番茄红素-β-环化酶(LYC-b)反义基因在番茄转基因后代的表达及其遗传稳定性

为了进一步明确番茄红素-β-环化酶(LYC-b)反义基因在番茄转基因后代的遗传表现,在已成功获得转LYC-b反义基因植株的基础上,本实验通过对反义LYC-b基因的检测、果实番茄红素含量与可溶性固形物含量的测定以及形态特征和生物学特性田间观察,进一步对2个转LYC-b反义基因的番茄(Lycopersicum esculentum)品种的T1和T2群体进行遗传及作用稳定性研究。结果表明,从T1阳性植株获得的T2植株均检测出了LYC-b反义基因的存在和表达,表明目的基因在世代之间能够稳定遗传。LYC-b反义基因对果实番茄红素含量的影响在不同品种、不同世代以及同一世代不同单株之间均有差异。T1转基因植株番茄红素含量比对照提高24%~72%;T2转基因植株番茄红素含量平均值比对照提高24.5%~105.3%。两个品种不同世代转基因植株的每序花数和每序果数均低于阴性对照;转基因番茄果实的可溶性固形物含量在不同世代以及不同单株之间均有不同层度的变化;T2有一株生长习性由无限突变为有限生长型。研究结果为获得具有稳定表型的能够在生产中推广应用的转基因品系提供了基础资料。     

转GmPTF1基因大豆在低磷胁迫下的表现

为研究大豆磷代谢转录因子基因GmPTF1对提高大豆磷利用效率的作用,用根癌农杆菌介导大豆子叶节转化法将GmPTF1导入大豆品种豫豆22.通过测定GmPTF1在转基因植株中的表达量以及苗期转基因植株和野生型对照植株在低磷胁迫下的形态和生理生化表现差异,来分析GmPTF1基因在导入大豆后发挥的生物学功能.结果表明:转基因植株的GmPTF1表达量显著高于野生型对照,其中以T1-32和T1-40为最高.在低磷胁迫下,GmPTF1基因表达增强型转基因大豆(T1-32和T1-40)的根系总长度、根总表面积、根体积、根干重、光合色素含量及植株磷含量都显著高于野生型对照植株,而丙二醛含量显著低于野生型对照植株;植株磷含量与GmPTF1表达量呈显著正相关(R=0.97**),以上结果均表明转基因植株的耐低磷能力优于野生型对照植株.本研究结果为利用转基因手段改善大豆乃至其他作物的耐低磷能力提供依据.     

反义RNA干扰MSTN对牛肌肉卫星细胞脂肪生成相关基因的影响

肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)属于转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)超家族成员,在骨骼肌中高表达;敲除MSTN后,肌肉质量增加、脂肪含量变少,但抑制MSTN表达后,如何影响脂肪沉积,尚未研究清楚.为了探究抑制MSTN表达后对脂肪相关基因表达的影响,本研究利用反义RNA技术,成功构建了双向表达载体pMSTN-CMV-CAG-antiMSTN,并通过Western blot筛选出抑制效果最佳的MSTN的反义载体.利用最佳反义MSTN载体在牛(Bos taurus)肌肉卫星细胞中有效干扰MSTN表达后,检测了脂肪合成相关基因(脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FASN),乙酰CoA羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)和硬脂酰辅酶A去饱和酶1(stearoyl-CoA desaturase-1,SCD-1))、脂肪酸氧化分解相关基因(肉毒碱棕榈酰转移酶ⅠB(carnitine palmitoyltransferase 1b,CPT-ⅠB),乙酰辅酶A氧化酶(acyl-CoAoxidase,ACOX1)和烯酰辅酶A水合酶(enoyl-CoA hydratase 1,ECHDC1))以及脂肪转运蛋白(fatty acidtransport proteins,FATP)表达的变化.结果显示,在MSTN基因被干扰后,肌肉卫星细胞中脂肪酸合成相关基因表达量上调,脂肪氧化分解相关基因中ACOX1和CPT-1B表达量上调,而ECHDC1基因表达量下调,另外,FATP表达基本没有变化.MSTN功能缺失后,脂肪合成和脂肪氧化分解过程都得到了加强,所以MSTN敲除所导致的脂肪减少并不是由于抑制了脂肪合成,而是由于脂肪分解加强,为肌肉提供更多的能量.MSTN下调后,CPT-1B的表达上调最为显著,而CPT-1B是脂肪酸β氧化的关键基因,所以研究结果提示MSTN对于脂肪的影响主要是通过影响β氧化过程实现的.研究结果为MSTN下调所导致的脂肪含量下降提供了理论依据,为MSTN作用于脂肪沉积的机制做出了初步探讨.     

水稻中抑制衰老的嵌合基因的基因枪转化和表达分析

利用基因枪法把抑制衰老的嵌合基因导入水稻恢复系HP121和偏籼型品系8706,经PCR、点杂交以及Southern杂交分析, 证明外源基因已整合到水稻基因组中.通过叶片细胞分裂素含量和叶绿素含量的测定以及形态观察,表明抑制衰老的嵌合基因在部分转基因水稻中表达,叶片衰老得到延迟.转基因植株后代符合3:1遗传规律.     

抑制咖啡酰-辅酶A甲基转移酶(CCoAOMT)表达的转基因多年生杨树检测与分析

本文以生长4年的转反义CCoAOMT基因的白杨杂种（欧洲山杨与银白杨,Populus tremula x Populus alba）及野生型对照为实验材料,测定Klason木质素含量并分析了木质素组分,结果表明转基因植株木质素含量经历4个生长季后,依然比对照降低13%,同时转基因植株木质素组分的G/S比比对照轻微降低。对茎杆切片显微观察表明转基因植株中部分导管向内凹陷,存在轻度变形。转基因植株与野生型对照在株高、胸径等外部生长形态上没有明显差别。     

抑制CCoAOMT表达的转基因多年生杨树检测与分析

本文以生长4年的转反义CCoAOMT基因的白杨杂种（欧洲山杨与银白杨,Populus tremula x Populus alba）及野生型对照为实验材料,测定Klason木质素含量并分析了木质素组分,结果表明转基因植株木质素含量经历4个生长季后,依然比对照降低13%,同时转基因植株木质素组分的G/S比比对照轻微降低。对茎杆切片显微观察表明转基因植株中部分导管向内凹陷,存在轻度变形。转基因植株与野生型对照在株高、胸径等外部生长形态上没有明显差别。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因(X86452)及Lyc-ε基因(Y14387)设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301(AF234316)克隆出gusA基因长度为168和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体的构建及遗传转化研究

为研究水稻热激转录因子基因OsHsfA7的功能及其在水稻耐热育种方面的应用价值,本文通过构建水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体获得功能抑制变异材料,从反向遗传学进行基因的功能分析。扩增OsHsfA7c DNA3'编码区470bp片段,分别以反向和正向插入到中间载体pBSK连接的GUS片段两侧,然后将得到的RNA干扰片段克隆到改造的植物表达载体p1301M,构建以CaMV35S启动子驱动表达的水稻OsHsfA7基因RNA干扰表达载体。将该载体转入根癌农杆菌EHA105后,采用农杆菌介导法进行了水稻日本晴品种的遗传转化,获得了23株具有潮霉素抗性的转基因植株,其中12株经GUS染色呈蓝色并且DNA检测10株已插入目的片段,RNA检测其中6株OsHsfA7基因的表达水平下降甚至未检出。结果说明本研究构建的OsHsfA7基因RNA干扰载体对该基因表达沉默是有效的。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因 (X86452) 及Lyc-ε基因 (Y14387) 设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302 和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302 和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301 (AF234316) 克隆出gusA基因长度为168 和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

双Bt基因提高青花菜对菜粉蝶和小菜蛾抗性

以青花菜（Brassica oleracea L.ssp.italica）下胚轴为外植体,通过农杆菌介导的遗传转化方法将苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）晶体毒蛋白基因Cry1Ac和Cry1C分别导入青花菜栽培品种绿彗星中,各获得35株卡那霉素抗性植株。分别以Cry1Ac和Cry1C特异引物对转基因植株进行PCR扩增,结果得到27株Cry1Ac阳性植株和13株Cry1C阳性植株。以目的基因Cry1Ac和Cry1C为探针,进行Southernblot分析,证明多数植株目的基因已经整合到青花菜基因组中。对含有单拷贝目的基因植株自交纯合后通过有性杂交获得带有Cry1Ac和Cry1C双价的转基因青花菜。利用RT-PCR检测Bt基因在转基因植株中的表达情况,发现不同株系间在RNA水平上存在显著的表达差异,部分株系中双价Bt同时得到表达。ELISA检测转基因植株Bt毒蛋白含量为0.12～0.82μg/gFW。结合室内和田间饲虫试验,证明抗虫效果与Bt毒蛋白表达水平正相关。通过多世代选择,获得高抗菜粉蝶（Pieris rapae L.）和小菜蛾（Plutella xylostella L.）的纯合转基因青花菜材料。双价抗虫基因共同作用,提高了青花菜的抗虫性。     

烤烟根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响

连作是烟草栽培中的普遍现象,已引起生长抑制、产量下降和品质恶化等问题。本试验采用溶液培养的方法,在培养液中分别加入未分组和分组后的烤烟根系分泌物,研究根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响。结果表明,加入未分组的烤烟根系分泌物显著抑制幼苗的生长,降低根系活力,并随加入量的增加抑制作用增强;加入酸溶性、碱溶性、中性组分的根系分泌物,均降低幼苗根系活力,以中性组分的抑制作用较强。三种不同组分的根系分泌物均显著降低根系对NO3-、PO43-、K+离子的吸收,其中中性组分对NO3-吸收的影响最大,而酸溶性组分对K+的吸收抑制作用较强。推测在烤烟根系分泌物中,可能存在多种抑制烤烟生长和养分吸收的化学物质。     

辣椒泛素结合酶变体类似蛋白基因克隆及其与氮吸收利用的相关性分析

UEVs蛋白是泛素结合酶E2的变体,可通过与E2形成复合物催化底物泛素化。为探究UEVs蛋白在氮吸收利用中的作用,本研究参考辣椒低氮胁迫相关转录组数据,利用反转录PCR方法从辣椒叶片中克隆了泛素结合酶变体类似蛋白基因,命名为CaUev1D-L,对其进行生物信息和系统进化分析,并对转CaUev1D-L基因烟草进行低氮胁迫后的表型和生理特性分析。结果表明,CaUev1D-L开放阅读框长402 bp,编码133个氨基酸,具有E2结合酶UBC结构域,比辣椒、烟草、番茄和马铃薯等茄科作物的Uev1D蛋白氨基酸序列末端少14个氨基酸,与Uev1D蛋白的UBC结构域存在6个氨基酸的差异,与辣椒等作物的Uev1D蛋白不在同一进化分支。将CaUev1D-L转入烟草,在正常氮素水平下,转基因植株的茎叶干重显著小于野生型植株;在低氮水平下,转基因烟草植株的茎叶干重和根干重均显著大于野生型植株。本研究结果为氮吸收利用分子机制研究和相关基因的发掘利用提供了参考。     

苹果MxNas1基因正反义表达载体构建及转化烟草的研究

为研究笔者前期克隆的MxNas1基因功能,构建了苹果属植物小金海棠MxNas1基因正义和反义两种表达载体,并用农杆菌介导的叶盘转化法转化了烟草.对转基因烟草分别进行0和1μmol/L Fe处理14d后,转正义载体烟草在缺Fe情况下叶片没有黄化,表现出较强的抗缺Fe能力;转反义载体植株比对照烟草幼叶提前出现黄化现象,表现...     

缺磷胁迫下番茄侧根形成与miR164及NAC1表达的关系

为了研究番茄幼苗在缺磷胁迫下根系形态发育与生长素、生长素信号转导途径中的转录因子NAC1,以及调控NAC1 表达的上游miR164之间的关系。试验以5和500 μmol/L磷浓度作为缺磷胁迫和对照,检测了外源生长素NAA（1-naphthalene acetic acid）及生长素抑制剂NPA（N-1-naphthylphthalamic acid）对侧根形成的影响; 同时采用RT-PCR检测了NAC1和miR164在缺磷胁迫下的时序表达。结果表明,缺磷胁迫下侧根大量形成与生长素及其运输密切相关,在侧根迅速形成的24 h内,NAC1的表达在缺磷胁迫下增强; 而其上游的miR164表达降低,从而揭示了缺磷胁迫下侧根形成与miR164调节NAC1表达之间的关系。     

玉米根系发育突变体及相关基因研究进展

根系形态以及生理特征与作物养分水分高效利用密切相关。利用根系发育突变体是研究根系结构与功能的主要手段之一。近10多年来,一些玉米根系发育的突变体被鉴定出来,其中包括影响节根发育的rtcs突变体,影响侧根发育的lrt1、slr1、slr2和rum1突变体,还有影响根毛发育的rth1、rth2和rth3突变体,其中部分突变体所对应的基因已经克隆。这些进展有利于人们更深入地认识玉米根系生物学特征在养分水分高效中的作用。     

增加烟草一级和二级侧根是抵御干旱的生理机制

【目的】 挖掘植物自身的抗旱能力是提高农业水分利用效率的有效措施。本研究通过比较水分胁迫处理下 5 个烤烟品种苗期根系发生和伸长以及叶片光合特性的变化,探讨烤烟抗旱能力差异的生理机制,为烟草生产的可持续发展提供理论依据。 【方法】 采用水培试验,设置对照和水分胁迫处理 (添加 2.5% PEG 处理来模拟中度干旱),研究 5 个烤烟品种苗期的地上部和根系的生物量、一级和二级侧根的发生和伸长,利用 Li-Cor 6400 光合测定系统测定叶片的光合速率和气孔导度等参数,利用 FLIR 手持式红外热成像仪测定新展开叶的叶片温度,分析烟草抗旱能力差异明显的生理机制。 【结果】 水分胁迫条件下 5 个烤烟品种的生长差异明显。与对照处理相比,水分胁迫对大平板和农大 202 的生长影响不明显,但柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 的地上部和根系生物量显著被抑制,降幅范围在 66%～83%,达到差异极显著水平。水分胁迫抑制 5 个烤烟品种一级和二级侧根的伸长,但大平板和农大 202 的一级侧根数目和二级侧根密度显著增加,最终导致根系生物量没有下降;另外 3 个烟草品种柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 的侧根发生增加趋势不明显。水分胁迫处理下抗旱能力强的大平板和农大 202 地上部生物量和叶片温度变化不明显,而叶片的净光合速率显著下降,但其降幅显著低于 3 个抗旱能力弱的烤烟品种。与对照处理相比,抗旱能力弱的柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 叶片的气孔导度和蒸腾速率显著下降,叶片温度上升 5～7℃。进一步的研究表明,PEG处理下耐旱能力强烤烟品种侧根数目的显著增加是地上部维持较强光合能力的主要原因。 【结论】 抗旱能力强的烟草品种苗期受到水分胁迫时其一级和二级侧根显著增加,进而能保持较高的光合特性。      

间套作改善作物矿质营养的机理研究进展

【目的】合理的间套作能够改善作物的矿质营养。近年来国内外对间套作提高作物生产力、 改善作物矿质营养的机理研究越来越深入。本文分析了国内外不同间套作中作物根际养分动态及作物营养吸收变化,阐述了间套作改善作物矿质营养的可能机理。【主要进展】 1)根系分泌物中的铵态氮和氨基酸态氮作为作物的氮源; 根系分泌物能够诱导豆科作物固氮作用的增强,增加间套作系统中的氮营养; 2)根系分泌物中的有机酸类物质能够活化根际土壤中的磷、 铁、 钾等营养,将其转变为植物可以利用的营养; 3)根系分泌物或地上部的种间互作能诱导作物的根系构型和矿质营养吸收相关基因的表达发生变化,形成空间上的营养生态位互补,增强根系吸收矿质营养的能力,充分利用土壤营养资源; 4)丛枝菌根真菌与作物间形成的网络便于营养在作物之间的转移和吸收; 5)间套作能够改变土壤生物多样性(土壤动物和微生物),而土壤的生物多样性能够促进作物矿质养分的吸收。间套作中,由于微生物代谢功能的多样性,作物对微生物的选择和富集使得根际土壤功能微生物的种类和数量增多,提高了土壤中矿质营养的生物有效性; 6)间套作提高了土壤的酶(如脲酶,酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)活性,促进了有机氮、 磷向无机氮、 磷的转化,提高了土壤无机氮、 磷的浓度。总之,根系分泌物、 根系构型变化、 土壤生物多样性、 土壤酶在作物的营养有效利用中发挥重要作用,其中根系分泌物是它们之间的纽带,介导了作物-作物、 作物-土壤、 作物-微生物之间的相互作用。【建议与展望】由于技术手段的限制及地下根际过程的复杂性,人们对于地下生物学过程的认识还远远不够。根系分泌物的原位定性与定量、 间套作中种间的识别和响应、 间套作对土壤生物多样性的影响及土壤生物多样性对作物生长的反馈、 间套作中功能微生物的筛选、 分离、 鉴定及应用都将成为研究的重点。     

Articulating beneficial rhizobacteria-mediated plant defenses through induced systemic resistance: A review

Induced systemic resistance (ISR) is a mechanism by which certain plant beneficial rhizobacteria and fungi produce immunity, which can stimulate crop growth and resilience against various phytopathogens, insects, and parasites. These beneficial rhizobacteria and fungi improve plant performance by regulating hormone signaling, including salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), prosystemin, pathogenesis-related gene 1, and ethylene (ET) pathways,which activate the gene expression of ISR, the synth...     

烟草扭脉病毒部分基因组特征及其分类地位分析

通过RT-PCR从烟草丛顶病发病烟株总RNA中获得烟草扭脉病毒（Tobacco vein distorting virus,TVDV）基因组部分序列。序列分析显示该片段全长1655bp,共包含TVDV的部分RdRp基因、完整的CP基因和完整的MP基因。其中RdRp基因与CP基因的间隔区（IR）长201nts,符合马铃薯卷叶病毒属病毒的归属依据;对RdRp、CP、MP基因以及IR序列的对比分析,显示了TVDV与黄症病毒科马铃薯卷叶病毒属病毒的较高同源性。根据三个ORF编码的氨基酸序列构建的分子同源树的分析,也都显示了TVDV与黄症病毒科马铃薯卷叶病毒属病毒的同源性最高,进一步证实了TVDV应该是黄症病毒科马铃薯卷叶病毒属的确定成员。     

芸薹属查尔酮异构酶基因家族RNA干扰载体的构建

作为类黄酮途径的第二步关键酶,查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)催化四羟基查尔酮成为柚皮素,用于合成各种类黄酮物质,影响多种性状。芸薹属含有多种重要的油料、蔬菜和观赏植物。本研究从甘蓝型油菜克隆了芸薹属CHI基因家族的干扰片段BCHII(761bp),采用NcoⅠ+AatⅡ和BamHⅠ+XbaⅠ双酶切方案分别将其反义片段和正义片段亚克隆到植物RNA干扰(RNAi)平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11674bp的RNAi载体pFGC5941M-BCHII(简称pBCHII),多种PCR检测表明2个片段的插入方向正确,重组载体完整,将其转化根癌农杆菌菌株LBA4404以后获得了工程菌株LBA4404-pBCHII-①。本研究结果将促进研究CHI与芸薹属异花授粉、植株色彩、黄籽和抗逆性等性状的关系和开展相关分子育种。