利用GFP基因的黄瓜T-DNA插入突变体构建与快速鉴定

为促进黄瓜功能基因组学研究,本研究开展了黄瓜T-DNA插入突变体快速构建与鉴定方法的研究。基于对黄瓜遗传转化体系农杆菌侵染活力和共培养条件的优化,本研究以绿色荧光蛋白GFP基因为插入片段,进行黄瓜T-DNA插入突变体的创制,并利用荧光显微镜进行快速鉴定,最后采用TAIL-PCR技术对突变体进行分子鉴定,确定突变位点。结果表明,选取农杆菌侵染液在活化至12~18 h时具有最佳的活力和浓度,而最佳共培养温度为23℃。采用体式荧光显微镜快速鉴定,从2 978个转化外植体中鉴定得到3株表达GFP再生苗,转化率为1.00‰。TAIL-PCR成功鉴定了一个突变体,其插入位点位于CsaV3_1G032940基因的第10个外显子中,该基因在拟南芥中的同源基因为AT4G18950 (blue light-dependent H⁺-ATPase phosphorylation 1,BHP1),参与蓝光介导的气孔开放过程,但在正常栽培环境中该突变体的T0植株与野生型无差异。本研究结果对黄瓜功能基因组学研究具有重要意义。     

T-DNA插入突变在植物营养研究中的应用

随着拟南芥整个基因组序列测定的完成,T-DNA插入形成的功能缺失(Loss-of-function)突变体和功能获得型(Gain-of-function)突变体,已经越来越多地运用到植物的各种代谢研究中。它可以作为有效的工具从基因的结构、功能、表达上来了解植物营养机制,从而为遗传工程改良植物本身的营养特性来适应贫瘠、盐碱化、酸害以及重金属危害等不良的土壤环境提供了条件。本文综述了T-DNA的结构、转化过程、侧翼序列的获得,以及T-DNA插入诱变在植物营养胁迫研究中的应用。     

热不对称PCR(TAIL-PCR)和Tn5转座子质粒拯救法快速分离水稻条斑病菌致病相关基因

构建植物病原菌突变体库是进行新基因发掘和功能基因组学研究的有效途径之一.为快速准确地鉴定Tn5的插入位点和相应的功能基因,研究采用热不对称PCR(TAIL-PCR)和Tn5转座子质粒拯救两种技术,鉴别了在筛选水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)Tn5插入突变体库过程中获得的8个在水稻(Oryza sativa)上毒性减弱的突变体.结果显示,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救结合使用,可有效地鉴别Tn5的插入位点和相应的功能基因.TAIL-PCR鉴别的5株突变体是Tn5分别插入在分泌系统结构蛋白F基因(gspF)、cAMP调控蛋白、膜镶嵌蛋白酶酶原、S-蛋硫氨酸脱羧酶亚基和gspJ基因上;Tn5质粒拯救法鉴别的3株突变体是Tn5分别插入在致病性蛋白、功能未知的保守蛋白和鞭毛特异性ATP合酶基因上.序列同源性分析发现,8株突变体Tn5插入的基因与基因组测序的BLS256菌株中的对应基因同一性达100%.这表明,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救技术可有效地应用于植物病原菌Tn5突变体库的鉴别和目标基因的分离.     

TAIL-PCR和 Tn5 转座子质粒拯救法快速分离水稻条斑病菌致病相关基因

构建植物病原菌突变体库是进行新基因发掘和功能基因组学研究的有效途径之一。为了快速准确地确定Tn5的插入位点和相应的功能基因,本研究采用TAIL-PCR和Tn5转座子质粒拯救两种技术对本实验室在筛选Tn5转座子插入水稻条斑病菌的突变体库过程中获得的8个在水稻上毒性减弱的突变体进行了鉴别。结果显示,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救相互结合使用,可有效鉴别Tn5的插入位点和相应的功能基因。TAIL-PCR明确的5株突变体是Tn5分别插入在gspF、cAMP-regulatory protein、Integral membrane protease subunit、S-adenosylmethionine decarboxylase proenzyme和gpsJ 基因上从而导致水稻条斑病菌的毒性发生了改变;Tn5质粒拯救法明确的3株突变体是Tn5分别插入在pathogencity protein、conserved hypothetical protein和flagellum-specific ATP synthase 基因上。同源分析发现,8株突变体Tn5插入的基因与已基因组测序的BLS256菌株中的基因同源性达100%。这表明,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救技术可有效应用于植物病原菌Tn5突变体库的鉴别和目标基因的分离。     

西瓜噬酸菌吡哆醛磷酸(VB6)营养缺陷型与致病性相关

瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是由西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac)引起的一种病害,严重为害西瓜、甜瓜的叶片和果实,造成大量减产.迄今,对该病害的研究主要集中在病原菌鉴定、病原菌检测技术、病害防治方法、品种抗病性鉴定等方面,而对病原菌的致病机理仍然知之甚少.本实验以西瓜噬酸菌xjl12菌株为背景构建转座子(mini-Tn5)插入的突变体文库,以哈密瓜(Cucumis melo var.saccharinus)为实验材料,通过对哈密瓜种子浸种处理和子叶注射接种的方法筛选突变体,而后利用同源重组的方法获得插入突变体,并对所得的突变株及野生型、互补等各个菌株进行致病性、游动性等相关表型进行测定.研究结果表明,通过文库筛选得到的1株致病力明显下降的突变体,亚克隆鉴定可知该突变体△xj-25的Mini-Tn5插入位点为吡哆醛磷酸生物合成蛋白基因(pdxJ基因),其功能主要与吡哆醛磷酸(俗称VB6)生物合成蛋白相关.突变菌株△Pdx.J致病性显著下降,生长能力、游动性明显降低,无法正常形成鞭毛和产生生物膜.通过外源添加VB6可恢复其致病性和生长能力等主要表型.本研究证明VB6生物合成在致病性、生长能力以及鞭毛的合成等方面发挥着重要作用,为降低病原菌侵害提供了一个新的思路.     

水稻OSNADK3基因的克隆及其遗传转化

从韩国浦项科技大学（Pohang University of Science and Technology,POSTECH）水稻T-DNA插入突变体库PFG_3A-04871.R株系中筛选到一个NADK3（NAD Kinase 3）激酶（LOC_Os05g32210）基因OSNADK3表达缺失的突变杂合体。与其野生型D...     

拟南芥激活标签突变体库的构建及突变体表型的分析

激活标签技术（activation tagging）在植物功能基因组学的研究中具有重要的作用。本文以拟南芥bzr1-D为试材，用农杆菌介导的转化方法，构建了一个含有30000个独立抗Basta株系的激活标签突变体库。其中有47个株系有明显的表型改变，包括花期的改变、株型矮小、叶片形状改变、叶柄变长、叶表皮毛消失、育性降低以及恢复了bzr1-D茎叶处的打折等。并通过TAIL-PCR和Nested PCR的方法得到了若干T-DNA侧翼序列，为克隆引起突变表型的基因以及进行后代遗传分析打下基础。     

瓜类细菌性果斑病菌hpaP基因的功能分析

瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch of watermelon,BFB)是近年来发生在西瓜、甜瓜等葫芦科(Cucurbitaceae)植物上的重要细菌病害,由西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac)引起.本研究以xjL12菌株为背景构建了转座子(Tn5)插入文库.通过注射接种哈密瓜(Cucumis melo var.saccharinus)子叶和烟草叶片进行突变体的筛选,得到l株致病性完全丧失并失去激发烟草(Nicotiana tabacum)过敏反应的突变体△xj48.对△xj48中转座子插入基因的克隆和测序表明,其突变基因为西瓜噬酸菌Ⅲ型分泌系统(T3SS)中的保守基因hpaP.利用基因重组技术构建了hpaP基因的突变体,发现hpaP突变后影响了xjL12菌株的游动性、生物膜的形成能力及hrcV基因的表达.hpaP基因的互补菌株部分恢复其致病力.本研究证实了果斑病菌中的hpaP基因与该细菌的致病力相关,在侵染瓜类作物的过程中起着不可缺失的作用.     

拟南芥抗致病疫霉突变体T-DNA 侧翼序列分析

本文通过将致病疫霉不同菌株接种到拟南芥Col-0生态型激活标签突变体上，筛选出了感致病疫霉的类型，以筛选出的拟南芥感病突变体基因组DNA为模板，利用热不对称交错PCR方法(Thermal asymmetric interlaced PCR，TAIL-PCR)，进行了抗性相关基因的研究。通过TAIL-PCR技术，获得了拟南芥T-DNA插入侧翼序列，利用拟南芥基因组全测序的优势，通过NCBI进行序列的同源性比对找到相应的基因。结果发现，TAIL-PCR可以有效地扩增T-DNA插入侧翼拟南芥基因组序列，AD1，AD2，和AD4是最佳随机引物。对8个TAIL-PCR特异产物测序分析，证明3个T-DNA插入在基因上。     

十字花科黑腐病菌中一个与黄色素合成相关基因的鉴定

十字花科黑腐病菌（Xanthomonas campestris pv.campestris,简称Xcc）能够产生大量的胞外多糖。胞外多糖商品名又称为黄原胶,具有广泛用途,在食品生产中可作为添加剂使用。为了得到不含黄色素的黄原胶,我们采用转座子EZ-Tn5随机插入诱变的方法对8004菌株进行突变,获得了一株不产黄色素的突变体。通过对突变体的转座子EZ-Tn5插入位点进行分析,发现该突变体是由于编号为XC_4097的基因被插入突变后衍生而来。同源性分析表明XC_4097编码一种脂质酰基转移酶,它与脂质的合成有关。采用同源双交换方法构建XC_4097基因的缺失突变体。通过对野生菌、突变体以及功能回补体的表型分析进一步证实了XC_4097基因功能的丧失只影响黑腐病菌黄色素的合成,而不影响细菌生长以及胞外多糖的合成。这为工业上生产无黄色素的黄原胶提供了应用基础。