利用VIGS技术在本氏烟中沉默枸杞PDS同源基因的研究

【目的】本项研究旨在通过建立一个异源VIGS体系,为枸杞重要性状相关基因的功能鉴定提供前期信息。【方法】从枸杞叶片中克隆获得409 bp长的八氢番茄红素脱饱和酶基因(phytoene desaturase, PDS)的编码区片段,构建入基于烟草脆裂病毒的VIGS空载体中,通过农杆菌介导的侵润接种,将重组的病毒沉默载体p TRV2-PDS转入本氏烟中。【结果】本氏烟幼苗被侵染接种后,沉默处理植株的叶片呈现整叶白化的表型,而阴性对照植株叶片一直未出现变白的症状,q RT-PCR检测表明,接种17 d后,与阴性对照植株相比,沉默处理植株PDS基因的表达显著地被抑制(P0.05),说明枸杞PDS基因的同源基因在本氏烟中得到了有效沉默。【结论】该VIGS体系的构建,可用于对枸杞部分基因功能的快速初步鉴定和筛选,旨在提高枸杞基因功能研究的效率。     

利用病毒诱导的基因沉默技术沉默TSWV的NSm基因

【目的】番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)在全球范围内严重危害农业生产,病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术主要用于植物内源基因的功能研究,而其沉默植物外源病毒基因用于病毒防控鲜有报道。本研究利用VIGS技术在辣椒中沉默植物外源病毒TSWV的NSm基因,为辣椒产业防控TSWV病害奠定技术基础。【方法】以辣椒(Capsicum annuum L.)为研究材料,首先构建辣椒PDS基因的沉默载体pTRV2-PDS以评估该沉默载体在辣椒中的有效性,再构建TSWV NSm基因的沉默载体pTRV2-NSm评估该沉默载体对TSWV NSm基因的沉默效果。【结果】构建的沉默载体pTRV2-PDS在辣椒中有效,沉默载体pTRV2-NSm可以高效沉默TSWV的NSm基因,NSm的表达量仅为对照组的4.6%,且表现出对TSWV的抗性。【结论】构建的沉默载体pTRV2-NSm可以沉默TSWV的NSm基因,并使辣椒对TSWV产生一定的抗性。     

番茄抗叶霉病相关基因片段克隆及VIGS重组载体的构建与鉴定

以含有Cf-19基因的番茄抗叶霉病品种CGN18423为材料,运用RT-PCR技术克隆番茄抗叶霉病相关基因细胞色素P450 90A1-like(CYP 90A1-like)部分序列,片段长295 bp;以番茄八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)基因作为阳性对照,片段长349 bp。测序结果表明,序列与番茄同源性达100%;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,在番茄感染叶霉病后,随时间延长CYP 90A1-like基因相对表达量呈上调趋势,说明该基因在番茄抗叶霉病过程中有重要作用;以烟草脆裂病毒(TRV2)为载体,成功构建CYP 90A1-like、PDS基因的病毒诱导基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)重组载体。构建的p TRV2-CYP 90A1-like、p TRV2-PDS重组载体将为下一步利用VIGS技术在番茄上研究CYP 90A1-like基因与番茄抗叶霉病的关系奠定试验基础。     

辣椒上TRV介导的番茄斑萎病毒N基因沉默体系构建及鉴定

【目的】研究番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)核衣壳蛋白基因(N)对辣椒抗病性的影响。【方法】以易感TSWV的辣椒湘研11为研究对象,采用同源序列克隆获得辣椒CaPDS基因和TSWV N基因;利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)和病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术构建辣椒CaPDS基因沉默载体(pTRV2-CaPDS)和TSWV N基因沉默载体(pTRV2-N),农杆菌GV3101注射接种辣椒,通过qRT-PCR检测重组载体沉默效率。【结果】湘研11接种含pTRV2-CaPDS载体菌液3周后,新叶出现白化现象,说明辣椒上的pTRV2-CaPDS沉默载体构建成功。qRT-PCR结果表明:pTRV2-N载体可高效沉默N基因,其表达量仅为6.79%±2.56%,说明沉默N基因后,湘研11不易感染TSWV。【结论】本研究成功构建了pTRV2-N沉默载体,沉默TSWV的N基因后辣椒对入侵的TSWV产生一定的抗性。     

黄花菜八氢番茄红素脱氢酶基因HcPDS的克隆及VIGS转化表达验证

为了拓宽对黄花菜基因功能研究的技术体系,本研究以黄花菜‘大同黄花’为试验材料,基于转录组数据库检索和PCR技术克隆得到了黄花菜HcPDS基因完整编码序列,序列全长1710 bp,编码570个氨基酸。该基因编码的蛋白质具有PDS基因家族典型的Phytoene desat结构域,分子量为63.719 72 kD,等电点为7.53,是亲水不稳定性蛋白。通过序列比对,发现HcPDS基因与水仙、芦笋等植物中的PDS基因具有较高的同源性。通过构建黄花菜病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系,黄花菜幼苗被侵染后,接种pTRV2-HcPDS的植株新叶出现不完全的光漂白现象,叶片中的HcPDS基因表达量相比接种TRV2空载的阴性对照和空白对照植株分别下降了73.33%和71.72%。空白对照和阴性对照植株叶片则无光漂白现象出现,且空白对照和阴性对照的HcPDS基因表达量相比无显著差异。所构建的黄花菜VIGS体系可有效沉默HcPDS基因,为黄花菜功能基因的鉴定与分析奠定了技术基础。     

油棕病毒诱导的基因沉默体系的建立及优化

为开展油棕油脂代谢调控相关基因鉴定研究,以油棕八氢番茄红素脱氢酶基因（phytoene desaturase gene,PDS）作为报告基因,探索以病毒载体TRV为载体在油棕胚状体上应用病毒诱导基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）的可能性,并对油棕胚状体VIGS体系的相关参数进行优化。结果显示：以EHA105为菌种、侵染菌液OD600=0.5、侵染时间5 min、乙酰丁香酮（AS）质量浓度20 mg/L、共培养48 h、侵染后培养时间为12 d能取得最佳的基因沉默效果。在此基础上,利用优化后的VIGS体系对油棕二酰甘油酰基转移酶基因（diacylglycerol acyltransferase gene,DGAT）进行沉默,取得了预期的基因沉默效果。     

基于小麦品种‘洛夫林10’的VIGS体系研究

为将病毒介导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)技术应用于小麦-叶锈菌互作体系及小麦基因功能研究,本试验在优化适宜BSMV繁殖并引起发病的环境条件基础上,将病毒载体转染小麦品种‘洛夫林10’(简称L10)叶片并接种叶锈菌生理小种,发现接种病毒对叶锈菌侵染反应型没有影响,通过构建TaCAMTA4与TaATG8的BSMV-VIGS载体,将体外转录病毒转染小麦,以感染BSMV:PDS的L10作指示,在指示叶片变白后,经半定量RT-PCR检测,发现目的基因的表达量明显降低,表明用VIGS技术能够成功沉默L10中的目的基因,这一结果为进一步研究小麦与叶锈菌互作过程中小麦基因的功能及分子机制奠定了基础。     

病毒诱导的基因沉默

    "病毒诱导的基因沉默"(virus-induced gene silencing,VIGS)一词最早用于描述被病毒侵染的植物的"恢复"现象,是一种植物抗病毒侵染的自然机制,现在已被开发成通过插入目的基因片段的重组病毒抑制植物内源基因表达的遗传技术,用于基因功能分析VIGS由小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)驱动,siRNA单链与RNA诱导的沉默复合物(RNA induced silencing complex,RISC)结合后,特异性地和与siRNA同源的靶标RNA结合,并降解RNA模板已有源于15种不同类型病毒的VIGS载体得到开发和应用在VIGS栽体中插入的目的片段、重组VIGS病毒载体的植物导入方法、沉默处理时的寄主生育期、沉默处理后的植物培育条件等均显著影响VIGS的效率作为一种新型的基因鉴定和功能研究技术工具,VIGS具有无需事先知道目的基因全长序列、获取表型迅速、无需构建转基因植株等诸多优点,已越来越广泛地被应用于植物基因功能研究     

TRV介导的大豆基因瞬时沉默体系的建立

【目的】病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术已在植物基因功能研究领域得到广泛应用。建立以TRV为载体介导的大豆基因瞬时沉默体系,为将烟草脆裂病毒（Tobacco rattle virus,TRV）介导的基因沉默技术在大豆与大豆花叶病毒（Soybean mosaic virus,SMV）互作体系中对大豆基因功能进行研究提供基础。【方法】从大豆品种冀豆7号（J7）叶片中特异性扩增八氢番茄红素脱氢酶基因（GmPDS）的部分片段,并将该基因片段插入质粒pTRV﹕RNA2中;向J7的第一位真叶注射携带有TRV或TRV﹕GmPDS的农杆菌,注射后对上部未接种病毒的叶片进行表型观察,并通过半定量RT-PCR检测GmPDS的表达量。为探讨接种TRV是否影响大豆对SMV的抗性表现,在大豆第一片真叶上预接种TRV病毒后10 d,再分别接种SMV株系N3和SC-8,以单独接种N3或SC-8作为对照。待接种SMV后第5天观察未接种的上位叶表型并检测SMV的外壳蛋白基因CP。【结果】大豆叶片注射携带有TRV﹕GmPDS的农杆菌后25 d,上部未接种病毒的叶片出现了白化现象,通过半定量RT-PCR分析,发生白化的植株中GmPDS的表达量明显降低。在此基础上,向大豆叶片预注射携带有TRV的农杆菌后再接种SMV,SMV株系N3和SC-8与J7分别组成不亲和与亲和组合。 发现J7第一片真叶上预接种TRV后再接种SMV株系N3,与单独接种N3对上位叶的影响在表型上表现一致,对未接种的上位叶片进行病毒外壳蛋白基因CP检测,发现J7单独接种N3以及预接种TRV后再接种N3的上位叶片上均未能检测到CP表达。而J7单独接种SMV株系SC-8,以及预接种TRV后再接种SC-8均在上位叶上能够检测到CP。说明在J7上预接种TRV不影响J7对SMV的抗性。在感病品种南农1138-2上也获得了相似结果。【结论】建立了以TRV为载体介导的大豆基因瞬时沉默体系,并证明在大豆上先接种TRV不改变大豆对SMV的抗性表现。     

小麦SBEⅡa、SSⅡa基因片段的克隆及VIGS重组载体的构建

[目的]克隆小麦SBEⅡa、SSⅡa基因部分序列并构建二者的VIGS重组载体,为在小麦上利用VIGS技术研究SBEⅡa、SSⅡa基因与小麦淀粉合成的关系奠定基础.[方法]根据GenBank中公布的小麦SBEⅡa(AF286319.1)、SSⅡa(AF155217.2)基因序列分别设计特异引物,利用RT-PCR技术克隆SBEⅡa、SSⅡa基因的特异片段.然后以BSMV:γ-PDS为原载体,通过酶切连接用SBEⅡa、SSⅡa基因片段分别将原载体中的PDS基因进行替换,从而构建BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体.[结果]克隆的SBEⅡa和SSⅡa基因片段长分别是178 bp和171 bp.序列分析表明:SBEⅡa基因片段与小麦SBEⅡa(AF286319.1)序列同源性为100;;、SSⅡa基因片段与SSⅡa(AF155217.2)序列同源性也为100;;酶切鉴定结果表明成功构建BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体.[结论]构建的BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体将为下一步利用VIGS技术在小麦上研究SBEⅡa、SSⅡa基因与小麦淀粉合成的关系奠定基础.