BADH基因转入玉米自交系的研究

采用花粉管通道法将甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)转入玉米自交系京24,以提高玉米的耐盐性。在玉米植株T0代喷洒200mg/L草铵膦除草剂进行抗性试验,获得4株抗性苗。在T0代进行PCR初步检测得到3株转基因植株。在T2代通过Southern blotting以及Northern blotting检测,表明外源BADH基因已经整合并表达。对T2代株系和京24自交系(CK)在高盐胁迫下进行相对含水量、叶片电解质外泄率、甜菜碱含量、脯氨酸含量等生理指标的测定,结果表明转基因株系的生理指标明显好于对照,说明转入BADH基因能提高玉米的耐盐性。     

转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因棉花的获得及其耐盐性鉴定

甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)是合成甜菜碱的关键酶,广泛用于植物的耐盐转基因研究。为获得耐盐性提高的棉花植株,本研究通过花粉管通道法将山菠菜甜菜碱醛(BADH)基因转化到陆地棉品种——中棉所35。经卡那霉素田间抗性鉴定、标记基因NPT-Ⅱ和目标基因BADH的PCR检测,以及Southern杂交检测,结果表明BADH已整合到棉花的基因组中,并获得转标记基因NPT-Ⅱ和目标基因BADH棉株5株。通过对T2种子在0.6%Na Cl盐池发芽实验结果表明,转化植株的出苗率高达63.4%,对照材料出苗率2.4%,转化植株耐盐性较对照有明显提高。本研究获得转基因植株可作为抗逆育种的种质材料。     

甘菊DlBADH1基因启动子DBP12表达特性研究

用pCAMBIA1305.2做载体,构建含有甘菊(Dendranthema lavandulifolium)DlBADH1基因(登录号:DQ011151)启动子DBP12(登录号:DQ497621)的质粒pCHW-2.利用叶盘转化法,通过农杆菌EHA105菌株介导,将重组质粒导入烟草叶片.采用GUS组织活性检测法鉴定烟草转基因植株,结果表明:DPB12启动子驱动的GUS基因表达无组织特异性.对转基因植株进行NaCl、ABA、SA处理,GUS荧光测定发现:100μmol/L ABA胁迫处理24 h和400 mmol/LNaCl胁迫处理48 h,转pCHW-2烟草植株叶片中GUS酶活性均有大幅度提高.该结果表明:DlBADH1基因启动子DBP12是一个诱导型启动子.这一研究结果为进一步研究甘菊中BADH基因调控表达机理提供了参考.     

转BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析

采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑58, 获得了耐盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR扩增、Southern blot杂交分析, 证明BADH基因已导入转化植株并整合到其基因组中。用不同浓度的NaCl溶液对T₂代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转BADH基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对NaCl的反应以及生长状况, 确定250 mmol L^-1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与对照相比, 转基因植株的株高提高10.94%~25.7%, 鲜重增加8.62%~18.2%, 干重增加9%~18.18%, 相对电导率降低37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高64.92%~148.29%, 丙二醛(MDA)含量减少26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将BADH基因导入优良玉米自交系郑58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的植物基因转化方法。     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因同源片段的克隆与序列分析

在盐和干旱等渗透胁迫条件下,一些植物会积累甘氨酸甜菜碱(简称甜菜碱)作为渗透调节物质,甜菜碱在植物体内由胆碱经两步氧化形成,催化这两步反应的酶分别是胆碱单氧化物酶(cholinemonooxyge-nase,CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(betainealdehydedehydrogenase,BADH)。由于甜菜碱的合成途径简单,进行遗传操作方便,在诸多抗逆性基因中甜菜碱合成酶基因被看作是最有希望的胁迫抗性基因。其中,BADH基因的全长cDNA序列首先被从藜科植物菠菜(Spinaciaoleracea)中克隆到,此后人们相继以该基因为参照,研究其它植物中的BADH基因。本文作者在以菠菜BADH基因为对照研究菊科植物的BADH基因时,根据已发表BADH基因的保守区序列设计了一对PCR兼并引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR法扩增出长分别为825bp(seq1)和822bp(seq2)的两个DNA片段,经测序和序列分析,seq1与GenBank中登录的菠菜BADH基因的基因组序列(U69142)一致,其外显子区与已发表的该基因的cDNA序列(M31480)一致,seq2与U69142序列的同源性为68%,其外显子区与M31480序列的同源性为83.93%。而且,在由该核苷酸序列推导的氨基酸序列中,含有醛脱氢酶高度保守的十肽VTLELGGKSP,说明该基因为菠菜BADH基因的同源基因。根据现有文献分析,菠菜中可能存在两个BADH的同工酶,作者所克隆基因片段所属的基因可能编码菠菜BADH的另一个同工酶。该序列已在GenBank中登录,登录号:DQ070842。     

含BADH和Bar基因的植物表达载体的构建

采用PCR技术扩增出甜菜碱醛脱氢酶基因BADH,并于上下游引物5’端分别添加Xhol和SacI酶切位点和保护性碱基序列;TA克隆PCR产物至pTA2并进行测序验证;双酶切经过测序验证的重组质粒pTA2-BADH和植物表达载体pBA002,分别回收目的基因和pBA002载体片段,并进行连接转化,提取阳性质粒,然后进行双酶切、PCR扩增和进一步的测序验证。结果表明BADH基因已被完整、正确的插入到pBA002载体中,成功构建了含BADH和Bar基因的植物表达载体,为进一步的植物遗传转化奠定了基础。     

藜麦BADH基因家族鉴定及生物信息学分析

耐盐性是藜麦重要的优良特征之一,甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因是参与藜麦耐盐胁迫途径的关键酶。然而,关于藜麦BADH基因家族的研究却很少。本研究基于藜麦基因组数据库,进行藜麦BADH基因家族筛选及生物信息学分析。结果表明,藜麦共筛选到3个BADH基因成员,BADH蛋白氨基酸长度分别为500 aa和501 aa,蛋白分子量为54.47～54.80 kD,理论等电点为5.26～5.44,呈酸性,蛋白性质稳定,为疏水性蛋白;预测BADH蛋白亚细胞定位于叶绿体、线粒体和过氧物酶体,且无跨膜结构域,均属于ALDH-SF super family (醛脱氢酶超家族);基因结构分析表明,藜麦BADH基因家族均含有15个外显子和14个内含子,基因结构相似;系统进化分析表明,藜麦BADH与中亚滨藜、菠菜和籽粒苋同属一分支;启动子顺式作用元件分析显示,BADH基因启动子含有多个与光响应、植物激素、胁迫和植物生长相关的顺式作用元件。本研究通过生物信息学对藜麦BADH基因家族进行分析,为进一步研究BADH基因功能提供参考。     

朝鲜碱茅BADH基因3′端及5′端部分序列的扩增

为探索朝鲜碱茅的耐盐,耐寒和耐旱的抗性机理,从已知禾本科植物朝鲜碱茅甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的一段保守区序列,以此序列为研究基础,结合其他禾本科植物的BADH基因保守区序列设计引物,扩增出朝鲜碱茅BADH基因3′端序列及5′端部分序列共1 502 bp。经BLAST比对,结果表明,获得到的朝鲜碱茅BADH基因序列与羊草和大麦的BADH基因的同源性达到89%,含有保守的十肽序列和其后29位与酶功能有关的Cys。     

朝鲜碱茅BADH基因3'端及5'端部分序列的扩增

为探索朝鲜碱茅的耐盐,耐寒和耐旱的抗性机理,从已知禾本科植物朝鲜碱茅甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的一段保守区序列,以此序列为研究基础,结合其他禾本科植物的BADH基因保守区序列设计引物,扩增出朝鲜碱茅BADH基因3'端序列及5'端部分序列共1502 bp.经BLAST比对,结果表明,获得到的朝鲜碱茅BADH基因序列与羊草和大麦的BADH基因的同源性达到89%,含有保守的十肽序列和其后29位与酶功能有关的Cys.     

香型椰子BADH2基因生物信息学及表达分析

2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是香型椰子香味物质的主要成分,BADH2是调控2AP合成的关键基因,分析香型椰子BADH2 (A-CnBADH2)基因的理化性质及组织表达特性,为香型椰子中香味物质2AP合成与积累的分子调控机理研究提供理论参考。本研究通过分析A-CnBADH2基因结构,发现其含有11个外显子和10个内含子,A-CnBADH2为非分泌蛋白,其大小为503 aa,等电点为5.35,分子量为54.92 kD,含有多个磷酸化位点,定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主。系统进化分析表明,在遗传系数为0.587处,香型椰子、非香型椰子和水稻BADH2蛋白为同一个进化分支。通过对香型椰子和非香型椰子BADH2基因的序列进行比对,发现在基因的1 371位点,非香型椰子为G,而香型椰子为C,该位点的突变使得第442位点的丙氨酸变为脯氨酸,即P442A。荧光定量PCR分析得知,A-CnBADH2基因在根和茎中的相对表达量均显著低于在叶和椰肉中的相对表达量(P<0.05),但该基因在叶片和椰肉中的表达量无显著差异。该结果为BADH2基因调控2AP合成的分子机理提供参考。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草抗旱及耐盐性

将甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因与组成型启动子CaMV 35S启动子融合,构建了植物表达质粒pBIBB。通过根癌农杆菌介导将BADH基因导入烟草,经PCR、Southern杂交、Northern杂交证明BADH基因已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定转基因植株叶片中甜菜碱醛脱氢酶活性,结果显示对照植株没有BADH酶活性,转基因植株的各个株系间甜菜碱醛脱氢酶比活力差异较大,范围在0.1~1.0 U mg-1间。转BADH基因的烟草在盐胁迫和聚乙二醇（PEG）胁迫条件下生长状态良好,生长势强于未转基因植株,说明BADH基因能在异源植物中正常翻译、表达和用于植物抗旱、耐盐基因工程的研究。     

通过基因枪和农杆菌介导用BADH基因转化小麦

土壤盐碱是一种严重障碍作物生产的环境因子,甜菜碱醛脱氢酶BADH基因是一种重要的可赋予植物渗透调节抗性的基因。本研究用基因枪法及农杆菌介导法向小麦幼胚和成熟胚愈伤组织导入了BADH基因。用PDS-1000／HE基因枪轰击2933块幼胚愈伤组织,分化出了45株再生植株,分化率为1．53％。PCR分析表明,其中的5株为BADH基因转化植株。用PPT涂抹其叶片,进一步证实了PCR的结果。以小麦成熟胚愈伤组织为受体,用农杆菌介导转化1968块愈伤,仅再生出了5株绿苗,PCR检测结果均为阴性。但对其转化愈伤组织的PCR检测表明,外源基因已在受体细胞中实现了整合。以幼胚愈伤组织为受体,用农杆菌介导转化2933块愈伤,共再生出了21株绿苗。对其进行PCR检测,仅有5株为BADH基因转化植株。转化处理过的幼胚愈伤组织的绿苗再生率（0．72％）高于成熟胚愈伤（0．25％）。与对照相比,所有的转化植株均能够在0．5％NaCl（w／w）条件下正常生长,表明外源BADH基因已经整合并表达。     

农杆菌介导BADH耐盐基因转化马铃薯的研究

以马铃薯品种费乌瑞它微型薯为外植体,采用农杆菌介导法将BADH耐盐基因导入马铃薯中,优化了影响遗传转化的因素,包括激素浓度、脱菌抗生素浓度、共培养时间、筛选剂浓度等。共获得30株PPT抗性植株,PCR检测10株为阳性植株,Southern检测4株为阳性植株。生理检测表明植株在0.7%NaCl浓度下耐盐性相对较高。证明外源基因已经整合到植物的基因组上。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。     

盐胁迫下转甜菜碱醛脱氢酶基因水稻幼苗耐盐生理的研究

在NaCl浓度0，3．0，5．0，7．0g／L下，对转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻的两个品系51—22，52—7及其受体亲本中花8号进行幼苗耐盐性试验。结果表明：转BADH基因水稻比其受体亲本耐盐性强，在高NaCl浓度(5．0，7．0g／L)胁迫下，甜菜碱醛脱氢酶基因可以提高盐胁迫下水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性，提高根系活力和叶绿素含量，稳定细胞膜的透性，降低植株体内Na^ 的积累，从而减轻幼苗受盐害的程度。盐胁迫下水稻幼苗的CAT活性、SNa^ ／K^ 、叶Na^ ／K^ 、叶绿素含量是影响幼苗生长的主要生理指标。     

玉米BADH基因的克隆与序列分析

Betaine was accumulated as a nontoxic and protective osmolyte in water-dificit and salt-stressed plants. Betaine aldehyde dehydrogenase for glycine betaine synthesis is an important enzyme. The BADH gene of Maize was cloned by RT-PCR and RACE. The gene is 1 762 bp in length, including an open reading frame of 1 515 bp.Its nucleotide sequence shares 95% with the the partial cDNA of BADHI from Sorghum bicolor. Its deduced amino acid sequence contains the conserved domain sequence “VTLELGGKSP“ of ALDH, and a tripeptide SKL at its C-terminal, a signal targetting to the microbodies. The phylogenetic tree of 20 BADHs was constructed,which corresponds to the classical botanical division of plant, the BADH of maize is closest to the one of Oryza Sativa.     

青稞HvBADH1基因的克隆及其转化烟草的初步研究

应用RT-PCR结合RACE技术, 从青稞总RNA中扩增得长度为1 512 bp的甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因cDNA全长编码序列。通过氨基酸同源性比对, 发现该序列的推定表达产物与大麦BADH同工酶BBD2的同源性为98.4%, 而与小麦、玉米和水稻等禾本科作物的BADH同源性分别为97.0%、84.7%和85.1%。将克隆到的青稞cDNA序列命名为HvBADH1, 投递到GenBank, 获得收录号EF492983。HvBADH1可以在原核表达系统TB1-pMAL c2x中正常表达出分子量为54.2 kD的多肽链。将HvBADH1的编码ORF, 插入到添加了植物表达CaMV 35S启动子和Nos polyA终止子调控元件的植物表达载体pCAMBIA1301质粒相应的克隆位点中, 构建了HvBADH1基因的农杆菌植物转化系统LBA4404(pCAM-ba)。进而采用农杆菌介导法, 将HvBADH1基因导入烟草中, 对所获得的潮霉素抗性烟草株系进行PCR、Southern blot和RT-PCR等分子生物学检测, 结果表明, 在得到的2个转基因株系中, HvBADH1基因已整合到受体植物基因组中, 并且可以在mRNA水平上进行转录。     

转BADH基因苜蓿T-DNA侧翼序列分析及转化事件特异性分析

为了从分子水平上鉴别不同的转基因株系,以转BADH基因苜蓿的T₀代基因组DNA为模版,采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)方法分离其外源基因插入位点的侧翼序列,获得了B127株系的左翼序列和右翼序列,以及B125、B138、B295和B196株系的左翼序列。侧翼序列特征分析表明,有的T-DNA边界序列被删除,有的边界序列被保留,并填充了一段未知来源的核苷酸序列。根据侧翼序列中插入载体序列和紧邻插入序列的基因组序列特征,分别设计PCR扩增的上、下游引物,并对获得的42个转BADH株系分别进行左、右翼序列的扩增,结果表明,转基因植株B106、B125、B138、B157、B158、B289、B295、B305和B127具有相同的扩增条带,B203、B220、B223和B196具有相同的扩增条带,说明这些株系可能仅来源于2个转化事件。本研究建立的事件特异性检测方法可以准确地将不同的转化株系区别开来。