植物抗病基因研究进展

目前人们已经克隆了50多个植物抗病基因,大部分植物抗病基因结构中存在高度保守的区域。对植物抗病基因的克隆方法、结构特征及作用机制进行了综述,并简述了生物信息学在植物抗病基因研究中的应用。     

拟南芥WRI1基因的克隆及其植物反义载体的构建

应用聚合酶链式反应技术(PCR)扩增了拟南芥WRI1基因,并将其克隆到pMD18-Tvector载体上,对重组子进行PCR检测和限制性内切酶分析,并测定了该基因全序列.结果表明,该基因全长为1 287 bp.将拟南芥WRI1基因反向克隆到植物表达载体pCambia1300的35S启动子下游,构建了该基因的植物反义表达载体.     

植物抗病基因研究进展

目前人们已经克隆了50多个植物抗病基因。大部分植物抗病基因结构中存在高度保守的区域。对植物抗病基因的克隆方法、结构特征及作用机制进行了综述，并简述了生物信息学在植物抗病基因研究中的应用。     

mRNA差异显示技术在植物抗逆抗病机理研究中的应用

mRNA差异显示技术是研究基因表达差异的有效方法，近些年在研究、分离与克隆植物特异表达基因方面有重要应用。本文对该技术在植物抗逆、抗病机理研究中的应用进行了综述。     

植物抗病基因研究进展

迄今为止已从植物中克隆出近30个抗病基因，基因编码产物具有富亮氨酸重复(LRR)、丝一苏氨酸蛋白激酶(STK)结构域及核苷酸结合位点(NBS)等结构特征。植物抗病基因的克隆方法主要有转座子标签技术和图位克隆技术等。     

小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

拟南芥不同生态型对灰葡萄孢的抗病性

为明确拟南芥不同生态型对灰葡萄孢的抗病性,并筛选具有抗性的拟南芥材料,试验通过对拟南芥11个生态型进行接种试验,研究其对21个灰葡萄孢菌株的反应,结果发现,有10个灰葡萄孢菌株对拟南芥的11个生态型表现抗/感差异。其中Col-0、Ws-0和Ler生态型接种灰葡萄孢菌株BC18后表现典型的抗病和感病反应。组织病理学试验进一步确定了Col-0、Ws-0生态型为抗病生态型,而Ler为感病生态型,试验结果为进一步的植物抗病基因的克隆和相关作物的遗传改良奠定基础。     

植物抗病基因研究现状

植物抗病基因研究是植物遗传学和植物病理学所关注的热点问题,主要介绍了近十年来植物抗病基因的研究进展,包括抗病基因的克隆方法,抗病基因的分类,抗病基因的结构特点及其功能,并讨论了抗病基因的应用前景.另外,对近几年兴起的抗病基因类似序列研究情况及可能存在的问题进行了简要的评述.     

CRISPR技术在改良植物抗病性中的应用

基因组编辑技术发展迅速,已成为植物抗病育种的重要手段之一。近年来,CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,规律间隔成簇短回文重复序列)技术由于设计和操作简单、成功率高、通用性强、成本低以及遗传编辑之后不会造成外源基因污染等优点,被广泛应用于植物抗病基因改良。CRISPR由几个不连续的直接重复序列组成,具有切除入侵病毒和外源DNA,保护自身免受侵染的功能。本文综述了CRISPR技术在单子叶植物(水稻、小麦、玉米、香蕉)和双子叶植物(拟南芥、烟草、番茄)抗病基因改良中的应用,讨论其优缺点并展望其应用前景,以便促进该技术在改良植物抗病性中的应用。     

烟草(云烟87)NBS-LRR类同源抗病基因克隆及分析

[目的]克隆并分析烟草NBS-LRR类抗病基因的同源序列(RGAs),为采用同源克隆技术挖掘烟草抗病基因提供理论参考.[方法]从基于NBS-LRR类抗病基因保守序列设计的简并引物中筛选扩增效果较好的引物用于扩增烟草RGAs,采用DNAMAN 6.0翻译成氨基酸序列,并与已知的其他植物抗病基因进行聚类分析.[结果]克隆获得6条与参比抗病基因具有高度同源性的烟草RGAs,大小在500 bp左右,但仅有4条RGAs具有连续的开放阅读框(ORF)及编码NBS功能结构域的核苷酸序列,命名为TRGA-87-1~TRGA-87-4.这4个烟草RGAs编码的氨基酸序列均含有NBS类抗病蛋白的多个典型保守基序,与已知的多种植物抗病基因编码的氨基酸序列均具有较高的相似性,其中,与烟草相关抗病基因编码的氨基酸序列相似性最高,为97.00%~100.00%,与其他植物的抗病基因编码氨基酸序列相似性为29.00%~53.00%,这些序列可分为3个亚类,其中TRGA-87-2与烟草N和亚麻L6聚为一类(TRGAⅠ),属于TIR-NBS-LRR类;TRGA-87-3和TRGA-87-4与水稻Xa-1和番茄Mi聚为一类(TRGAⅡ),属于non-TIR-NBS-LRR类,TRGA-87-1与拟南芥RPM1聚成一类(TRGAⅢ),属于non-TIR-NBS-LRR类.[结论]同源扩增技术可用于烟草中抗病基因的克隆、功能分析及定位等研究.     

芥菜型油菜类黄酮合成相关基因的克隆和序列分析

 【目的】分离和克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因。【方法】采用同源克隆基因的方法，参照拟南芥等植物控制类黄酮合成的基因保守序列设计引物，对扩增片段进行测序并进行BLAST分析。【结果】有13对引物扩增的17个基因拷贝与参考基因序列相符，这些克隆属于13个已知功能基因，其中查尔酮合成酶基因有3个不同的基因拷贝，花色素形成（Production of anthocyanin pigment）基因和查尔酮异构酶基因分别有2个不同的基因拷贝，其余引物的扩增只获得一个拷贝。在GenBank数据库中进行检索表明，所克隆的基因拷贝中的DNA结合/转录因子基因(TT2、TT8、TTG2) 、花色素形成基因（PAP）和黄烷酮-3-羟化酶基因（TT6），在芸薹属植物中未见报道。【结论】克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因拷贝为阐明油菜种皮颜色形成的遗传调节奠定了基础。     

转NDR1基因烟草对赤星病和晚疫病的抗性增强

 NDR1(nonrace-specific disease resistance)基因在植物系统获得性抗性的信号传导途径中起着重要的作用,过量表达该基因的拟南芥对不同病原菌的抗性都有提高。利用PCR技术首次克隆了拟南芥Wassilewskija生态型的NDR1基因,与Columbia生态型相比,该基因共有7处碱基不同,引起编码氨基酸变化4处。构建了植物高效表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草,经PCR和Southern鉴定,外源基因已整合到植物基因组中。随机挑选10个转基因株系进行抗病性分析,其中3个株系对赤星病和晚疫病的抗性明显增强。     

甘蓝型油菜生物节律钟输出基因BnGI的克隆和表达分析

利用同源克隆的方法,以拟南芥GIGANTEA基因为种子序列,在甘蓝型油菜中克隆得到GI基因,命名为BnGI。序列分析结果表明:该基因编码区全长为3 516bp,编码1 171个氨基酸,与白菜GI基因序列同源性达99%,与拟南芥GI基因同源性达87%。成熟蛋白的等电点为6.59,分子量为127.15kDa,亚细胞定位预测在细胞核定位。荧光半定量检测结果表明:BnGI基因在根、茎、顶端分生组织、叶、花等中均有表达,但表达水平具有组织特异性。     

植物CBF转录因子及其在基因工程中的应用

拟南芥CBF基因家族是一个包括CBF1、CBF2、CBF3、CBF4、CBF5、CBF6的小基因家族。目前利用酵母单杂交和同源克隆的方法克隆了拟南芥CBF基因家族,从其他植物如小麦、玉米、水稻、棉花、油菜、黑麦中也克隆了CBF同源基因。CBF转录因子的典型特征是:N端有核定位信号区,C端有酸性激活区,中间有与DNA结合的AP2结构域。CBF基因受到低温、干旱及高盐等非生物胁迫因子诱导表达,除了CBF4外,其余的CBF基因都不依赖ABA。当逆境来临时,CBF转录因子能够识别含有核心序列CCGAC的CRT/DRE元件,与之特异相结合,且激活启动子含有CRT/DRE元件下游基因的表达以抵御不良环境。已有很多成功将CBF基因导入植株的报道,为植物抗逆育种提供了一条新途径。     

GmSARK启动子驱动IPT基因在拟南芥中的表达研究

[目的]对GmSARK启动子驱动IPT基因在拟南芥中的表达进行研究。[方法]分别克隆IPT基因及GmSARK基因启动子,构建它们的植物表达载体并进行拟南芥的转化,利用PPT(phosphinothricin)除草剂筛选,检测T1代转基因植株;对T1代转基因植株进行黑暗避光和干旱处理后进行半定量RT-PCR分析。[结果]成功克隆得到了IPT基因及GmSARK基因,并构建了它们的p3301-GmSARK-IPT植物表达载体;对T1代转基因植株的RT-PCR表明,目的基因mRNA水平上有所表达。[结论]为进一步研究GmSARK启动子驱动的IPT基因在抗逆中的作用奠定了基础。     

基于Gateway技术的拟南芥雄性不育GHF基因表达载体的构建

随着模式植物拟南芥全基因组测序工作的完成更多雄性不育相关基因功能需要阐明。利用拟南芥突变体库,从反向遗传学角度进行突变基因的功能研究需要构建相应的载体进行互补实验。Gateway技术是一种高效,快速的克隆系统。笔者利用Gateway克隆技术成功构建拟南芥GHF基因表达载体,并遗传转化拟南芥,为进一步阐明该基因功能奠定了基础。     

刺梨RNA的有效提取及Actin基因片段的克隆

[目的]为刺梨的分子生物学研究奠定技术基础。[方法]分别采用改进的CTAB-LiCl法和CTAB法提取刺梨果实中的总RNA和基因组DNA。对刺梨总RNA进行反转录,生成cDNA第1链。根据GenBank上的蔷薇科肌动蛋白(Actin)基因保守序列设计1对跨内含子引物Actin1和Actin2,以cDNA第1链和基因组DNA为模板进行RT-PCR扩增。将含有目的片段的凝胶进行回收纯化,克隆到PMD18-T载体上,转化大肠杆菌TG1感受态细胞,选取带有目的片段的重组质粒进行测序和序列分析。[结果]将目的片段回收后克隆于T载体,可获得298 bpActin基因的cDNA序列。克隆所得核苷酸序列与蔷薇、桃和葡萄的核苷酸序列相似性达83%,与富士苹果、甜菜等的相似性也超过80%。刺梨Actin基因编码的氨基酸序列与梨的相似性最高(达97%),其次是葡萄、花生、大豆、棉花和马铃薯,而与水稻、拟南芥等的相似性也达90%以上。[结论]Actin基因跨内含子,用该Actin基因片段作内标可以减少DNA污染。     

拟南芥bZIP23基因过量表达载体的构建及过表达植株的筛选

[目的]以拟南芥为材料克隆bZIP23基因,构建bZIP23基因的过量表达载体和筛选过表达植株,为验证其功能奠定基础.[方法]提取拟南芥总RNA和RT-PCR克隆bZIP23基因,用限制性内切酶切割和T4 DNA连接酶连接,使bZIP23基因连接到35S强启动子的pART27载体上;将连接产物转化到Trans1-T1感受态细胞中,筛选阳性单克隆进行菌落PCR鉴定并测序验证,获得重组质粒.将该重组质粒电激转化至根瘤农杆菌GV3101菌株,浸花法转化拟南芥野生型植株.[结果]通过单菌落PCR鉴定和DNA测序结果显示,bZIP23基因与35S过量表达载体已连接,获得了重组载体;抗性筛选与遗传鉴定获得相应的转基因过量表达阳性植株.[结论]构建的过量表达载体及筛选得到的过量表达植株为验证bZIP23基因功能奠定了基础.     

条斑紫菜Rab1基因的克隆与生物信息学分析

Rab蛋白是小分子量GTP结合蛋白家族中的成员之一,它与植物抗逆性密切相关。以拟南芥Rab基因序列为探针,通过筛选条斑紫菜EST数据库中的同源序列,拼接出了其Rab1基因的含有完整开放阅读框(ORF)的cD-NA序列。根据拼接的序列设计引物,利用RT-PCR成功克隆了条斑紫菜Rab1基因的cDNA。T-A克隆后测序结果显示其cDNA含有长615bp的完整ORF,编码产物含203个氨基酸残基,分子量为22.5kDa。条斑紫菜Rab1与拟南芥Rab1聚为一类,它与多种生物的Rab1具有较高的序列一致性。