油桐桐酸合成酶基因克隆和植物表达载体构建

α-桐酸合成酶是控制亚油酸向α-桐酸(18:3Δ9cis,11trans,13trans)转化的关键酶。本研究以发育中的油桐种子为材料,利用改良TRIzoL法提取总RNA,并根据GenBank中已经登录的α-桐酸合成酶基因FADX的序列,设计特异性引物,采用RT-PCR方法,克隆得到FADX基因全长cDNA,长度为1221bp。通过生物信息学分析结果表明,该序列5’端和3’端非编码区序列长度分别为13bp和47bp,含有一个开放阅读框(14～1174bp),编码386个氨基酸,含有典型的脂肪酸脱氢酶结构域。将所得基因经BamHI和SacI酶切后插入表达载体质粒pBI121,构建反义表达载体pBI121fadx。     

麻疯树pepc基因正义、反义植物表达载体构建与功能初步分析

根据麻疯树pepc基因和植物表达载体的酶切位点特征,分别将pepc基因全长序列3 000 bp正向插入pCAMBIA2300,构建了正义表达载体pCAMBIA-Jcpepc,基因片段597 bp反向插入pBI121构建了反义表达载体pBIJcpepc.通过农杆菌介导,采用叶盘法转化烟草,通过对转基因植株的PCR和PCR...     

中间锦鸡儿fad2基因片段克隆、反义表达载体构建及遗传转化初步研究

以我国重要的生物能源灌木--中间锦鸡儿枝叶和种子为材料,根据GenBank中已经发表fad2基因的同源序列,利用PCR技术克隆得到基因片段.在GenBank中Blast(GenBank登录号AY957393)所得基因片段和同属豆科的Glycine max Gmfad2-2a同源性高达88%,位于fad2基因编码区中部.将所得片段经BamHI和SacI酶切后插入表达载体质粒pBI121,构建了反义表达载体pBI121fad2,并利用农杆菌介导法转入烟草叶片,获得了抗卡那霉素和氨苄青霉素的再生烟草植株.初步分析结果表明:与对照烟草相比,转基因烟草种子脂肪酸含量没有明显差异,而亚油酸则减少10.3%.     

慈竹木质素合成酶基因4CL RNAi载体构建与烟草转化

根据慈竹4-香豆酸辅酶A连接酶(Na4CL)全长cDNA序列,通过RT-PCR从慈竹幼笋cDNA中扩增约600 bp的保守片段。DNAMAN多重比对分析表明,该目标片段与3条烟草4CL基因同源性达84.08%。将目标片段插入到pSK-int中间表达载体中,获得pSK-4CL-RNAi中间表达载体,然后将其转入植物双元表达载体pBI121中,构建该基因的shRNA表达载体,并利用农杆菌介导法转化烟草(K326)。对获得的抗性再生植株的PCR检测分析初步表明该基因已插入烟草基因组中。     

美洲黑杨木质素合成关键基因的克隆及反义表达载体的构建

以美洲黑杨Populus deltoides新萌叶片为材料,通过自行设计引物,用RT—PCR的方法克隆了美洲黑杨木质素合成关键基因4CL和CAD基因部分序列。测序结果表明:这两个基因片段长度分别为859 bp和493 bp。此外,人工合成了4CL基因木质部特异表达启动子4CLp,长度为1 180 bp。分别用限制性内切酶Hind III/BamH I、BamHI/Sma I和Sma I/Sac I对4CLp、4CL和CAD基因序列进行双酶切,同时用Hind III/Sac I对pBI121表达载体进行双酶切,回收了目的片段。酶切回收后用T4DNA连接酶克隆到植物表达载体pBI121中,并转化至大肠杆菌感受态细胞DH5α。经质粒PCR和双酶切分析,确定获得了pBI—4CLp—a4CL—aCAD反义植物表达载体。     

绿竹锌指蛋白基因BoBZF克隆及功能初步分析

锌指蛋白在原核生物与真核生物基因转录调控中发挥着重要作用.采用RT-PCR和RACE技术,从绿竹叶片中分离到1个锌指蛋白基因,命名为BoBZF(GenBank登记号:EU606025).BoBZF cDNA全长1 076 bp,编码256个氨基酸.蛋白结构分析表明,其编码的蛋白具有2个B-Box结构域,属于B-Box型锌指蛋白.组织特异性表达显示BoBZF在叶片、叶鞘、幼茎和根中均有表达,其中在叶片的表达丰度较高.将BoBZF置于CaMV 35S启动子控制下,构建到载体pBI121的多克隆位点,并转化拟南芥.RT-PCR分析表明,BoBZF已在拟南芥中表达.转基因植株耐旱性明显提高,意味着BoBZF与竹子的耐旱能力有关.     

马尾松纤维素合成酶基因PmCesA2的克隆及其植物表达载体的构建

为了探究马尾松木材形成的分子机制,以马尾松嫩枝的总RNA反转录得到的cDNA为模板,利用反转录PCR和RACE技术克隆得到马尾松CesA2基因的全长cDNA序列(命名为PmCesA2),序列长度为3 500 bp,包含一个长为3 174 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码1 057个氨基酸.序列分析表明:PmCesA2序列与已报道的火炬松CesA2基因(AY789651.1)的相似性达98％.将全长基因克隆到载体pBI121质粒的SnaBI,Sacl双酶切位点之间,构建正义表达栽体pBI121-PmCesA2.     

杨树PtEBP1基因转化拟南芥研究

EBP1是一个可能在植物器官大小发育调控中发挥重要作用的基因,但其在木本植物如杨树中的功能仍未知.在前期获得杨树PtEBP1基因并构建相应表达载体pBI121-PtEBP1基础上,利用花序侵染法遗传转化拟南芥,进而通过观察转基因拟南芥的性状变化,对PtEBP1在器官发育过程中的功能进行初步探究.结果表明,杨树PtEBP1基因已成功转化拟南芥,转基因拟南芥表现为植株茎增粗、叶片明显增大且种子数量增多等显著有别于野生型的性状特征.该研究结果初步证实PtEBP1在植物器官发育,特别是器官大小发育中的重要作用.     

杨树维管组织特异启动子的克隆与启动活性分析

启动子在基因表达调控中起关键性作用,它在很大程度上决定所控基因表达的时间、空间和强度。依据拟南芥ATH1芯片分析杨树维管形成时期特异表达基因的结果,选取了差异表达基因NST3,通过BLAST比对在杨树EST数据库(PopulusDB)中找到同源性较高的基因NAC068。以毛白杨为材料,在其基因组中克隆得到该基因5'侧翼区901 bp长的片段,命名为pProNAC068,将该片段置换pBI121载体中的CaMV35S启动子,并在84K杨中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现:该启动子可以控制外源基因在次生维管组织中特异表达,从而为基因工程中有目的的控制外源基因在维管组织中的表达奠定基础。     

角倍总RNA提取方法建立及ACTIN基因片段克隆

角倍总RNA的提取是研究角倍蚜虫瘿形成分子机制的基础.本研究针对其多酚、多糖含量高的特点,从各类试剂盒及常规方法改良中优选出CTAB(异丙醇)沉淀方法,较为简单、经济、有效地提取角倍总RNA,其得率可达60.16 μg·(100 mg)-1.利用该方法提取的RNA,通过RT-PCR克隆肌动蛋白基因ACTIN片段,碱基序列长度为934 bp,编码311个氨基酸,该序列与GenBank中已登录的ACTIN基因序列比对显示与芒果同源性最高,相似性达到95％,与其它肌动蛋白的氨基酸序列同源性达到86％以上.角倍总RNA的提取及看家基因ACTIN的克隆可为盐肤木和其他蚜虫虫瘿的分子克隆及基因表达分析奠定基础.     

Cloning and RNAi construction of a LEAFY homologous gene from Populus tomentosa and preliminary study in tobacco

PtLFY, a LEAFY (LFY) gene, was cloned from Populus tomentosa (LM50) by PCR. Sequencing analysis indicated that PtLFY was 2 629 bp long, composed of three exons and two introns and encoded 378 amino acids. The splice donor sites and the splice acceptor sites were in identical positions to the LFY and its homologues. The amino acid sequence inferred was 68%-99% homologous to those of LFY and its homologues by blast analysis in GenBank. The Southern blot analysis indicated that there was a single copy of the PtLFY gene in genomic DNA of male and female P. tomentosa (LM50 and 5082). The pBI121-Ptalfy (reverse)-intron-Ptlfy-GUS-nos was constructed using RNA interference (RNAi) technique and verified by PCR and digestion identification and transformed into tobacco. Some transgenic tobacco plants were obtained by PCR and PCR-Southern identification. The growth was generally repressed in transgenic tobacco plants compared with wild-type ones and some phenotypic differences were observed. [Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 30371175) and Postdoctoral Foundation of China (Grant No. 2002032041)]     

大花蕙兰转齿兰环斑病毒外壳蛋白基因及检测

[目的]通过植物转基因技术获得抗病毒大花蕙兰种质资源,优化转化体系和鉴定方法.[方法]本研究克隆了齿兰环斑病毒外壳蛋白基因,并构建了该基因的pBI121表达载体,用根癌农杆菌介导法转化大花蕙兰,尝试以巢式PCR方法检测转基因再生植株.[结果]优化了大花蕙兰遗传转化体系,建立了利用巢式PCR技术检测转基因大花蕙兰植株的方法,获得了32株转基因株(系).[结论]优化了以类原球茎为外植体的农杆菌介导转化大花蕙兰的方法,确定以5%~10%类原球茎存活时的抗生素(卡那霉素)浓度为筛选浓度;获得了转ORSV CP基因大花蕙兰植株;对大花蕙兰转基因植株检测时,巢式PCR较普通PCR更灵敏、准确.     

白蜡虫ws基因RNAi载体构建及原核表达dsRNA

[目的]构建白蜡虫(Ericerus pela)蜡酯合酶(wax synthase,WS)基因干扰载体并建立其体外dsRNA(doublestranded RNA,dsRNA)原核表达体系,低成本大量制备白蜡虫ws基因的dsRNA。[方法]克隆白蜡虫蜡酯合酶基因ws片段,连入L4440载体,将重组质粒转入大肠杆菌HT115感受态细胞,经IPTG诱导获得与目的片段相对应的dsRNA。[结果]白蜡虫ws基因RNA干扰(RNA interference,RNAi)载体成功构建,重组质粒转入HT115感受态细胞经IPTG诱导后菌体成功表达dsRNA,dsRNA的平均获得量1 705 ng·m L~(-1)。[结论]该研究通过原核表达白蜡虫ws基因的dsRNA,为后续利用RNAi实验研究白蜡虫ws基因功能及作用机理奠定基础。     

松材线虫Bxpel2基因的克隆及RNA干扰载体构建

[目的]为了构建松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)果胶酶Bxpel2基因干扰载体.[方法]通过Trizol 法提取松材线虫总RNA,反转录合成cDNA,设计带T₇启动子的果胶酶Bxpel2基因引物,以cDNA为模板扩增出果胶酶Bxpel2基因片段,连接到RNA干扰载体,再以干扰载体为模板,PCR扩增出目的片段后进行测序鉴定,合成果胶酶Bxpel2基因双链RNA(dsRNA),采用RT-PCR检测松材线虫Bxpel2基因干扰后的表达情况.[结果]表明:1)提取的松材线虫总RNA完整性好,无降解;2)成功克隆出松材线虫果胶酶Bxpel2基因片段(790 bp)并将其连接至pMD19-T载体;3)以RNA干扰载体为模板合成dsRNA,浓度分别为1.313 mg·mL^-1和1.152 mg·mL^-1;4)RT-PCR结果显示,松材线虫经过dsRNA干扰后,Bxpel2基因表达基本受到抑制.[结论]成功构建松材线虫果胶酶Bxpel2基因干扰载体,为进一步研究Bxpel2基因在松材线虫致病过程中的作用和功能奠定了良好的基础.     

杨树PtROP家族基因的表达分析与功能预测

[目的]为探究ROP基因在林木中的功能。[方法]本研究以杨树为模式,在全基因组水平上对ROP基因的家族成员、基因结构、保守结构域、氨基酸序列相似性及表达模式进行了分析。[结果]显示,杨树PtROP基因家族包含13个成员,不同成员间在进化上相对保守,均存在与GTP结合与水解相关的结构域。这些基因在不同组织、不同胁迫条件下的表达具有明显差异,说明它们参与不同的生物学过程。通过构建功能基因网络(functional gene network for poplar)发现PtROP基因主要参与了信号转导过程。[结论]杨树PtROP基因家族包含13个成员参与不同的生物学过程,可能主要参与了信号转导过程。     

绿竹BoGPIAP基因克隆与异位表达研究

糖基化磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPIAP)因其结构和功能的多样性,决定了它在各种生物学过程中都发挥着重要作用。采用同源克隆的方法从绿竹(Bambusa oldhamii)中获得一个GPIAP同源基因,命名为BoGPIAP,cDNA全长1 772 bp,其中包括1 356 bp的开放阅读框,编码一个451 aa的的蛋白。蛋白结构分析表明,该蛋白包含1个典型的GPIAP家族保守区域(47-211)和1个CCVS结构域,在N-端和C-端分别具有1个跨膜信号肽和1个GPI锚定信号肽,属于GPIAP家族。构建BoGPIAP与GFP融合的表达载体,在洋葱表皮细胞中瞬时表达,结果显示BoCOBL::GFP融合蛋白定位于细胞膜上,证明BoGPIAP基因编码的蛋白为膜蛋白。分别构建BoGPIAP的正义、反义表达载体并转化烟草(Nicotiana tabacum)。PCR检测结果表明,BoGPIAP已转入烟草。与野生型相比,转反义基因植株细弱,纤维细胞壁明显变薄;而转正义基因植株粗壮,纤维细胞壁明显变厚。表明BoGPIAP可能对竹子纤维细胞壁的发育具有调控作用。     

麻疯树BRI1基因的鉴定及其在不同发育时期花蕾中的表达分析

[目的]研究油菜素内酯受体BRI1的同源基因(JcBRI1)在麻疯树花发育过程中的作用。[方法]利用RT-PCR技术克隆JcBRI1基因的CDS,以pET-30a(+)质粒为框架构建原核表达载体转化至大肠杆菌进行诱导表达,随后利用LC-MS/MS对表达产物进行质谱鉴定,并以氨基酸序列为基础分析JcBRI1蛋白质结构。利用荧光定量PCR分析麻疯树JcBRI1基因在雌雄花发育的关键时期的表达水平,初步确定其在麻疯树花发育过程中的表达模式。[结果]克隆获得了JcBRI1基因的CDS,长度为3 591 bp。SDS-PAGE检测结果表明:JcBRI1基因在大肠杆菌BL21(DE3)和Rosetta(DE3)中均能表达,但在低温环境的表达量更高。原核表达产物的LC-MS/MS鉴定结果表明:JcBRI1氨基酸序列与预期的一致,JcBRI1基因的表达产物为麻疯树BRI1蛋白。对JcBRI1在麻疯树花器官不同发育时期的表达水平进行检测分析,结果表明:JcBRI1基因的表达量在雌花发育的第一个时期即大孢子母细胞时期就达到了最高值,在随后几个时期持续下调;然而,其在雄花各个时期的表达量并无明显差异,表明其很有可能参与了麻疯树雌花大孢子母细胞发育过程。[结论]麻疯树JcBRI1基因为LRR-RLKs家族成员BRI1的同源基因,很有可能参与麻疯树雌花大孢子母细胞的发育过程,至于JcBRI1在麻疯树大孢子母细胞发育过程中的具体作用机制还需进一步研究。     

Allelopathy assessments for the environmental biosafety of the salt-tolerant transgenic Eucalyptus camaldulensis, genotypes codA12-5B, codA 12-5C, and codA 20C

Allelopathy tests were conducted on salt-tolerant transgenic eucalyptus trees conferring bacterial codA gene in the designated net-house conditions under Type II use (contained use) of the Japanese law on environmental biosafety aiming for Type I (field use) application. Three transgenic and corresponding nontransgenic genotypes were employed for four different tests: (1) sandwich bioassay; (2) soil germination method; (3) gas chromatography (GC) for volatile substances from the plants; and (4) high-performance liquid chromatography (HPLC) on phenolic compounds from fresh leaves, which are the primary allelopathic substances on the species. The simple approaches, the bioassays, indicated no significant difference between the transgenic and nongenetically modified genotypes. There was no qualitative difference between the transgenic and nontransgenic lines by GC or HPLC. Absence of any quantitative difference was suggested by repetitive examination and subsequent analysis of variance assessments with the chromatographic methods and bioassays. Moreover, it was also indicated that bioassays should be the primary assessment method for allelopathy in considering the simplicity, speed, low cost, and reproducibility of these methods. Overall, substantial equivalence was considered on the three transgenic genotypes with codA gene when compared with the nontransgenic Eucalyptus camaldulensis lines. The experiments supported the application to isolated field testing of the transgenic Eucalyptus camaldulensis genotypes as the first case and experience in Japanese regulatory approval processes Type I Use for the deliberate release to the environment.     

杨树PIF基因家族成员表达模式研究

[目的]为探究光敏色素相互作用因子(PIF)基因在杨树生长发育中的功能。[方法]利用生物信息学方法预测了杨树基因组中的PIF基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了PIF成员在不同组织及低温、干旱和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]表明:杨树基因组中至少含有10个Pt PIF成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的b HLH结构域。基因表达分析显示:Pt PIF基因在杨树不同组织及不同非生物胁迫条件下存在明显的表达差异。[结论]杨树Pt PIF基因家族包含10个成员参与不同的生物学过程,研究结果将为深入解析杨树Pt PIF基因的功能奠定了基础。     

中间锦鸡儿CiDR1的克隆及干旱胁迫下的表达分析

[目的]研究并了解中间锦鸡儿CiDR1基因功能及其对干旱胁迫的响应,为抗性育种提供候选基因。[方法]通过RACE技术从中间锦鸡儿中克隆CiDR1基因的c DNA全长,利用生物信息学分析软件对其基因结构及功能进行分析和预测。再通过qRT-PCR技术对干旱胁迫后的幼苗中的CiDR1表达模式进行研究。[结果]从中间锦鸡儿中克隆到CiDR1基因的c DNA全长共计4 297 bp,Gen Bank登录号为KP277100。生物信息学分析表明,预测的CiDR1蛋白序列中含有1 243个氨基酸残基,具有抗病基因特征结构域TIR、NB-ARC、LRR等,其等电点为6.35,不稳定指数为42.91,不具备信号肽,为非分泌蛋白,定位于细胞质中。定量PCR检测发现,CiDR1基因在幼年期的茎中表达量较低,在成年期的叶片中表达量较高;在干旱胁迫处理后的幼苗中,CiDR1表达水平有明显下降,表明该基因的表达受干旱抑制,可能与中间锦鸡儿适应干旱相关。[结论]中间锦鸡儿在干旱胁迫后其根、茎和叶中CiDR1的表达均明显下降,表明CiDR1的表达受干旱抑制,可能与中间锦鸡儿适应干旱相关,进一步研究发现CiDR1在根、茎、叶中的表达水平可能受发育阶段调控。