缺铁胁迫下转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠对矿质元素吸收的影响

在不同浓度缺铁水培条件下,采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定转基因和非转基因植株叶片和根系Ca2+、Mg2+、Ni2+的含量。研究结果表明:在Fe2+浓度为1μmol.L-1时,转番茄铁载体蛋白基因(LeIRT2)八棱海棠株系叶片中Mg2+的含量显著低于非转基因株系,而根系Mg2+的含量显著高于非转基因株系;该浓度下转基因株系根部Ni2+含量显著高于非转基因株系,叶片中Ni2+含量与非转基因株系无显著差异。Fe2+浓度为10μmol.L-1时,转基因株系叶片和根系Mg2+、Ca2+的含量与非转基因株系无显著差异。Fe2+浓度为1μmol.L-1时,转基因株系叶片和根系Ca2+的含量与非转基因株系无显著差异。无铁条件下在叶片和根系中Ca2+、Mg2+含量无显著差异。     

转抗坏血酸过氧化物酶基因（APX）菊苣抗旱相关生理特性

在获得转抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)菊苣株系的基础上,对3个转基因株系的抗旱相关生理特性进行分析。结果表明：正常供水条件下,转基因株系与非转基因植株各项生理指标差异不显著;干旱条件下, 3个转基因株系菊苣叶片APX质量摩尔浓度均显著高于非转基因对照。3个转基因株系中有2个株系丙二醛（MDA）质量摩尔浓度低于非转基因对照,表明APX基因可显著提高菊苣APX活性,降低氧自由基浓度,减轻对细胞的伤害。3个转基因株系叶片相对含水量、脯氨酸质量分数、叶绿素质量分数、单株幼苗的根系生长量,均高于非转基因对照。可见,转APX基因菊苣具有较强的抗旱能力,从而验证APX基因的抗旱功能,为转基因材料应用于菊苣的抗旱育种提供依据。     

转番茄铁载体基因（LeIRT2）八棱海棠株系的鉴定

 【目的】选育具有抗缺铁能力的苹果属植物新种质。【方法】通过半定量式RT-PCR检测、印迹杂交、营养液pH的变化和低铁(铁浓度为10-6 mol•L-1)水培条件下，根系和叶片的金属元素含量分析。【结果】在通过Southern杂交获得的9个转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠（Malus robusta Rehd.）株系中，有6个转基因株系成功转录，目的基因在叶片和根系中都有表达。其中2个在缺铁情况下显著提高了根系总铁的含量和叶片中活性铁的含量，同时也大幅度提高了根系和叶片中锌的含量。【结论】转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠株系表现出较强的抗缺铁胁迫能力。     

转FRO2基因番茄突变体的抗缺铁黄化特性

为了增加植物的抗缺铁黄化能力,研究了转FRO2基因番茄突变体抗黄化特性．结果显示FRO2基因转化番茄后,使生长在缺铁胁迫下的植株根系铁还原酶活性大大增强（转FRO2基因番茄植株根系酶活性是对照2倍）,番茄铁吸收能力和有效铁还原能力大大加强,植株中有效铁含量增加（转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是时照的1．5倍）,转FRO2基因番茄的植株叶片颜色显著比对照绿,黄化程度减轻,黄化指数降低（对照的黄化指数是转FRO2基因番茄的1．3倍）,植株生长量显著高于对照（转基因植株株高高于对照50％）．在正常条件下,转FRO2基因番茄根系的FRO2基因表达量增加,铁还原酶活性增加了1．75倍,转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是对照植株的2倍,是其他耐贮藏转基因番茄的（转反义NR、ACC、CTR1基因）2～3．5倍以上．     

Analysis on Drought Tolerance of Transgenic Wheat

[目的]评价小麦TaPIMP1基因在小麦耐旱种质培育方面的应用潜力。[方法]将由ubiquitin启动子驱动的TaPIMP1转基因纯合株系B64和B208及受体对照扬麦158在模拟的干旱胁迫条件下进行培养,测定种子萌发、幼苗生长以及部分耐旱相关生化指标的变化。[结果]在20％PEG6000模拟干旱胁迫条件下,转基因株系及其对照的TaPIMP1表达量在24h内变化剧烈：转基因株系的种子发芽率、胚芽鞘和胚根长度显著高于受体对照。在10％-20％PEG6000模拟干旱胁迫条件下,转基因株系的叶片相对含水量和可溶性糖含量明显高于受体对照。在15％-20％PEG6000模拟干旱胁迫条件下。转基因株系的叶片丙二醛（MDA）含量明显低于受体对照。[结论]该研究表明转基因株系的耐旱能力较受体对照扬麦158有显著提高。TaPIMP1基因可应用于转基因小麦耐旱种质的培育。     

转rolC基因八棱海棠组培苗生物学特性的研究

【目的】通过研究转rolC基因八棱海棠不同株系的转基因拷贝数，在转录水平上的表达丰度，以及转基因组培苗的生物学特性，为进一步深入阐明rolC基因在八棱海棠中的表达机制和培育优良的苹果砧木奠定理论基础。【方法】以通过gus染色和PCR检测的3个转rolC基因八棱海棠株系组培苗为试材。Southern杂交鉴定rolC基因整合拷贝数。Northern杂交鉴定rolC基因在转录水平上的表达丰度。调查转基因植株组培苗在含有不同种类和浓度的植物生长调节剂的培养基上茎段增殖、叶片再生、生根能力等生物学特性；将生根后的组培苗进行炼苗，移入温室4个月后，研究株高、节间数、节间长度、叶面积等生物学特性。【结果】Southern杂交结果表明，rolC基因分别整合进入3个八棱海棠株系基因组，其中株系20a和33a分别获得了1个rolC基因拷贝，株系20b获得了2个rolC基因拷贝。Northern杂交结果表明，3个转基因株系中的rolC基因均在转录水平上得到了表达，且该基因在单拷贝株系的表达丰度高于双拷贝株系。转基因组培苗生物学特性研究结果表明：（1）3个转rolC基因八棱海棠株系茎段增殖系数、叶片再生率、生根所需外源激素浓度均显著低于对照植株，单拷贝株系的以上指标亦显著低于双拷贝株系。（2）3个转基因八棱海棠株系组培苗平均生根数显著高于转基因株系，双拷贝株系显著低于单拷贝株系；根长情况正好相反；对照植株根粗和转基因株系根粗之间均无显著差异。（3）3个转基因八棱海棠株系的株高、节间长度、节间数、叶面积均显著小于对照植株。其中单拷贝株系显著小于双拷贝株系。【结论】rolC基因整合进入3个八棱海棠转基因株系基因组，并分别在转录水平上得到表达。外源rolC基因的表达导致转基因植株体内内源激素含量和植株形态学的改变，且rolC基因的整合拷贝数对它的表达有一定的影响。     

外源SacB基因在银腺杂种杨基因组中的表达及抗旱性分析

利用转基因技术培育抗旱杨树新品种是改善干旱地区生态环境的有效途径之一.该研究对已整合外源SacB基因的银腺杂种杨株系进行半定量RT-PCR和温室水分胁迫试验.研究结果表明,在所测定的7个转基因株系中,外源SacB基因均成功转录mRNA;转基因株系叶片中积累了SacB基因表达产物（果聚糖）;在干旱胁迫条件下,转基因株系的生长量、生物量和叶片含水量明显高于对照.相关分析表明转基因株系生长量、生物量和叶片含水量与果聚糖积累量呈极显著正相关,说明SacB基因的导入提高了转基因杨树对水分胁迫的抗性.      

低温胁迫下转ipt基因水稻某些生理特性研究

测定了特异戊烯基转移酶（ipt）基因水稻EY105的株系T7、T19及对照在低温胁迫下幼苗叶片叶绿素含量、脯氨酸含量及膜保护酶活性。结果表明，常温下，转基因植株除叶片脯氨酸含量比对照低外，所测定的其他生理生化指标没有显著差异；经低温胁迫后，对照植株叶片叶绿素含量降低35．2％，转基因水稻植株基本保持不变，2个转ipt基因的水稻株系脯氨酸含量分别增加60．89％及73．46％，对照植株仅增加11．0％；低温胁迫后对照植株的POD及SOD活性分别下降27．0％及8．3％，MDA增加82．6％，而转基因水稻植株未发生变化。     

抗蚜虫转基因枸杞株系的光合生理特征

对5个转基因枸杞株系的光合生理进行测定，结果表明：有1个株系的叶片叶绿素（CHI）含量显著低于对照，叶绿素荧光参数和光合气体交换参数也显著低于对照，其它4个株系与对照相比变化不大。说明转基因对枸杞植株的光合生理影响不大。     

转FRO2基因番茄突变体的抗缺铁黄化特性

为了增加植物的抗缺铁黄化能力,研究了转FRO2基因番茄突变体抗黄化特性.结果显示FRO2基因转化番茄后,使生长在缺铁胁迫下的植株根系铁还原酶活性大大增强(转FRO2基因番茄植株根系酶活性是对照2倍),番茄铁吸收能力和有效铁还原能力大大加强,植株中有效铁含量增加(转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是对照的1.5倍),转FRO2基因番茄的植株叶片颜色显著比对照绿,黄化程度减轻,黄化指数降低(对照的黄化指数是转FRO2基因番茄的1.3倍),植株生长量显著高于对照(转基因植株株高高于对照50%).在正常条件下,转FRO2基因番茄根系的FRO2基因表达量增加,铁还原酶活性增加了1.75倍,转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是对照植株的2倍,是其他耐贮藏转基因番茄的(转反义NR、ACC、CTR1基因)2～3.5倍以上.     

两个转W23基因小麦株系的抗旱性鉴定

以两个T₅代转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61为材料,在水培条件下采用PEG-6000人工模拟干旱胁迫措施对转基因小麦株系的根系发育特点、抗旱相关的光合生理等指标进行了测定。结果表明,干旱胁迫条件下各参试小麦的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均下降,转基因株系降幅较小,且其Pn和Tr值极显著高于受体品种;在正常供水和干旱胁迫两种水分处理下,转基因株系均比受体品种具有较发达的根系,其根总长、根总表面积、根总体积等参数极显著高于受体品种。这一结果说明,转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61在苗期依靠发达的根系维持较强的光合作用,提高其应对干旱胁迫的能力。     

大豆GmbZIP16的抗旱功能验证及分析

【目的】通过分析干旱条件下大豆的转录组数据,筛选获得大豆锌指蛋白GmbZIP16,对其进行功能验证,确定GmbZIP16参与大豆抵抗干旱的分子机理。【方法】大豆干旱转录组数据分析得到上调倍数较高的锌指蛋白GmbZIP16,以大豆cDNA为模板克隆获得GmbZIP16。并通过In-Fusion连接酶技术,构建pCAMBIA1302- GmbZIP16和pCAMBIA3301-GmbZIP16表达载体。通过液氮冷冻法将重组载体pCAMBIA1302- GmbZIP16和pCAMBIA3301-GmbZIP16分别转入农杆菌GV3101和大豆发根农杆菌K599的感受态细胞中,通过农杆菌侵染拟南芥花序以及大豆子叶节技术,产生过表达拟南芥植株以及过表达大豆毛状根复合体植株。通过半定量RT-PCR和qRT-PCR分析,确定GmbZIP16在转基因拟南芥和大豆毛状根中能够超表达。分别将正常条件下生长2周龄的转基因和野生型拟南芥植株转移至含有不同PEG浓度（6% PEG和8% PEG）的MS0培养基上继续培养7 d,观察转基因拟南芥和对照野生型拟南芥之间的生物量差异;利用qRT-PCR分析转基因拟南芥和野生型拟南芥植物体中胁迫相关的基因表达情况。将生长良好的转GmbZIP16大豆毛状根复合体施加25% PEG处理1周后,分别采取转GmbZIP16大豆毛状根复合体和转空载体大豆毛状根复合体的叶片,用酶标仪测定植株的脯氨酸、丙二醛和叶绿素的含量。【结果】通过PCR技术扩增得到正确的GmbZIP16序列,通过农杆菌转化技术得到2个稳定过表达的转GmbZIP16拟南芥株系。通过对转基因拟南芥的表型鉴定发现转基因拟南芥在干旱处理下的生物量（鲜重和根长）及存活率比野生型显著提高。在过表达GmbZIP16拟南芥植株中,一些与胁迫相关的基因的表达要高于在野生型,如RD29B、DREB2A和P5CS。转GmbZIP16大豆毛状根复合体植株在25% PEG处理1周后,大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量要显著高于转空载体大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量,而转GmbZIP16大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量显著低于转空载体大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量。【结论】在拟南芥中过表达大豆GmbZIP16提高了转基因拟南芥的抗旱性。过表达GmbZIP16可以提高转基因大豆毛状根复合体对干旱的抗性。GmbZIP16提高植物的抗旱性主要是通过影响与抗逆相关基因的表达来实现的。     

过量表达蔗糖转运蛋白基因增强转基因小麦的耐旱性

【目的】创制过量表达TaSUT1A的转基因小麦,分析TaSUT1A在转基因小麦中的遗传及其对干旱胁迫的应答反应,选育抗旱的转基因小麦新种质。【方法】采用基因重组技术构建了TaSUT1A表达载体,利用基因枪介导法将该载体转入小麦品种科农199,通过Bialaphos筛选、转化植株基因组DNA PCR验证获得转基因T₀植株;利用RT-PCR检测TaSUT1A在转基因T₃植株中的表达情况,在此基础上,对3个转基因系的T₄转基因植株进行抗旱性鉴定和抗旱相关生理指标分析,验证其抗旱能力。【结果】经PCR检测和RT-PCR验证,获得了转TaSUT1A小麦阳性植株,与非转基因对照相比,20%PEG胁迫处理显著诱导了转基因株系根叶组织中目标基因TaSUT1A的上调表达。抗旱鉴定和抗性生理分析显示,在20%PEG胁迫处理下,转基因株系的萌发率比非转基因对照平均提高了32.8%,显著高于非转基因对照,并促进初生根的萌发和生长,初生根长和胚芽鞘长比非转基因对照平均增加了81.72%和170.77%;在20%PEG胁迫处理下,转基因植株叶组织中的蔗糖和可溶性糖平均提高了42.95%和36.56%,根中蔗糖和可溶性糖平均提高了58.01%和43.01%,均显著高于非转基因对照植株;与未胁迫处理相比,20%PEG胁迫处理后非转基因植株叶中的SOD活性由105.4 U·g^-1FW升高到139.1 U·g^-1FW,而转基因植株的活性由107.7-115.3 U·g^-1FW提高到168.2-211.6 U·g^-1FW,显著高于非转基因对照,同时,转基因小麦株系的MDA的产生较非转基因对照平均降低了37.47%,显著减少了MDA的产生。【结论】TaSUT1A在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用,促进逆境胁迫中小麦的萌发和生长,超量表达TaSUT1A可显著提高转基因小麦的耐旱能力。     

外源基因对八棱海棠株系组培苗生根的影响

以南京农业大学生物技术实验室获得的两个转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠株系B4、B5组培苗的茎段为试材,以非转基因八棱海棠为对照,研究转基因对生根情况的影响.结果表明:在相同IBA或者IAA浓度下,转基因八棱海棠生根率明显低于对照植株;而从根长来看,在IBA的条件下,转基因株系明显低于对照,而在IAA的条件下则不明显;在IAA条件下平均根数也少于对照.     

Improving organic phosphate utilization in transgenic white clover by overexpression of Aspergillus niger PhyA gene

Using the cotyledon of white clover as explants, the transgenic white clover lines ectopic expression of the PhyA gene were established based on Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation method. It was found that the tested transgenic lines were all Polymerase Chain Reaction (PCR) positive. The transgenic lines 1 to 4 were used for further Southern blot and Northern blot analysis. The lines 1 and 3 with higher level of PhyA expression were used to assay the phytase activities in root and its intercellular space. When the phytate was the sole phosphorus source, the phytase activities in root in lines 1 and 3 were 31.43% and 44.76% higher than those in control (CK), respectively. Meanwhile, the phytase activities in the root intercellular space in lines 1 and 3 were 3.3-fold and 5.12-fold higher than those in CK, respectively. The phosphorus concentration of plants, the accumulative P amount per plant, plant fresh weight, and plant dry weight were all much higher in lines 1 and 3 than in CK. Thus, it is clearly shown that ectopic expression of Aspergillus niger PhyA gene could significantly increase the ability for white clover to utilize organic phosphate under inorganic phosphate (P_i)-deficient condition. Translated from Acta Agronomica Sinica, 2007, 33(2): 250–255 [译自: 作物学报]     

转W16小麦抗旱新品系的创制及抗旱生理机制分析

 【目的】培育抗旱转基因小麦新品系,解析转基因小麦抗旱生理机制,为转基因小麦抗旱性鉴定提供依据。【方法】以转W16基因3个高代转基因小麦品系为供试材料,在2008—2010年连续两年大田正常灌溉和干旱处理条件下,对转基因小麦品系进行田间抗旱性鉴定;同时对不同生育期植株体内的脯氨酸和可溶性糖含量及其旗叶的SPAD值进行测定分析。【结果】在干旱胁迫条件下,转基因品系比对照济麦19的单株粒重和千粒重极显著增加,其中单株粒重分别增加20.00%—23.08%、20.88%—24.71%和15.29%—25.27%;千粒重分别增加16.24%—19.85%、13.46%—16.95%和21.58%—24.46%。在正常灌溉条件下,单株粒重分别显著增加7.04%—11.11%、3.52%—8.73%和8.45%—12.70%;千粒重分别显著增加13.57%—14.97%、9.91%—11.67%和14.17%—14.65%。转基因小麦品系的单株粒重和千粒重的抗旱系数在1.15—1.45,抗旱性为强到极强。对转基因小麦的抗旱生理机制分析发现,在干旱胁迫下转基因小麦的根系总长度、根系表面积和根系总体积均显著增加;在灌浆后期转基因小麦品系脯氨酸和可溶性糖含量及旗叶的SPAD值均显著高于受体济麦19。【结论】W16的过表达改善了转基因小麦品系的根系结构、延长了旗叶功能时期,从而增强了转基因小麦对干旱胁迫的适应能力。     

转Bt基因107杨根系分布特征

以2个转BtCry1Ac基因107杨株系及其未转基因对照为材料,研究转Bt基因107杨的根系分布特征。结果表明：1)垂直方向上,2个转基因株系与CK的总根系及各径级根长密度、表面积密度、体积密度以及生物量密度上均随土层深度的增加而显著降低,在0～30 cm土层中,根长密度、根表面积密度、根体积密度及生物量密度均达到最大值,且显著高于其他土层;2)水平方向0～150 cm, 2个转基因株系与CK的总根表面积密度、总生物量密度随着距树干水平距离的增加呈现出先减小后增大的趋势;不同径级根系表面积密度、根长密度在距树干0～30 cm处达到最大值;3)2个转基因株系总根长密度、根表面积密度、根体积密度和生物量密度均小于对照,对照与转基因株系存在显著性差异,而2个转基因株系间无显著性差异;4)3个株系在根系分布中均以细根为主,且转基因株系细根径级的根长密度、根表面积密度表现为对照大于转基因株系且存在显著性差异,对照和转基因株系中根与粗根根长密度、根表面积密度无显著性差异。     

铁蛋白超表达增强水稻的铁胁迫耐受性研究

采用溶液培养法,对铁蛋白(ferritin)超表达水稻植株进行过量Fe2+(150mg/kg,250mg/kg)胁迫处理,测定其苗高、生物量、叶绿素含量及质膜透性。结果表明,铁胁迫条件下,供试植株生长受到明显抑制,苗高和生物量下降、叶绿素含量减少、质膜透性增加。胁迫组中,转基因植株苗高下降21%,地上部和根系干重分别下降41%和11%,叶绿素含量下降21%,质膜透性增加50%;非转基因植株苗高下降41%,地上部和根系干重分别下降65%和70%,叶绿素含量下降60%,质膜透性增加99%。相比之下,转铁蛋白植株生长受铁胁迫影响较小,其苗高、生物量、叶绿素含量、质膜透性变化幅度均比对照小。由此可见,铁蛋白超表达减轻了过量Fe2+对植株叶绿素含量的影响和对叶片质膜的损伤,从而缓解了铁胁迫对植株生长的抑制作用,增强了水稻植株的铁胁迫耐受性。     

过量表达棉花GhSAP1提高转基因烟草的耐盐性

【目的】SAP（stress-associated protein）是一类涉及胁迫应答和调控的锌指蛋白。克隆并分析其对逆境胁迫应答的反应,为棉花抗逆育种提供候选基因。【方法】通过电子克隆方法并经RT-PCR验证获得棉花锌指蛋白基因GhSAP1,将带有目的基因的载体质粒通过PEG介导转化棉花叶肉原生质体细胞,瞬时表达分析其编码蛋白的特性及亚细胞定位信息。通过qRT-PCR技术分析目标基因的组织表达特征及非生物胁迫条件下的表达特性。通过农杆菌介导叶盘转化法,经组织培养获得转基因烟草进行异位表达,检测其与抗逆相关的生理指标,证明其提高植物抗逆能力。【结果】GhSAP1 ORF长度为543 bp,编码一条含180个氨基酸残基的多肽。其理论等电点8.97,分子量19.3 kD,具有典型的A20/AN1锌指结构域。亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于细胞核上。不同组织器官表达分析显示,GhSAP1在根、茎、叶中的表达量高,而在开花后5 d的胚珠中表达量很低。GhSAP1受盐胁迫诱导,高盐处理2 h后表达量最高。利用含100 μg•mL-1 Kan的培养基进行抗性筛选转基因后代,结合目标基因的PCR与RT-PCR验证,获得转GhSAP1的转基因烟草阳性株系10个。目标基因GhSAP1均能在烟草基因组中整合并异位过量表达。随机选择3个转基因烟草株系,盐胁迫处理显示,发芽一周的种子在含200 mmol•L-1 NaCl培养基上胁迫12 d,转基因植株幼苗平均成活率为81.7%,比非转基因对照植株增加近3倍,其平均根长为3.05 cm,极显著高于非转基因对照。利用GhSAP1表达较高的L2纯系进行成株期烟草盐胁迫处理30 d,转基因烟草后代的SOD活性和可溶性总糖含量增幅分别为23.89 U•g-1 FW和8.37 %,均显著高于非转基因对照;与未胁迫处理相比,转基因植株的叶绿素含量降低幅度仅为0.17 mg•g-1 FW,而非转基因对照降低了0.39 mg•g-1 FW;盐胁迫处理后,转基因植株的MDA含量增幅为7.42 nmol•g-1FW,而非转基因对照增幅达20.85 nmol•g-1FW;在盐胁迫下,转基因植株具有更强的K+根部运输到植株绿色组织能力,其地上部的K+/Na+为1.23,显著高于非转基因对照。【结论】GhSAP1在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用,过量表达GhSAP1可显著提高转基因烟草的耐盐能力。