紫花苜蓿MsZIP基因超表达载体的构建及转基因苜蓿检测

根据已经克隆得到的MsZIP基因(GenBank序列号:HQ911778),扩增编码区cDNA,构建植物超表达载体PBI-MsZIP。酶切鉴定表明,目的基因已经正确的插入到载体中,超表达载体构建成功。采用CaCl₂冻融法将其转入农杆菌菌株中,然后采用农杆菌介导的方法,转化紫花苜蓿,共得到11株抗性苗,对其中的4株进行卡那霉素基因PCR检测,均得到了目的条带。同时对这4株抗性苗进行目的基因的RT-PCR检测,均得到了目的条带。说明MsZIP基因已经成功在苜蓿中超表达。为了进一步验证该基因的功能,分别用200 mmol/L NaCl和25 μmol/L PEG-6000处理转基因苜蓿,3 d后进行生理指标的测定。结果表明,MsZIP基因在苜蓿中超表达可以提高苜蓿的耐盐性和耐旱性。     

冷诱导转录因子AtCBF1转化紫花苜蓿的研究

为研究冷诱导转录因子CBF1(C-repeat-binding-factor)基因对我国优良豆科牧草紫花苜蓿的抗寒性改良作用,本实验以拟南芥基因组DNA为模板,利用PCR方法克隆得到了冷诱导转录因子AtCBF1基因,测序结果表明所克隆的DNA片段长度为642 bp, 将该序列与GenBank上的CBF1基因序列进行DANMAN序列比较分析,同源性可达99.84%。在此基础上成功构建了含有AtCBF1基因的植物表达载体pBI121-CBF1,并采用根癌农杆菌介导法对紫花苜蓿进行了遗传转化,获得了经卡那霉素筛选的抗性转化植株,进一步经PCR和RT-PCR检测,得到了650 bp左右的电泳条带,表明AtCBF1基因已在紫花苜蓿中得到表达。这为选育紫花苜蓿抗寒新品种奠定了良好的基础。     

农杆菌介导的xynB基因转化苜蓿的初步研究

构建了PBI121-xynB表达载体,利用农杆菌介导法进行紫花苜蓿遗传转化研究,将xynB基因的cDNA序列导入苜蓿。转基因植株生长发育良好,RT—PCR检测xynB基因已经导入到苜蓿中,DNS方法检测转基因植株的木聚糖酶活性为10.5 U/g鲜叶片。     

紫花苜蓿柠檬酸合成酶基因的克隆及对烟草的转化

柠檬酸合成酶是调节植物体内有机酸的活性酶之一,增加植物体内的柠檬酸可以提高植物对土壤中磷的吸收以及抗铝毒性。通过从紫花苜蓿(Medicago sativa L.)中克隆柠檬酸合成酶基因(MsCS),以期获得该基因全长,并为将来研究紫花苜蓿耐铝性以及对磷的吸收方向提供基础。首先利用cDNA末端快速扩增方法(RACE),克隆获得MsCS的cDNA全序列,然后利用pBI121构建植物超表达载体pBI-MsCS,通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum L.)。结果显示:该基因序列全长为2031 bp,开放阅读框1551 bp,编码517个氨基酸,与其他物种的柠檬酸合成酶具有高度的同源性。获得17株卡那抗性植株。经PCR检测有6株为阳性植株,初步表明该基因已整合到烟草的基因组中。     

紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因的表达及抗逆性分析

根据NCBI中紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因(MET1, 登录号:AF189766.1)cDNA序列设计一对特异性引物,以紫花苜蓿品种“农菁1号”的cDNA为模板,利用PCR技术克隆出的一个基因,命名为MsMT1,测序发现该基因全长228 bp,编码75个氨基酸。通过碱基序列比对发现MsMT1与MET1的相似度为99%。通过氨基酸序列分析和进化树分析,发现与其他植物的1型金属硫蛋白基因具有较高的同源性。利用qRT-PCR对MsMT1在苜蓿不同器官中的表达进行分析,发现该基因在根和子叶中表达量较高。将苜蓿幼苗进行不同浓度NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃及不同pH值胁迫处理后, 观察MsMT1基因的表达,发现MsMT1的表达量随盐碱处理液浓度和pH值变化发生改变,说明MsMT1与植物的抗逆性相关。采用农杆菌介导法将MsMT1导入苜蓿植株体内,卡那抗性的筛选和Northern blot结果显示MsMT1基因能够在转基因苜蓿中高效表达。用不同浓度NaCl、NaHCO₃处理野生型和转化MsMT1基因的苜蓿幼苗,观察幼苗受胁迫后的表型,发现转基因的苜蓿幼苗比未转基因的苜蓿幼苗抵抗力高。本研究表明MsMT1基因能够增加苜蓿对胁迫的抗性。     

农杆菌介导的smt1富硒基因转化紫花苜蓿研究

利用遗传转化,将硒富基因转入紫花苜蓿（Medicago sativa）是提高苜蓿富硒能力,解决当前硒不足问题的有效途径之一。本研究以“中苜1号”紫花苜蓿为受体材料,通过农杆菌介导法将来自硒超富集植物二沟黄芪(Astragalus bisulcatus)的硒代半胱氨酸甲基转移酶基因(smt1)转入苜蓿,并以3 mg·L-1潮霉素进行筛选,获得转化植株10株。结果表明,5株均能扩增出与smt1基因大小相符的条带。RT PCR检测结果表明,2株目的基因表达呈阳性,这表明smt1基因已成功转入紫花苜蓿基因组中,且可以在植株中正常表达。     

双价抗虫植物表达载体p3300-bt-pta转化苜蓿的初步研究

以中苜1号无菌苗子叶为外植体,采用农杆菌介导的叶盘法,将含有CryIA(a)/CryIA(c)基因、半夏凝集素(pta)基因和bar基因的双价抗虫植物表达载体p3300-Bt-pta导入苜蓿子叶中,在含除草剂的筛选培养基中连续筛选,获得抗性转化植株.研究了农杆菌菌液浓度、浸染时间、共培养时间等因素对苜蓿转化效率的影响,结果表明:各因素对苜蓿转化率均有不同程度的影响,当转化的菌液浓度OD600为0.6、浸染时间为10min、共培养时间为3d时转化效率较好.载体的抗性基因为除草剂草丁膦抗性的Bar基因,对子叶外植体的最佳筛选浓度为8mg/L;抑制农杆菌所用Carb的有效工作浓度为400mg/L,以后继代逐次减少用量到100mg/L;按此方法以根癌农杆菌菌株EHA105介导,将双基因Bt和pta导入紫花苜蓿品种"中苜1号",最终获得122棵除草剂草丁膦(ppt)抗性的植株,经过初步的PCR及RT-PCR分子生物学检测,有30棵检测到特异性条带,表明外源基因已成功整合到苜蓿基因组中,并在转录水平得到表达.     

aFGF植物表达载体构建及转化紫花苜蓿的初步研究

主要将aFGF基因按照植物偏爱的密码子进行基因优化,同时加上信号肽、6-组氨酸标签及凝血酶切割因子,合成全基因,再将基因插入到改造的TΩ4AB质粒中,将aFGF基因和质粒上的增强子、启动子、Ω序列及ployA加尾序列双酶切,命名为TΩ4AB-aF,将TΩ4AB-aF插入到pBI121载体中命名为pBI121-TΩ4AB-aF。利用三亲融合法将pBI121-TΩ4AB-aF转入到农杆菌菌株LBA4404中,转化苜蓿。转基因苗用卡那霉素进行筛选;并对抗性苗进行PCR、RT-PCR、Western Blot检测。结果表明,aFGF在苜蓿中得到表达。为苜蓿作为植物生物反应器奠定理论基础。     

抗冻蛋白基因AFP表达载体构建及转化紫花苜蓿初报

以胡萝卜基因组DNA为模板,用PCR方法扩增目的基因,连接到PGEM-T Easy Vector载体上,经XbalⅠ和SacⅠ双酶切,将目的片段连接到PBI121工程质粒上,通过农杆菌介导法转化和田苜蓿,为提高紫花苜蓿的抗冻性奠定基础.结果表明,成功克隆出抗冻蛋白基因AFP,并构建成AFP植物表达载体.获得了具有卡那霉素抗性的苜蓿愈伤组织,和田苜蓿愈伤组织的最佳Kan筛选浓度为60 mg/L.经PCR技术鉴定,AFP抗冻蛋白基因已整合到苜蓿基因组中.     

DREB2A基因对苜蓿遗传转化的研究

以黑龙江紫花苜蓿Medicago sativa主栽品种:肇东苜蓿、敖汉苜蓿、公农1号和公农2号为受体材料,系统地探讨了除菌剂种类和浓度以及卡那霉素筛选浓度等,建立了高效的苜蓿再生体系和遗传转化体系;分别构建了由诱导型启动子rd29A和组成型启动子E12调控的DREB2A基因的2个植物表达载体pB2A29A和pB2AE12;采用农杆菌介导法进行遗传转化,获得大量转基因抗性植株并进行了分子生物学(PCR和Southern blot)检测.结果表明,DREB2A基因已整合到苜蓿基因组中.     

ALA对高温胁迫下苜蓿属3个品种叶片生理的影响

为探究5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)对苜蓿属(Medicago)植物耐热性的影响，以苜蓿属3个品种盆栽苗为材料、以常温无ALA (CK)和高温胁迫无ALA (Heat)为对照，研究不同浓度ALA (5，10，15，20，25 mg·L^-1)预处理对高温胁迫后叶片生理的影响。结果表明，42℃高温胁迫后，3个品种叶片的相对电导率和MDA含量显著升高(P<0.05)，其中WL525HQ、德钦苜蓿和楚雄南苜蓿相对电导率较CK分别升高205.844%，206.589%，226.741%，MDA含量则升高112.649%，110.140%，124.664%，且叶片严重失绿。但喷施不同浓度ALA后可有效减少MDA含量和相对电导率(P<0.05)，缓解叶片失绿，同时提高叶绿素a、b和总叶绿素含量(P<0.05)，并且叶片中SOD、POD和CAT活性较高(P<0.05)。通过双因素方差分析表明，在影响苜蓿各耐热性指标的因素中，处理和品种虽有显著影响，但其作用大小为处理>品种。以8个生理指标进行隶属函数分析表明，20 mg·L^-1ALA预处理对3个品种缓解高温胁迫的效果最好。     

GsCRCK基因转化农菁1号苜蓿及其耐盐性分析

GsCRCK基因是参与胁迫早期应答的钙/钙调素调控的受体类蛋白激酶基因,研究发现GsCRCK正向调控拟南芥对NaCl和ABA胁迫的耐性,将耐盐蛋白激酶基因GsCRCK转化苜蓿,对于增强苜蓿的耐盐性具有重要的现实意义。本研究采用农杆菌介导法将其转入农菁1号苜蓿,获得大量抗性植株。经 PCR和RT-PCR检测证明GsCRCK基因已整合到农菁1号苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。对获得的2个转基因株系进行耐盐性分析,在300 mmol/L NaCl条件下进行胁迫处理,测定处理0,3,6,9,12,15 d后的质膜透性、丙二醛(MDA)和叶绿素(Chl)含量,以及胁迫15 d时的SOD活性;并统计400 mmol/L NaCl处理15 d时各株系的死亡率。结果显示,300 mmol/L 高盐胁迫15 d后转基因苜蓿仍能正常生长,而野生型苜蓿则遭受盐害严重;转基因苜蓿的相对电导率极显著低于野生型,MDA含量也显著低于野生型,而Chl含量和SOD活性都显著高于野生型;在400 mmol/L NaCl处理下,2个转基因株系的死亡率分别为13.33%和10.00%,明显低于野生型植株(63.33%)。表明GsCRCK基因的导入提高了转基因苜蓿的耐盐性。     

口蹄疫病毒VP1基因在转基因拟南芥种子中的表达及活性检测

构建了FMDV VP1基因的种子特异性表达载体p7SBin438/VP1,在根癌农杆菌GV3101的介导下,通过浸花法转化拟南芥花序,转基因拟南芥通过卡那霉素抗性筛选后,进行了目的基因PCR扩增和ELISA检测,对ELISA筛选的阳性植株进行Western blot检测,并对转基因拟南芥后代进行了目的基因PCR分析.结果表明,种子特异性表达载体p7SBin438/VP1构建正确,FMDV结构蛋白VP1编码基因已整合进拟南芥基因组并获得表达,表达蛋白具有免疫反应活性,转基因拟南芥后代分析表明VP1基因已经遗传给后代.本试验为将FMDV免疫基因向豆科植物种子中的转化提供了依据.     

东方山羊豆GoGID基因表达载体构建及紫花苜蓿转化

根据已经克隆得到的东方山羊豆赤霉素受体(GoGID)基因,扩增编码区cDNA.以pBI121为基础载体,采用酶切连接法,构建植物超表达载体pBI121-GoGID.酶切鉴定表明:目的基因已经正确插入载体中,超表达载体构建成功.采用CaCl₂冻融法将重组载体转入农杆菌菌株中.以叶片为外植体,采用农杆菌介导的愈伤组织培养法,转化紫花苜蓿(Medicage sativa),得到抗性苗.对载体携带的nptⅡ基因、GUS基因进行PCR检测均成阳性,表明目的基因已成功导入紫花苜蓿基因组中.同时对转基因植株进行Southern-blot及RT-PCR检测,并均得到目的条带.本研究为进一步分析GoGID基因对紫花苜蓿生物量影响奠定了基础.     

通过花粉管通道法导入红树总DNA获得耐盐紫花苜蓿T0代植株及其RAPD验证

利用花粉管通道法将盐生植物红树总DNA导入紫花苜蓿,共导入1 391朵花,获得894粒T₀代转化种子。T₀代种子种植在含有225 mmol/L NaCl的MS培养基上,获得12株耐盐性强的植株。以供体和受体为对照,对12株耐盐植株进行RAPD分析,在55条随机引物中有8条扩增出稳定、清晰的条带,条带的差异性表现为新增条带、供体特异条带和受体条带丢失。以上结果初步证实外源DNA已经整合到受体的基因组中,而且T₀代植株耐盐能力提高可能与外源基因的导入有关。     

紫花苜蓿品种苗期耐盐性分析及评价指标筛选

为了探讨紫花苜蓿苗期耐盐特性，筛选耐盐性快速评价指标并建立耐盐性数学评价模型，本研究以20个紫花苜蓿品种为材料，采用盆栽沙培法，设置两个NaCl处理水平：0和150 mmol·L^-1，胁迫5周后测定各品种的17个形态和生理指标，以各单项指标的耐盐系数为基础，运用主成分分析、隶属函数值法和逐步回归分析等方法进行综合评价。结果显示：将17个单项指标转换为5个相互独立的综合指标，累计贡献率为87.07%；获得各品种综合耐盐评价值(D值)，对D值进行聚类分析，筛选出1个高度耐盐、7个耐盐、4个中度耐盐、6个盐敏感和2个盐高敏感品种。建立紫花苜蓿苗期耐盐性评价数学模型：D'=-0.284+1.342 ADW+0.182 LN (R²=0.967,P=0.001)，并筛选出地上部干重和单株叶片数为紫花苜蓿苗期耐盐性评价指标。     

紫花苜蓿MsSOS1基因的克隆与表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因SOS1（salt overly sensitive 1）是植物在抵御盐胁迫过程中一个重要的必需基因之一。本研究在紫花苜蓿（Medicago sativa）叶片中克隆得到一个MsSOS1基因,编码859个氨基酸,具有一个CAP-ED superfamily结构域、一个Crp superfamily结构域和一个Na⁺/H⁺ Exchanger superfamily结构域。与鹰嘴豆、大豆、羽扇豆、花生和葡萄的一致性分别是91%,87%,85%,84%和77%。实时荧光定量PCR分析表明,MsSOS1基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中在根中的表达量最高,花中最低。此外,MsSOS1基因在4℃、PEG和ABA的胁迫中的表达均受到调控,推测该基因的表达与紫花苜蓿的抗逆性有关。     

黄土高原沟壑区苜蓿生产力及养分特性的研究

在长期定位试验的基础上,研究了黄土高原沟壑区粮草轮作中苜蓿产草量及其养分变化特性。结果表明,苜蓿产草量一年生最低,为8 763 kg/hm²,3年生产草量达到最高,为12 020 kg/hm²,4年生产草量为9 665 kg/hm²,开始出现下降。1年生苜蓿对氮、磷、 钾的吸收量最低,分别为218 kg/hm²,11 kg/hm²,105 kg/hm²,3年生苜蓿对磷、钾的吸收量最高,分别为23 kg/hm²和185 kg/hm²,比1年生苜蓿吸磷量高109.1%、吸钾量高76.2%;而4年生苜蓿对氮的吸收量最高,为351 kg/hm²,比1年生苜蓿吸氮高61%。土壤有机质、全氮和碱解氮含量逐年增加,有机质由15.60 g/kg增至18.26 g/kg,全氮由1.20 g/kg增至1.50 g/kg,碱解氮由64.74 mg/kg增至88.02 mg/kg;土壤全磷、速效磷及速效钾含量逐年下降,全磷由0.86 g/kg降至0.76 g/kg,速效磷由14.00 mg/kg降至9.27 mg/kg,速效钾由70.51 mg/kg降至54.35 mg/kg。建议在生产中施适量钾肥满足苜蓿高品质、高产量的需要。