美洲黑杨CCoAOMT基因cDNA克隆及反义植物表达载体构建

据已报道的CCoAOMT(caffeoyl-CoA 3-O-methyltransferase)基因的eDNA序列设计一对兼并引物,从美洲黑杨当年生嫩枝的次生木质部中提取总RNA,通过RT-PCR的方法获得约750 bp的特异性扩增产物.测序结果显示,克隆的序列与GenBank中注册的CCoAOMT基因cDNA同源性最高达99%.该基因的cDNA序列已在GenBank上登录(登录号:EF153198).将克隆的美洲黑杨CCoAOMT基因的cDNA序列反向连接到植物表达载体pBI121中CaMV35S启动子的下游,成功构建了美洲黑杨CCoAOMT基因的反义表达载体pBI-CCoAOMT,为进一步通过反义技术降低杨树木质素含量奠定了基础.     

转反义vp1基因培育水稻抗穗萌雄性不育系的设想

vp1基因(Viviparous-1)编码一种促进种子从胚胎形成向萌发过渡的转录因子。已有研究表明在种子成熟过程中，容易穗萌的高梁品种的vp1基因表达水平要高于不穗萌的品种。因此作者认为应用反义RNA技术，在容易穗萌的水稻雄性不育系中表达vp1基因的部分反义链，即可部分抑制vp1基因的表达，从而可以达到抑制杂交稻穗萌的效果。     

牡丹ACS基因片段的克隆及反义植物表达载体构建

根据GenBank登录的牡丹ACS基因DNA全长序列(FJ769773),设计一对特异性引物,在优化的PCR扩增体系的基础上,应用高保真DNA聚合酶KOD-Plus从洛阳红牡丹叶片总DNA中扩增出牡丹ACC合成酶基因片段PsACS-4。测序结果表明:克隆序列长970 bp,不包含牡丹ACS基因内含子序列,与目标序列同源性达100%;用SacI和SmaI对重组质粒和空载体pBI121双酶切、连接,将PsACS-4基因片段反身插入到植物表达载体pBI121的35S启动子下游,成功构建了牡丹ACS反义基因植物表达载体。     

马铃薯StKNOX1基因的克隆及表达分析

KNOX基因是一类转录调控因子,其和植物的生长发育密切相关。为了探讨同源异型盒(KNOX)基因在马铃薯(Solanum tuberosum L.)块茎发育中的作用,采用RT-PCR和RACE技术,克隆了1个KNOX同源基因,且根据属性情况命名为StKNOX1,其属于KNOX家族I类蛋白,编码含344个氨基酸的蛋白,包含KNOX1、KNOX2、ELK等结构域。根据相关生物信息研究结果,该基因编码的蛋白与番茄中KNOX1的一致性最高(93.7%)。StKNOX1基因在马铃薯的各组织器官中均有表达,在根和块茎中的表达水平显著高于其他部位的表达水平。本研究将为进一步开展基因功能研究奠定理论基础,为马铃薯生物技术育种提供基因资源。     

花生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆及反义表达载体的构建

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)是控制植物籽粒中蛋白质/油脂含量比例的关键酶.本研究利用RT-PCR技术,克隆PEPCase基因的片段,并将克隆的PEPCase基因片段反向连接替代植物表达载体PBI121的GUS基因.从花生栽培品种荔蒲大花生基因组中克隆获得编码PEPCase的基因片段(886 bp),其核苷酸序列与已报道的花生(EU391629)、棉花(AY008939)、大豆(D10717)、拟南芥(AY210895)、豌豆(D64037)PEPCase基因对应部分的同源性分别为99.77%,84.37%,81.54%,81.25%,78.71%,说明我们得到PEPCase基因片段较准确.构建的反义表达载体中PEPCase基因由35S启动子所控制,将构建的反义表达载体命名为pBGPEP.为通过反义抑制技术提高花生含油量提供了基因及表达载体.     

毛白杨二氢黄酮醇合酶基因PtDFR1的克隆与功能验证

以RT-PCR的方法获得毛白杨(Populus tomentosa Carr.)二氢黄酮醇合酶基因(Dihydroflavonol 4-reductase)DFR,命名为PtDFR1,完整的ORF编码336个氨基酸,含有DFR蛋白特征性序列:NADP结合域和特异性底物识别域。序列比对发现,毛白杨PtDFR1蛋白与其他已知物种DFR有较高同源性,特别是与欧洲颤杨(Populus tremuloides)和葡萄(Vitis vinifera)以及苹果(Malus x domestica)氨基酸序列同源性最高,分别达到89.9%,86.4%和85.1%。荧光定量PCR检测基因组织特异性表达发现,该基因在根中表达量最高,其次为叶柄,而在叶片中表达丰度最低。根癌农杆菌介导PtDFR1在毛白杨中超量表达,检测转基因株系中花青素和缩合单宁的含量发现,与野生型相比,转基因植株中缩合单宁产量提高2～3倍,而花青素含量无显著变化,表明PtDFR1可能主要在缩合单宁合成途径中发挥作用。     

芒果MinSPS1基因的克隆及表达载体的构建

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)既是调控蔗糖合成的关键酶又是限速酶,为了研究其在芒果果实中蔗糖合成的作用机理,本研究从芒果果肉中克隆得到一个与蔗糖合成相关的基因,将其命名为MinSPS1,其cDNA全长序列为3 344 bp,开放阅读框为3 168 bp,编码1 055个氨基酸,蛋白质分子量为118.13 k D,等电点为6.08,对MinSPS1基因编码的蛋白进行系统发育分析,发现其与柑橘具有较近的亲缘关系。采用qRT-PCR对该基因在后熟处理的贵妃芒果肉中的表达量进行分析,结果显示在完熟期贵妃芒果肉中表达量较高,而在青熟期表达量较低。本研究为深入了解芒果蔗糖合成的分子机理,进一步构建了p CAMBIA1301-MiSPS1过表达载体,为MinSPS1的功能鉴定提供理论依据。     

玉米淀粉分支酶基因反义表达载体的构建和功能分析

淀粉是玉米籽粒的主要成分。根据分子结构将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉,其合成过程受到一系列酶的调控。淀粉分支酶是淀粉生物合成过程中的一个关键酶,它催化葡萄糖以α-(1,6)键连接,形成分支结构^[1,2]。目前,对淀粉分支酶及其基因已从分子水平和生物化学方面进行了一些研究,淀粉分支酶基因的生理功能基本清楚^[3~5]。由于反义RNA（antiscnse RNA, as RNA)技术提供了直接有效地人为控制基因表达的方法,现已成为基因工程研究中的一项重要技术^[6]。本项研究利用基因工程技术,克隆玉米淀汾分支酶基因,构建反义表达载体。通过花粉管通道法将其导入玉米自交系,旨在抑制淀粉分支酶基因的表达,提高直链淀粉的含量。     

银杏过氧化物酶基因POD1的克隆及表达分析

利用RACE技术从银杏中克隆到过氧化物酶基因(GbPOD1,FJ599670)的cDNA全长。GbPOD1基因编码序列为1 092 bp,编码一条长为329Aa的成熟阴离子POD蛋白,预测成熟蛋白分子量为35.8 kDa,等电点为8.10。Southern杂交及进化树分析结果表明,GbPOD1和其他物种的POD源自于相同的祖先,属于植物类型III的POD同工酶编码基因,为多基因家族。RT-PCR分析表明,GbPOD1在银杏的根、茎、叶和果中都有表达,在茎中的相对表达量最高,其次为根和果,而叶部位表达水平最低。植物激素MeJA、金属离子Cu和Cd以及MV和WOU的处理能显著诱导GbPOD1基因的表达。研究结果显示,在银杏叶片中,GbPOD1属于多功能基因,具有潜在的参与重金属污染清除及伤害处理防御方面的功能。     

芥菜型油菜PAP1基因的克隆与表达分析

花青素是导致芥菜型油菜叶片颜色差异的重要物质,PAP1基因是花青素合成途径中的一个关键转录调控基因.本研究利用同源克隆技术,以不同叶色芥菜型油菜为材料,根据同源性较高的白菜PAP1基因序列设计引物,克隆芥菜型油菜PAP1基因序列.芥菜型油菜PAP1基因的基因长度在1348～1669 bp,编码序列长744～753 bp,包括3个外显子和2个内含子区域.PAP1蛋白包括两个MYB结合域,分别位于第9～59和62～110氨基酸.进化分析表明芥菜型油菜PAP1基因与白菜和芜菁具有较高的同源性,与拟南芥亲缘关系较远.对比不同叶色芥菜型油菜基因序列发现,紫叶芥和红叶芥PAP1基因的编码区序列无差异,但编码的蛋白质与绿叶芥有22个氨基酸差异,定量PCR分析表明PAP1基因及其调控的下游基因如DFR、TT19等在绿叶芥油菜中表达水平较低,上述差异可能导致了芥菜型油菜叶色的差异.本研究为探究不同叶色芥菜型油菜的可能形成机制及遗传改良提供参考.     

棉花GhTFL1b基因的表达及调控分析

为解析棉花中磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因对胁迫的响应及生理功能,从棉花中克隆了磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因,并对该基因进行表达分析和蛋白质互作研究。利用启动子分析软件PlantCARE预测得出,GhTFL1b启动子区域有茉莉酸响应元件、脱落酸响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和光周期响应元件等。对GhTFL1b进行组织特异性表达分析,发现该基因在花中表达量最高,其次是根和顶芽,其他组织中表达量极低。进一步比较栽培种和半野生种不同时期的表达,发现无明显差异。激素和胁迫处理研究表明,GhTFL1b基因受水杨酸(Salicylic acid,SA)诱导低调表达,而受盐胁迫处理后高调表达。酵母双杂交验证GhFD与GhTFL1亚组蛋白互作,结果表明GhFD蛋白只能与GhTFL1b互作,而不与GhTFL1a、GhTFL1b、GhTFL1c互作。GhTFL1b基因不参与光周期调控通路,可能参与植物逆境胁迫水杨酸和盐胁迫响应的调控。     

农杆菌介导法将反义蜡质基因转入杂交稻亲本

通过农杆菌介导法将反义蜡质基因导入特青(OryzasativaL.subsp.indica)和广粳1号(OryzasativaL.subsp.japonica)这两个杂交稻亲本的愈伤组织中,获得了经PCR检测证明外源基因已整合进植物基因组中的再生植株,其中含潮霉素抗性基因的植株有6株,但仅有2株能够扩增出反义蜡质基因的特异条带,其原因可能是在转基因植株中出现了基因丢失或沉默现象。试验表明,粳型稻广粳1号的不同外植体(成熟胚、幼胚、幼穗、花药)的愈伤诱导率比特青的高,且随着继代时间的延长,不同基因型水稻诱导的愈伤之间的转化率存在着极显著性差异(P<0.01);经过转染的水稻愈伤在一定的筛选压力下会出现“逃逸”现象,抗性筛选后成活愈伤PCR检测发现广粳1号和特青的愈伤转化率只有44.4%和29.4%;不同凝固剂对愈伤诱导的质量有着明显的影响,植物凝胶作凝固剂比琼脂作凝固剂时的愈伤褐化率低。     

猪SIM1基因启动子活性及表达模式分析

旨在对猪SIM1基因的转录调控机制及表达模式进行初步探讨。采用PCR法扩增猪SIM1基因5'端上游的启动子区,应用生物信息学方法对这一区域内潜在的转录因子结合位点进行预测,采用5'端侧翼序列缺失获得8段长度不等的启动子片段,并分别克隆至荧光素酶报告基因表达质粒(p GL3-Enhancer)中,利用双荧光素酶报告活性检测分析SIM1基因启动子区不同长度片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中瞬时转染后的活性。同时,采用Western Blot实验检测SIM1蛋白在猪7个不同组织的表达模式。结果表明,各SIM1启动子片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中均有活性,在293T细胞活性最低;-699~-489 bp存在关键顺式调控元件,这一区域发现Smad、CEBPα、PAX6等关键转录因子结合位点;Western Blot实验首次在中枢神经系统外发现SIM1的表达,SIM1蛋白在脑和下丘脑表达量最高,在睾丸的表达量次之,在肝脏、皮脂和甲状腺表达量较高,在肌肉表达量最低。研究结果提示,SIM1基因在神经细胞发育、脂肪代谢和性腺发育过程都可能起到重要作用。     

玉米ZmPT6基因的克隆及RNAi表达载体的构建

采用PCR方法分别从玉米郑单958基因组DNA及RNA中克隆了菌根共生磷酸盐转运蛋白基因ZmPT6,序列分析表明,ZmPT6基因全长cDNA 1 665 bp,包括一个长97 bp的内含子;编码554个氨基酸,属于Pht1家族成员,由12个疏水的跨膜结构域组成.并构建了35S启动子驱动的植物正义、反义及RNAi表达载体,为下一步玉米的遗传转化及ZmPT6基因的功能研究奠定了基础.     

海岛棉GbMFT1基因的克隆及表达分析

通过RT-PCR和RACE技术,从新疆海岛棉品种新海14中克隆得到了一个MFT (MOTHER OF FT AND TFL1)类似基因,命名为GbMFT1基因(GenBank登录号为KC513744)。GbMFT1基因的开放阅读框(ORF)为528 bp,编码175个氨基酸的蛋白,含一个磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)结构域。GbMFT1蛋白的羧基端含有MFT蛋白都含有的脯氨酸。系统进化树分析表明GbMFT1编码产物与葡萄、番茄亲缘关系较近,属于同一进化分枝。实时荧光定量PCR分析表明,GbMFT1基因在棉花的不同组织中均有表达,在花瓣中的表达量较高;在纤维发育的不同时期中均有表达,在开花后2 d的胚珠、9 d的纤维中表达量最高。半定量RT-PCR结果表明,GbMFT1基因在刚萌发的种子中表达量高,用不同浓度的ABA处理种子后其表达变化不明显,表明GbMFT1基因的表达不受ABA的调节。     

毛白杨PtoMnSOD基因克隆及生物信息学分析

为了揭示毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD在植物抗逆中的功能。本研究通过RT-PCR方法获取毛白杨PtoMnSOD基因序列,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:PtoMnSOD基因开放阅读框(ORF)为699 bp,编码232个氨基酸,具有PF00081和PF02777两个保守结构域,属于MnSOD亚家族。其编码的蛋白含有20个磷酸化位点,是无跨膜结构、无信号肽且定位于线粒体的不稳定亲水性蛋白。同源序列比对显示,不同物种的MnSOD氨基酸序列具有很强的保守性。研究结果为进一步开展毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD的功能研究奠定了理论基础。     

大豆Gm TIP1;1基因的克隆与表达分析

利用RT-PCR方法从大豆根部组织获得Glyma03g34310.1开放阅读框(ORF)全长, 经测序验证、Blast比对与同源性分析发现该序列编码的蛋白质与其他植物的TIP1;1蛋白具有较高的相似性, 故命名为GmTIP1;1基因(GenBank登录号为AK285481), 该基因ORF长753 bp, 编码1个包含250个氨基酸的蛋白, 在ORF内部第381个核苷酸处含有1个94 bp的内含子, 符合↓GT--AG↓的剪接方式; 系统进化树分析发现Gm TIP1;1聚类到豆科植物分支, 其他不同科的植物也有规律地聚到了不同分支, 推测该蛋白氨基酸序列可以作为植物分类的依据; 半定量RT-PCR结果表明该基因在大豆的不同器官、不同器官的不同发育阶段均具较高且同等的表达水平, 暗示该基因在植物的整个发育进程中均具重要作用; 在盐胁迫的不同时间点其表达量有下降的趋势, 但仍然保持较高的表达水平; 以pYES2为酵母表达载体, 转化酿酒酵母INVSc1菌株, 获得重组酵母INVSc1 (pYES2-GmTIP1;1), 转化菌株在盐胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1 (pYES2), 而在干旱胁迫下则没有显著差异, 表明该基因的表达能有效地提高酵母的耐盐性。     

毛白杨形成层中4种MADS-box基因的克隆和序列分析

MADS-box基因家族是一类具有特异性序列的转录因子,并在植物体发育过程中起着重要作用。本研究以毛白杨形成层为材料,利用RACE技术克隆得到4个MADS-box基因,命名为Pt MADS1、Pt MADS2、Pt MADS3和Pt MADS5。Pt MADS1全长1 067 bp,开放阅读框(ORF)长度678 bp,编码含有225个氨基酸;Pt MADS2全长912 bp,ORF长度609 bp,编码含有202个氨基酸;Pt MADS3全长909 bp,ORF长度654 bp,编码含有217个氨基酸;Pt MADS5全长1 029 bp,ORF长度663 bp,编码220个氨基酸。系统进化树分析表明Pt MADS1与SVP同源性较高,属于STMADS11亚族;Pt MADS2与AGL12基因同源性较高,属于AGL12亚族;Pt MADS3和Pt MADS5分别与AGL14和SOC1同源性较高,同属于SOC1亚族。     

获得转反义PEP基因超高油大豆新材料

利用基因工程技术进行植物高油育种,是当前国际上植物基因工程研究的热点之一.大豆是世界上植物油和植物蛋白质最重要的来源,随着人们生活水平的不断提高和养殖业的迅速发展,我国高油大豆需求量急剧增加.在不增加大豆面积的前提下,提高单位面积含油量的重要手段之一就是培育栽培高油大豆品种.由此,从2000年作者利用农杆菌介导法将反义PEP基因导入大豆的基因组,相继获得了转基因大豆植株,经多代连续筛选、鉴定,获得了稳定的超高油（脂肪25%）大豆品系.本研究首次报道利用基因工程手段大幅度提高大豆含油量.