途径Marker基因表达量的变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到Gh WRKY6基因,生物信息学分析表明该基因序列含有一个WRKY保守结构域,是WRKY家族转录因子。在低磷胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比,种子萌发速度、主根长度、侧根数目、生物量均低于野生型,而在正常生长条件下两者并无差别。qRT-PCR分析表明GhWRKY6能够影响关键的磷转运蛋白基因的表达。【结论】GhWRKY6作为一个负调控因子参与到植物低磷胁迫响应信号途径中。     

CAC3基因转运肽序列和accD基因融合植物表达载体的构建

采用PCR方法分别从陆地棉和拟南芥基因组中扩增出Accase羧基转移酶β-CT亚基编码基因accD,Accase羧基转移酶α-CT亚基编码基因CAC3的定位于叶绿体的转运肽序列.分析结果与NCBI公布的氨基酸同源性分别为100%,99%.将CAC3基因转运肽序列与accD基因进行体外重组,构建了融合植物表达载体pBI-CAC3tp-accD,为下一步作物的遗传转化打下了基础.     

拟南芥AtZFN3基因RNA干扰载体的构建与表达

为了构建具有发夹结构的RNAi表达载体来研究拟南芥AtZFN3基因表达的效果。根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)锌指蛋白AtZFN3基因序列,设计含有酶切位点的两对特异性引物。以拟南芥cDNA为模板,分别合成用于构建干扰载体的正、反义DNA片段,将正、反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置上,构建含有发夹结构的RNAi载体pART-ZFN3。利用农杆菌介导法,将pART-ZFN3转化到拟南芥中,PCR检测证实获得了5株转基因植株,经荧光定量PCR检测,证明了转基因植株中AtZFN3基因表达量显著低于未转基因的植株。结果表明:具有发夹结构的RNAi载体pART-ZFN3已构建成功,它对拟南芥AtZFN3基因的表达具有抑制作用,为深入分析拟南芥AtZFN3基因功能提供了基础。     

玉米开花促进基因ZmGI及其同源蛋白结构特征分析和功能预测

光周期是调控植物开花的重要因子之一，对植物的生长发育具有重要影响。为更好地揭示开花促进基因Zm GI在玉米中的功能，本研究以12个GI蛋白作为靶标，利用生物信息学分析方法，对GI各编码蛋白的理化性质、保守基序、蛋白质二级结构、基因结构、上游启动子顺式调控元件等信息进行分析，旨在揭示Zm GI的表达模式。结果表明，同一亚群的基因结构相似度更高。12个同源蛋白表现出：(1)具有10个不同的保守模体；(2)不具有跨膜结构域的特征。亚细胞定位结果预测表明，GI蛋白可能定位于细胞核和叶绿体中。互作蛋白分析表明，具有CCT结构域的基因可能与Zm GI共表达于细胞中。组织表达模式分析发现，Zm GI在成熟叶片中显著表达。启动子分析结果显示，GI上游启动子中存在大量的逆境响应元件和光响应元件。这些结果将为深度解析Zm GI基因的功能提供更丰富的理论支撑。     

转化同源Golden Like转录因子提高番茄品质的研究

Golden like(GLK)转录因子在植物叶片和果实叶绿体发育及形成过程中具有重要的调控作用。本研究以转化GLK1和GLK2基因的栽培番茄Solanum lycopersicum(加工番茄M82)为研究材料,检测转基因材料果实中叶绿素含量以及调控叶绿体形成相关转录因子在果实不同发育时期的表达分析。结果表明,过表达转录因子GLK1和GLK2均能够明显提高果实中叶绿素含量3~8倍,并且与叶绿素合成相关转录因子的表达与叶绿素含量呈正相关,在一定程度上提高可溶性固形物的含量。同时从转基因GLK1共抑制植株叶片的表型中,证明GLK1转录因子对叶片中叶绿体的形成具有明显的调控作用。因此,GLKs转录因子通过调控叶绿素的合成,对提高番茄果实的品质有重要作用。     

杜鹃RoDREB2C转录因子克隆与诱导表达分析

DREB (Dehydration responsive element binding protein),即干旱应答元件结合蛋白,能够结合HSFA3启动子上的DRE元件来提高植物的耐热性。本研究以杜鹃耐热品种‘胭脂蜜’(Rhododendron obtusum'Yan zhimi')为材料,基于转录组数据信息,克隆了RoDREB2C基因开放阅读框(opening reading frame, ORF)全长,推测它可以编码340个氨基酸。同源性分析发现其与茶树同源蛋白(Camellia sinensis, CsDREB2C)的进化关系最近。亚细胞定位结果显示RoDREB2C蛋白定位在细胞核。我们构建过表达载体,转化模式植物拟南芥(Arabidopsis taliana),通过实时荧光定量PCR验证了RoDREB2C基因过量表达情况。随后,我们测定了高温处理后拟南芥幼苗的成活率、离子渗透率以及叶绿素荧光参数Fv/Fm,结果发现转基因拟南芥耐热性均极显著高于野生型拟南芥。通过不同非生物胁迫(高温, ABA, SA, MeJA)来分析其在杜鹃叶片中的表达模式,40℃高温处理时,表达量呈现先升后降的趋势,并在48 h时上调到最高,为对照的19±0.46倍;用ABA、MeJA和SA处理杜鹃叶片,结果表明RoDREB2C基因在一定程度上受3种激素的诱导表达,上调最高分别为对照的4.1±0.38倍、1.7±0.22倍和2.6±0.25倍。     

蒺藜苜蓿转录因子MtMYB的克隆、表达分析及拟南芥转化

MYB转录因子家族基因具有保守的DNA结合域,是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的代谢调控,在植物生长发育和胁迫响应等方面发挥重要作用。为改良品种性状和提高生产实践能力,本研究采用RT-PCR法克隆蒺藜苜蓿MYB转录因子基因MtMYB,其编码区长255 bp,编码84个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他物种MYB蛋白具有很高的同源性,其中与红三叶同源性最高。荧光定量结果表明,MtMYB基因在蒺藜苜蓿叶片中的表达量最高。MtMYB基因在外源IAA、6-BA的诱导下,总体都呈现先上升后下降的趋势。同时本研究成功构建35S::MtMYB的植物表达载体,并通过转基因技术将其转化至拟南芥中,PCR检测表明,MtMYB已成功整合至转基因拟南芥基因组中。RT-PCR检测表明,MtMYB能够在转基因拟南芥中正常转录。本研究为进一步探明MtMYB基因的功能提供了数据参考和实验材料。     

苹果抗ASPV病毒RNAi载体构建及转化砧木M26的研究

为获得抗病毒的转基因植物新材料,采用同源重组法构建了抗苹果茎痘病毒的植物表达载体,并对苹果砧木材料M26进行了遗传转化,成功获得了转基因阳性植株。首先以感病的皇家嘎拉叶片为材料,反转录合成c DNA第一链,采用PCR方法克隆获得了489 bp的ASPV外壳蛋白基因的保守片段,通过TOPO克隆技术将该基因片段连接进入载体p ENTR/SD/D,构建了入门克隆载体p EN-ASPV,再通过LR反应置换该片段连接进入目标载体p Hellsgate12,构建了RNAi植物表达载体Phe-ASPV,并采用冻融法转入根癌农杆菌菌株EHA105中,获得了可用于植物遗传转化的工程菌EH-ASPV。采用农杆菌介导的方法转化苹果砧木M26叶盘,经抗生素筛选和脱菌培养获得了Kan抗性芽,进一步进行生根培养后获得了完整的Kan抗性植株,对生根植株提取总RNA后RT-PCR检测结果显示,RNAi表达载体上携带的外源基因片段(489 bp)已成功转入苹果砧木材料M26中,并在转基因植株内RNA水平上得到表达。获得的转基因新材料,为进一步通过病毒接种进行抗病性评价及抗病毒分子育种奠定了基础。     

过量表达拟南芥NPR1基因提高小麦纹枯病的抗性

拟南芥NPR1基因是植物重要的抗病调控因子,转基因过表达该基因可以赋予植物广谱抗性.为明确该基因在小麦抗纹枯病基因工程中的应用潜力,本研究构建了由玉米ubiquitin启动子驱动的拟南芥NPR1表达载体,采用基因枪介导法导入到小麦品种扬麦12号中,获得20株转基因植株.对14个外源基因纯合株系的半定量RT-PCR和测序分析结果显示,外源拟南芥NPR1基因已经导入转基因小麦并有不同水平的表达,部分转基因株系拟南芥NPR1基因发生重排；纹枯病抗性鉴定结果表明,转基因株系中拟南芥NPR1基因的正确表达可以减轻纹枯病菌引起的病症发展,提高转基因小麦的纹枯病抗性.