RNA干涉水稻端粒酶再生植株的初步研究

依据水稻端粒酶基因的相关生物学信息,构建了含有水稻端粒酶序列RNA干扰结构的植物表达载体pC am 23A-1-2,并利用农杆菌介导法将目的基因导入到粳稻品种日本晴中,获得了78个独立转化子,共165棵转基因植株。通过PCR和Southern杂交分析,证明RNA干扰结构已整合进水稻基因组中;应用染色体末端限制性片段分析法,显示在转基因水稻中端粒DNA序列长度有逐代缩短的趋势,初步证明这些转基因水稻中端粒酶亚基已失活,但是T0和T1代转基因水稻植株的主要农艺性状没有发生明显变化。     

OsRhoGDI2过表达转基因水稻的筛选鉴定及外源基因拷贝数的初步分析

水稻Rho GDP解离抑制基因OsRhoGDI2是从幼穗中分离出的功能未知基因。为鉴定该基因的功能,笔者所在实验室前期构建了植物过表达载体pCAMBIA1302-OsRhoGDI2-GFP,并对水稻进行了遗传转化。对OsRhoGDI2过表达转基因水稻T_2代进行筛选和鉴定,采用PCR技术鉴定转基因植株,采用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR检测OsRhoGDI2在转基因水稻中的表达水平,结果显示,其中6个株系为过表达转基因植株,OsRhoGDI2表达水平上调1.69～13.35倍。为检测外源基因在转基因水稻中的拷贝数,分别以蔗糖磷酸合成酶基因SPS和潮霉素抗性基因HYG为内参基因和标记基因,采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术结合内参基因和标记基因的标准曲线进行分析,结果显示在所检测的6个转基因株系中,外源基因的拷贝数均为1,提示已经获得稳定遗传的OsRhoGDI2过表达转基因水稻,为后续OsRhoGDI2基因的功能研究奠定基础。     

转ATP/ADP转运蛋白基因籼稻的初步研究

ATP/ADP转运蛋白(AATP)在质体膜上负责外源ATP的转入,直接关系到质体内ATP浓度,从而可能影响质体内相关的一些重要代谢途径(如淀粉合成).本研究利用4个转基因结构(水稻aatp正反义转基因结构和菊芋aatp正反义转基因结构),采用农杆菌介导法获得了113个转基因水稻克隆.PCR、Southern Blot验证和后代遗传分析表明,外源基因多数以较低拷贝数整合到水稻基因组中.RT-PCR相对定量检测分析表明,插入基因在水稻中高水平表达,且与内源aatp基因在转录水平上存在复杂的相互干扰,反义植株aatp的转录水平比正义株系的低.     

Whirly转录因子对非寄主菌诱导水稻HR反应的负调控作用

用RNA干扰技术研究了Whirly转录因子对水稻非寄主抗性反应HR的调控作用。PCR扩增编码Whirly转录因子的Oswhirly基因片段,分别以正向、反向顺序连接到载体pTCK303的两个多克隆位点中,构建Oswhirly基因沉默的RNA干扰载体pTCK303-Oswhy,经农杆菌EHA105菌株转化水稻细胞,结果发现转基因水稻细胞受非寄主菌诱导后,HR反应明显,细胞死亡率显著高于野生型及空载体转化水稻细胞。Oswhirly基因沉默导致HR反应增强,初步揭示Whirly转录因子可能是调控水稻HR反应的负调控因子。     

水稻高效RNA干涉体系的建立及其在受体激酶基因功能研究中的应用

利用RNA干涉(RNAi)技术，可以特异性的抑制真核生物体中目标基因的表达。本研究构建了适合水稻转化的RNAi诱导载体pCADS1341。为检测其有效性，使用它构建了针对GUS基因的RNAi载体，并利用基因枪转化法导入GUS基因稳定表达的转基因水稻愈伤组织。GUS染色分析结果表明该载体中RNAi诱导元件的瞬时表达可显著抑制GUS基因的表达。为探讨影响水稻中转基因诱导的RNAi效率的因素，对针对某个目标水稻基因的水稻RNAi植株进行了详细的分析。通过Southern和Northern杂交检测了T0代RNAi植株中T-DNA插入的拷贝数和目标基因的表达量，筛选出T-DNA为单拷贝插入，且目标基因的表达被高效抑制的株系。对来源于该株系的T1代植株进行了半定量RT-PCR检测，结果表明RNAi效应可以遗传给后代转基因水稻植株，但是不同个体中的RNAi效率存在差异。RNAi系统的表达量可能是决定RNAi效率的最关键因素。我们建立的高效RNAi技术体系对于水稻功能基因组学研究具有重要意义，利用这个系统我们已经构建了60多个水稻受体激酶基因的RNAi载体，系统的研究正在进行中。     

草莓乙烯受体Etr1基因RNAi植物表达载体构建

乙烯受体Etr基因在草莓果实成熟阶段表达较多,可能与草莓果实成熟密切相关.本研究利用RNA干扰技术抑制该基因的表达,从而延长草莓贮藏期.根据已克隆的草莓乙烯受体Etr1基因序列及表达载体pBI121上的酶切位点,设计2对带限制性内切酶位点的特异性引物,以Etr基因的测序质粒为模板,PCR扩增得到2个草莓Etr1基因片段,2个片段及载体经双酶切消化后,将2个片段反向互补插入植物表达载体pBI121的35S和gusA之间,构建该基因的RNA干扰植物表达载体,为利用转基因技术改善草莓的贮运性能奠定基础.     

转录靶向猪Jiv基因shRNA细胞株的建立 及抗猪瘟病毒转基因猪的构建

【目的】构建转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的阳性细胞株,通过比较各细胞株对猪瘟病毒增殖的干扰效果,筛选对猪瘟病毒增殖有明显抑制作用的细胞株,为抗猪瘟转基因猪的构建提供材料。【方法】研究设计了靶向猪Jiv基因的4个shRNA干扰片段,并构建插入干扰片段的慢病毒(P1、P2、P3、P4)。将慢病毒分别转染PK-15细胞,阳性细胞接种猪瘟病毒后72 h用实时荧光定量PCR检测猪瘟病毒RNA的量,以比较4种干扰细胞株对猪瘟病毒增殖的干扰效果。将对猪瘟病毒增殖有较好干扰效果的P2慢病毒干扰载体转染猪胎儿成纤维细胞,获得稳定表达靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的猪胎儿成纤维细胞株,作为抗猪瘟病毒转基因猪构建的供体细胞,将细胞核移植到成熟的去核猪卵母细胞中,获得体细胞核移植胚胎,移植入受体母猪输卵管中进行转基因猪构建,对获得的转基因猪进行外源基因的鉴定。【结果】获得了4株转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的PK-15细胞株,其中转入P2干扰载体的细胞株对猪瘟病毒的增殖有明显的抑制作用,将转入P2干扰载体的猪胎儿成纤维细胞株为核供体细胞通过体细胞核移植,获得经鉴定为外源基因插入阳性的转基因猪。【结论】细胞Jiv基因的表达对猪瘟病毒的增殖有一定的影响,筛选获得的一个干扰细胞株对猪瘟病毒的增殖有明显的干扰效果;通过体细胞核移植技术获得一头转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段（P2）的转基因猪。     

水稻Os-miR390前体基因的克隆、载体构建及转化

【目的】microRNA是一类长度为21~23 nt的非编码小分子RNA,对动植物的正常发育具有非常重要的调节作用。水稻Os-miR390的功能可能与生长素应答相关,拟采用转基因方法研究其生物学功能。【方法】根据水稻Os-miR390的前体RNA结构特点合理设计引物,从水稻基因组中克隆出其前体DNA片段,将其构建在玉米UbiI启动子驱动的表达载体中,并转入水稻。【结果】利用PCR成功地从水稻基因组中扩增出了Os-miR390前体基因,并将其构建在UbiI水稻组成型启动子下。经农杆菌介导,将其成功转入水稻愈伤,获得抗性幼苗,经过PCR检测,得到阳性转基因植株。【结论】T0代转基因植株表现叶片黄化的特征,待T1至T2代性状稳定后结合研究靶基因可深入研究其功能。     

水稻osvdac基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

[目的]构建水稻osvdac3和osvdac5基因RNA干涉表达载体,获得转干涉载体的转基因水稻植株。[方法]采用TRIzol法提取水稻幼苗总RNA,以反转录的cDNA为模板,扩增得到osvdac3和osvdac5的分别靠近5’端和3’端约500～600bp的特异序列,用Gateway重组克隆技术构建RNA干涉表达载体,采用农杆菌介导的愈伤组织侵染法进行遗传转化。[结果]成功构建水稻2个osvdac3和2个os-vdac5基因RNA干涉表达载体,并获得转osvdac3干涉载体的阳性植株。[结论]干涉osvdac3和osvdac5的植株为研究其功能提供材料。     

双链RNA激发的植物基因沉默及其在植物育种上的应用

在生物体内,存在大量的非编码RNA(ncRNA),小干扰RNA(siRNA)是其中一种,由双链RNA切割形成,能干扰基因表达,激发转录后的基因沉默。尽管双链RNA干扰是把基因"敲低"而不是"敲除",但它的高效和易操作性使之成为研究植物基因功能的有用工具,并通过转基因途径用于植物改良。与反义RNA技术和共抑制技术相比,RNA干扰对基因的沉默效率高,效果稳定。单基因RNA干扰就可调控多基因家族控制的农艺性状,而不必累积单基因突变。把病毒基因构建成反向重复结构转入植物体内,其转录出的RNA会通过分子内序列互补形成双链结构,激发转基因植物的RNA干扰机制,将入侵病毒的同源序列降解,使转基因植株获得对病毒的抗性。RNA干扰型抗病毒转基因植株中,转病毒基因的mRNA不存在或存在量很少,也不会翻译成有功能的病毒蛋白质,因此不存在病毒RNA重组、异源包装及协生作用的潜在生物风险,具有较高的生物安全性。     

鲨烯合酶RNAi载体构建及对水稻的遗传转化研究

鲨烯合酶(Squalene synthase,SQS)是ABA生物合成途径上游支路的一个关键酶。本研究克隆了406 bp的SQS基因片段,将其分别正向和反向插入干扰载体p YLRNAi.5中,经过酶切鉴定证实成功构建了干扰载体p YLRNAi-SQS,通过农杆菌介导法转入水稻品种Kasalath中,PCR初步鉴定获得了20株转基因阳性植株,进一步通过半定量RT-PCR分析,阳性转基因材料与野生型Kasalath相比,Os SQS3都有不同程度的下调,而Os SQS7变化不明显。证明转入的SQS基因只对Os SQS3起干涉效果,而对Os SQS7无作用,推测水稻中两个SQS基因可能存在不同的作用机制。本研究为进一步研究水稻中Os SQS3和Os SQS7各自的生物学功能奠定了基础,同时也为研究SQS调控ABA的生物合成提供了研究材料。     

农杆菌介导转mgfp4基因水稻的获得

通过农杆菌介导法将携带mgfp4基因的植物表达载体pCAGFPHyg导入水稻明恢86中,获得101个独立克隆的转基因植株。PCR检测和Southern blot分析证明外源基因已整合进水稻基因组中,T0代种子的分离分析结果表明大部分转基因植株为单T-DNA插入。荧光检测及RT-PCR分析结果显示mgfp4基因能在水稻中表达,但其发出的绿色荧光检测效果不甚理想。     

水稻RNAi突变体库的创制和筛选

通过转化水稻hp RNA农杆菌文库至粳稻品种台北309,获得143株转基因植株。随机选取36株T0代转基因植株进行检测,其GUS阳性率为77.78%,且其中35份PCR阳性材料的插入片段均与粳稻日本晴的m RNA有较高匹配。对61份T1代突变体进行筛选,获得33份有突变表型的材料。初步获得1份类病斑突变体,序列分析表明其可能干扰基因的编码产物为RAL6-种子过敏蛋白RA5/RA14/RA17的前体,属于淀粉酶/胰蛋白酶抑制剂家族,该类基因在植物自然防御系统中扮演重要较色。     

转Bt基因水稻与非转基因水稻在虫压下的适合度差异(英文)

以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响,以解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险。结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照。而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体品系本身的特性相关。3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显。在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著。本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小。     

BraSDG2 RNA干扰载体的构建和拟南芥的遗传转化

多倍化是植物进化过程中的自然现象,也是植物进化的重要源泉。在前期的研究中,通过生物信息学分析发现二倍体的白菜型油菜中存在两个拟南芥SDG2的同源基因BraSDG2a(Bra037086)和BraSDG2b(Bra039562)。经序列比对,选取258 bp的保守序列构建RNA干扰载体pFGC5941-BraSDG2-RNAi。通过浸花法转化野生型拟南芥(Col-0),经抗性筛选及PCR检测,获得1株表型稳定的转基因植株。通过对T4代转基因拟南芥(纯合体)的表型观察发现,BraSDG2 RNA干扰转基因植株具有拟南芥sdg2突变体相似的生物学表型,植株弱小、种子稀少。本试验为进一步研究Bra SDG2的生物学功能奠定基础。     

植物转基因沉默及其克服方法研究进展

转基因沉默可分为转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默，前者是因为启动子失活，不能起邕，而后者是因为mRNA被被解，或mRNA的加工被干扰，其原因包括多种因素，如转基因的拷贝数和构型，基因的甲基化，异染色质化，RNA依赖的RNA聚合酶等，涉及DNA－DNA，DNA－RNA，RNA－RNA三种核酸相互作用。克服转基因沉默的方法包括对外源基因进行改造，采用具有特殊功能的启动子与增强子，构建细胞核骨架附着区载体，以及筛选单拷贝转基因子代植株。     

RNAi介导抗水稻条纹病毒转基因水稻的培育

本研究根据RNA干扰的机制原理,利用已构建的包含SP基因部分片段反向重复序列和生物安全性更高的标记基因bar基因的RNAi双元表达载体pDTRSV-IRSP-Bar,通过采用农杆菌介导的方法转化水稻愈伤组织获得抗条纹叶枯病和抗除草剂的转基因水稻植株,通过Basta抗性筛选、PCR检测及Northernblot分析,获得了稳定高抗RSV和抗Basta的株系KRSV1和KRSV9,并对其田间抗性及农艺性状表现进行了调查研究。     

水稻OsCERK2转基因后代的鉴定与分析

为了研究水稻Os CERK2基因的功能,构建了Os CERK2基因过表达和RNAi载体,利用农杆菌介导的遗传转化获得转基因植株,经多代筛选和分子检测,获得了4个超量表达的过表达纯系和2个转录水平下降的RNAi纯系。转基因植株经病原微生物细胞壁成分喷雾处理,采用半定量RT-PCR方法分析转基因植株中病程相关(PR)基因的表达情况,结果发现,诱导后过表达植株中PR基因表达增强,而RNAi植株中表达下降;抗病性鉴定结果表明,过表达转基因植株对白叶枯菌致病小种PXO99的抗性增强,而RNAi植株与野生型差异不显著。结果表明,过量表达Os CERK2基因可能是水稻抗病的有效途径。     

水稻OsWAX2—1基因过表达及RNAi研究

为了研究水稻OsWAX2-1基因的功能,采用农杆菌介导法,以日本晴为材料,利用OsWAX2-1基因过表达及RNAi载体进行了遗传转化,并以PCR及半定量RT-PCR方法对具有Hyg抗性的转基因水稻植株进行了检测,结果表明:OsWAX2-1基因及RNAi片段均已整合到水稻基因组,RT-PCR检测到转OsWAX2-1基因在T1代转基因水稻中有不同程度的过表达,为进一步研究OsWAX2-1基因的功能奠定了基础.     

水稻Ds插入具芒突变体相关基因的功能预测

[目的]研究水稻Ds插入具芒突变体形成的分子机理。[方法]采用TAIL-PCR技术,从水稻Ds插入具芒突变体中克隆出Ds侧翼基因序列,分析被插入基因的结构,并分析预测基因编码的蛋白功能。[结果]Ds插入在具芒突变体7号染色体Os07g0588700基因前1 339 bp处。Ds插入位置的下游基因编码产物含一个锌指区CX2CX3FX5LX2HX3H,且含高度保守的QALGGH保守区,为水稻的单锌指蛋白。[结论]Ds转座元件插入基因组中,影响了编码锌指蛋白基因的表达调控,使突变体显示出具芒的表型。