土传花叶病毒外壳蛋白基因导入小麦的研究

 利用基因枪技术 ,将小麦土传花叶病毒外壳蛋白基因CWMV CP1和筛选基因bar导入扬麦 15 8,获得14 5株抗Bialaphos再生植株 ;PCR Southern分析 ,其中 2 1株为阳性植株 ,转化率达到 0 .99% ;T1代植株的PCR Southern、单酶切和双酶切Southern杂交 ,证明外源抗性基因已经完整地整合到小麦基因组中 ;T1代植株分离比CP1+ ∶CP1-为 1∶1.3,偏离孟德尔分离定律 ;T2 代植株总RNA ,RT PCR的试验结果表明CWMV CP1在转录水平上得到了表达     

过表达毛白杨线粒体APX基因烟草提高抗逆能力的研究

  目的  为了研究毛白杨线粒体APX（PtomtAPX）在抗逆过程中的作用，本研究对过表达PtomtAPX的转基因烟草进行抗逆研究。  方法  对过表达PtomtAPX烟草和野生型烟草进行干旱、盐、氧化胁迫处理后，测量相对含水量、叶绿素含量、丙二醛含量、APX活性、AsA消耗量、NADP/NADPH比值和SOD活性。  结果  通过对比转基因烟草植株与野生型植株的生长差异发现，在氧化胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下，转PtomtAPX基因烟草的APX活性、相对含水量、叶绿素含量、AsA消耗量、NADP/NADPH比值升高量均明显高于野生型，其中转PtomtAPX基因烟草的APX活性为野生型的1.77倍，平均相对含水量为野生型的1.15倍，叶绿素含量为野生型的1.6倍，AsA消耗量为野生型的1.11倍，NADP/NADPH值为野生型的1.18倍，表明过表达PtomtAPX转基因植株清除活性氧的能力更强。  结论  在非生物胁迫下，PtomtAPX能消除H₂O₂，防止细胞损伤，在植物抗逆中发挥重要作用。      

毛白杨TIR-NBS-LRR基因转化烟草的研究

该文采用农杆菌介导法将从毛白杨中克隆得到的TIR-NBS-LRR抗病基因（PtDRG01）导入烟草中,经抗生素筛选和PCR分子检测,获得了一批阳性转化植株。进而对这些阳性转化植株进行烟草花叶病毒接种实验,从表型观察结果发现,在接种病毒1周和6周后,转基因烟草株系TG-11的发病程度明显低于非转基因烟草。荧光定量分析结果显示,转基因烟草株系TG-11叶片中的烟草花叶病毒(TMV)数量显著低于非转基因植株,且该转基因株系中的PtDRG01基因转录水平显著高于非转基因植株。这些结果表明,毛白杨PtDRG01基因具有明显的抗病功能,其高效表达能够显著提高烟草的抗TMV能力。该文通过对烟草的遗传转化与病毒接种实验,鉴定了PtDRG01基因的功能,可为其他TIR-NBS-LRR基因的功能鉴定提供参考。      

多抗PVY、TMV和CMV转基因烟草的培育

 【目的】利用RNA介导抗性培育抗多种植物病毒的转基因烟草。【方法】分别以马铃薯Y病毒（PVY）、烟草花叶病毒（TMV）和黄瓜花叶病毒（CMV）全长衣壳蛋白（CP）基因为模板,通过设计PCR引物和亚克隆获得PVY CP 3′端长度100 bp、TMV CP 3′端长度100 bp和CMV CP 3′端长度200 bp的cDNA片段并拼接成嵌合基因,并以此为模板构建反向重复结构嵌合基因的植物表达载体pRHPTC。将pRHPTC通过冻融法导入农杆菌LBA4404,采用叶盘法转化烟草NC89,然后测定转基因烟草对3种病毒的抗性。【结果】经卡那霉素筛选和PCR检测,共获得276株转基因烟草。Southern和Northern blot分析表明,外源基因以不同拷贝数整合于烟草基因组中;不同转基因植株中病毒RNA的积累量存在显著差异。抗病性检测显示：23%左右的转基因植株表现出对3种病毒侵染的抗性。对转基因植株扩繁后代和T1代的抗性分析表明：多病毒抗性表现稳定。【结论】利用RNA介导的抗病毒基因工程可获得同时抗多种病毒的转基因烟草,其抗病性在T0代扩繁植株和T1代植株中得到稳定遗传。     

青杄PwUSP1基因特征及对干旱和盐胁迫的响应

  目的  USPs蛋白（universal stress proteins）是一类胁迫相关类蛋白，被广泛报道参与了植物应对非生物胁迫的过程。本研究通过对青杄中PwUSP1基因进行功能分析及验证，探索PwUSP1在植物应对盐和干旱胁迫时的作用，从而为未来通过转基因工程提高青杄对非生物胁迫的耐受性提供候选基因。  方法  通过瞬时转化烟草叶片实验揭示PwUSP1在细胞中的定位；利用酵母双杂实验鉴定PwUSP1自身能否形成同源二聚体；通过农杆菌侵染法转化野生型拟南芥（WT），获得纯合的PwUSP1过表达株系。通过测定干旱和盐胁迫下过表达株系（L1、L7）及野生型（WT）和空载体（VC）株系的存活率、失水率，来分析比较不同株系对于干旱和盐胁迫的耐受能力；通过二氨基联苯胺（DAB）和氯化硝基四氮锉蓝（NBT）染色，测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）以及丙二醛（MDA）的含量，研究PwUSP1发挥作用的生理机制。  结果  烟草亚细胞定位实验表明，PwUSP1定位于细胞核、细胞质和细胞膜中。酵母双杂结果显示PwUSP1蛋白自身能够形成同源二聚体。利用qRT-PCR检测转基因拟南芥，成功获得两个稳定纯合的株系（L1、L7）进行进一步分析。在盐和干旱胁迫下，相对于WT和VC，过表达PwUSP1能够显著提高植物对盐和干旱的耐受能力，表现出更高的存活率和更低的失水率，且显著降低了植株中过氧化氢、超氧阴离子的累积，提高了SOD、POD和CAT活性，抑制了MDA的积累。  结论  青杄PwUSP1定位于细胞核、细胞质和细胞膜中且自身能够形成同源二聚体，在干旱和盐胁迫条件下，PwUSP1通过增强植物的ROS清除能力及抑制膜脂氧化损伤来提高植物对非生物胁迫的耐受性。      

转基因抗病毒烟草的田间抗病性试验

烟草花叶病是烟草的重要病害之一，利用黄瓜花叶病毒（ＣＭＶ）和烟草花叶病毒（ＴＭＶ）的外壳蛋白（ＣＰ）基因培育抗病转基因烟草已获得成功，并已在生产上应用，而利用病毒编码的运动蛋白（ＭＰ）基因，构建转基因植物，则是一种新的抗病毒策略。我们与中国农业大学等...     

中间偃麦草RAR1基因的分离及其在小麦背景中的功能分析

 【目的】RAR1是大麦抗白粉病基因和多种植物抗病（resistance, R）基因介导的抗病信号途径中的重要信号元件。为明确RAR1在小麦抗白粉病反应中的作用，为小麦广谱抗病分子育种提供基因资源，开展了本研究。【方法】采用生物信息学技术、RT-PCR和RACE方法分离克隆中间偃麦草RAR1基因，通过酶切和连接构建该基因的单子叶高效表达载体，采用基因枪法转化小麦，对转基因小麦植株进行分子检测、表达分析和抗病鉴定。【结果】分离克隆出中间偃麦草RAR1基因，其编码蛋白具有典型的RAR1功能结构域；构建了中间偃麦草RAR1基因的单子叶高效表达载体pUBI∷RAR1；用基因枪法轰击小麦推广品种扬麦12幼胚愈伤组织1 545个，获得152株再生植株，通过PCR检测出阳性植株18株，转化率为1.17%；对T1、T2代转基因材料进行PCR检测、RT-PCR分析和白粉病抗病鉴定，结果表明转入的RAR1基因能够在小麦背景中遗传，RAR1基因的超量表达可提高小麦对白粉病菌的抗性、拓宽小麦的抗病谱。【结论】分离出中间偃麦草RAR1基因，RAR1基因在小麦中超量表达可提高小麦对白粉病菌的抗性、拓宽其抗病谱，可以作为小麦白粉病广谱抗性分子育种的潜在的重要基因资源。     

DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b对银腺杨‘84K’生长发育的影响

  目的  DNA拓扑异构酶基因是一类能够改变DNA拓扑结构的酶，在基础生命活动如DNA复制、转录、有丝分裂等过程中发挥重要作用。研究DNA拓扑异构酶基因对杨树Populus生长发育的影响，能够进一步了解DNA拓扑异构酶基因在木本植物中的作用机制，评估其是否可作为林木分子育种的靶标。  方法  从银腺杨‘84K’ Populus alba × P. glandulosa ‘84K’ (84K杨)中克隆得到DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b，利用生物信息学方法对其进行序列分析、蛋白理化性质及结构分析。实时荧光定量PCR分析PagTOP2b在杨树不同组织中的表达水平。利用农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的叶盘转化法转化84K杨，得到PagTOP2b过表达转基因植株。通过表型及茎段切片分析过表达PagTOP2b基因对84K杨植株生长的影响。  结果  以84K杨cDNA为模板，克隆得到PagTOP2b基因全长序列，该基因蛋白质编码区(CDS)长度为4 449 bp，编码1 482个氨基酸，根据蛋白结构域分析属于ⅡA型DNA拓扑异构酶。PagTOP2b主要在杨树幼嫩组织中有较高的表达量。过量表达PagTOP2b基因会导致转基因植株高度、基部节间直径和木质部宽度显著增加。  结论  DNA拓扑异构酶作为一类参与基础生命活动的重要功能酶，在杨树中过量表达ⅡA型DNA拓扑异构酶基因PagTOP2b可促进植株的纵向及径向生长，增加植株生物量。图4表1参28     

CP基因3'端短片段介导的对马铃薯Y病毒的抗性

【目的】探明马铃薯Y病毒脉坏死株系（PVYN）CP基因3′端序列短片段的不同结构转基因诱导转基因植物产生RNA介导抗性的有效性。【方法】以PVYN的CP基因cDNA 3′端202 bp片段构建非翻译的正向重复和反向重复结构的植物表达载体转化烟草。【结果】攻毒试验表明前者没有一例转基因植株表现为抗病，而转化反向重复结构的转基因植株82.8%表现近似免疫的高度抗病型，Southern印迹杂交证明目的基因已整合到烟草基因组，Northern印迹杂交结果显示反向重复结构转基因植物的抗病性与RNA的表达量呈现负相关。【结论】抗病性是RNA介导的病毒抗性。3′端短片段诱导产生的转基因抗病株比例比5′端短片段诱导产生的高。     

超表达小麦基因TaSOD1.1和TaSOD1.2对烟草耐低温能力的影响

 【目的】研究超表达小麦基因TaSOD1.1和TaSOD1.2对烟草耐低温能力的影响。【方法】采用农杆菌介导的遗传转化技术,获得融合靶基因的转基因烟草植株;通过比较低温处理后对照和转基因系的表型和生理指标,鉴定超表达靶基因对烟草耐低温能力的调控效应。【结果】以分子检测鉴定的插入单拷贝基因的4个转基因系和对照为材料,低温处理后超表达外源基因的转基因植株叶片失绿缓慢,叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性明显增加,反映细胞膜质过氧化程度的丙二醛（MDA）含量明显下降;叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均明显提高。【结论】超表达小麦TaSOD1.1和TaSOD1.2的烟草植株,具有增强SOD活性、明显缓解低温造成的细胞膜质过氧化程度、改善低温胁迫下植株的生理功能,可进而改善植株抵御低温胁迫的能力。     

中国小麦花叶病毒(CWMV)侵染条件下小麦内参基因的选择

实时定量PCR(qRT-PCR)是分析功能基因表达水平的常用方法之一,qRT-PCR数据统计分析离不开合适内参基因的选择。为了选择中国小麦花叶病毒(Chinese wheat mosaic virus, CWMV)侵染条件下的小麦内参基因,本实验通过PCR扩增效率和扩增特异性分析,从10个持家基因中选择8个候选基因,然后以接种CWMV的小麦样品为材料,利用qRT-PCR技术进一步检测上述8个基因在CWMV侵染条件下小麦样品中的时空表达特性。基于这些数据,通过geNorm、NormFinder程序分析,结果表明,2个小麦基因(即26S和CDC)在CWMV侵染前后以及不同组织中表达最为稳定,26S和CDC组合可选作CWMV与小麦互作过程中功能基因表达分析的内参基因。     

Delay of disease development in transgenic plants that express the tobacco mosaic virus coat protein gene

A chimeric gene containing a cloned cDNA of the coat protein (CP) gene of tobacco mosaic virus (TMV) was introduced into tobacco cells on a Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens from which tumor inducing genes had been removed. Plants regenerated from transformed cells expressed TMV mRNA and CP as a nuclear trait. Seedlings from self-fertilized transgenic plants were inoculated with TMV and observed for development of disease symptoms. The seedlings that expressed the CP gene were delayed in symptom development and 10 to 60 percent of the transgenic plants failed to develop symptoms for the duration of the experiments. Increasing the concentration of TMV in the inoculum shortened the delay in appearance of symptoms. The results of these experiments indicate that plants can be genetically transformed for resistance to virus disease development.     

驻马店地区小麦黄花叶病害病原鉴定与品种抗性评价

为了解驻马店地区小麦黄花叶病病毒分离物的类型及该地区主要推广小麦品种对小麦黄花叶病的抗性表现,对驻马店地区13个不同地点同一小麦品种上病毒分离物进行鉴定,并在同一田间试验条件下,对驻马店地区主要推广的12个小麦品种进行田间抗性评价。结果表明,随机选取的13个地点中有4个地点的样品中检测出小麦黄花叶病毒(WYMV),占总样品的30.8%,所有地点均未检测到中国小麦花叶病毒(CWMV)。在供试的12个小麦品种中,豫农416和衡观35表现为高抗,占供试品种的16.7%;泛麦8号和华育198表现为中抗或中感,占供试品种的16.7%;另外8个品种则表现为感病,占供试品种的66.6%。不同小麦品种在病圃区的产量及产量构成因素存在较大差异。以上结果表明,WYMV在驻马店地区有一定范围的分布,暂未检测到CWMV;该地区主推的小麦品种中豫农416和衡观35对小麦黄花叶病具有一定的抗性。     

外壳蛋白基因片段介导的高抗TuMV研究

为了获得对芜菁花叶病毒（TuMV）高度稳定的抗性,选取TuMV的外壳蛋白（CP）基因近3′端保守区共377 bp的核苷酸序列,构建了抗TuMV的发卡结构RNAi载体,并转化了TuMV的天然宿主拟南芥。转基因植株用北京地区TuMV主要流行的强致病株系BJ-C4人工接种。鉴定的8个转基因株系中有3个株系表现出对TuMV的高度抗性。定量PCR结果显示,高抗转基因株系体内几乎检测不到病毒的积累。     

南方菜豆花叶病毒外壳蛋白基因的克隆与原核表达

[目的]克隆南方菜豆花叶病毒(SBMV)外壳蛋白(CP)基因,并对其进行原核表达。[方法]利用RT-PCR方法克隆SBMV CP基因,将CP基因定向插入表达载体pET28a中,构建其表达载体,并转化大肠杆菌BL-21表达重组蛋白。[结果]试验成功克隆到大小为799 bp的SBMV CP基因,测序分析发现与NCBI中目标基因的相似度达99%以上;成功构建了该基因的原核表达载体pET28a-SBMVCP,并确定重组蛋白在37℃、1.0 mmol/L IPTG、4 h条件下表达量最大。[结论]该研究为SBMV抗体的制备奠定了基础。     

大豆单锌指蛋白基因GmSZFP的克隆及其在SMV与寄主互作中的功能

【目的】由大豆花叶病毒（soybean mosaic virus,SMV）引起的大豆花叶病是世界性大豆病害之一,利用病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术研究GmSZFP在大豆与SMV互作过程中发挥的功能,为深入探讨其分子机制奠定基础。【方法】以大豆品种冀豆7号与SMV毒株SC-8、N3组成的亲和、不亲和组合为试验材料,运用生物信息学预测GmSZFP的分子结构特征;以酵母转录激活试验检测其转录因子活性;借助实时定量PCR（RT-qPCR）验证GmSZFP在大豆与SMV互作中转录水平的表达特征;结合VIGS技术探究GmSZFP在大豆与SMV互作过程中的功能。【结果】通过PCR克隆GmSZFP的CDS区,序列全长为1 071 bp;氨基酸序列分析和酵母转录激活试验发现GmSZFP为C₂H₂型锌指蛋白转录因子,且具有转录激活活性;RT-qPCR结果显示,GmSZFP受SMV的强烈诱导,在亲和组合与不亲和组合中的表达模式不同,在不亲和组合中,GmSZFP呈先上升后下降的表达趋势,其表达水平明显高于亲和组合,若在接种病毒前给叶片预注射咪唑,GmSZFP的表达水平降低,并与亲和组合相近,说明GmSZFP在转录水平响应SMV的侵染并受胞内H₂O₂信号调控;利用VIGS技术沉默GmSZFP后,发现接种部位胼胝质的积累水平较对照大大降低,RT-qPCR检测胼胝质合酶基因GmGSL7c和GmGSL12b的表达量较对照降低,胼胝质水解酶基因BG的表达量较对照增加;在基因沉默植株叶片上点接种SMV后72 h,病毒向外扩散至2 mm,在96 h时病毒扩散至3 mm,而对照组叶片在接种点外始终未能检测到SMV外壳蛋白CP的表达;摩擦接种SMV后10 d,在基因沉默植株的上位叶表现出花叶、失绿和卷曲等感病症状,并检测到CP的表达,说明沉默GmSZFP后,SMV在胞间扩散和长距离运输的能力均增强。【结论】大豆GmSZFP是典型的C₂H₂型单锌指蛋白,GmSZFP在大豆抵抗SMV侵染过程中发挥正调控作用。     

毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子PtrSPI的抗虫能力分析

  目的  研究毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子PtrSPI的抗虫功能,为开发新型林木抗虫生物农药奠定基础。  方法  本研究通过研究毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子基因PtrSPI的启动子及其在舞毒蛾幼虫取食胁迫下的表达模式,分析PtrSPI基因功能;利用真核重组蛋白PtrSPI饲喂舞毒蛾幼虫,观察记录幼虫的取食量、体质量和死亡率,并测定取食后的幼虫体内丝氨酸蛋白酶活性,探讨PtrSPI蛋白的抗虫能力。  结果  结果表明毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子基因PtrSPI的启动子区域共包含5个与植物抗病虫相关的元件;经舞毒蛾幼虫取食后,毛果杨叶片的PtrSPI基因呈先降后升的表达模式,且在取食30 h达到峰值,为空白对照的2.03倍;高质量浓度重组蛋白PtrSPI（300和500 mg/mL）对舞毒蛾幼虫的取食量和体质量有显著的抑制作用,而且分别在取食4和6 d后舞毒蛾幼虫死亡率均达到60%以上,而幼虫体内丝氨酸蛋白酶的活性在取食初期显著上升。  结论  本研究验证了毛果杨丝氨酸蛋白酶抑制子PtrSPI的抗虫能力,可为进一步研发新型无公害抗虫生物农药提供理论基础和研究材料。      

龙葵UNUSUAL FLORAL ORGANS类SnUFO2基因C端序列的保守性对花发育的影响

  目的  UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO)基因属于F-box基因家族,是重要的花器官特征基因。UFO基因N端能与Skp1类基因结合形成Skp1-Cullin1-F-box (SCF)复合体,参与泛素化过程并降解C端结合的靶蛋白。为了探究C端序列对龙葵Solanum nigrum花发育的影响,本研究克隆了一个C末端缺失的SnUFO2*基因并构建其表达载体转入龙葵植株中,观察转基因龙葵植株花器官变化,从而深入探讨UFO基因完整的C末端序列在龙葵花发育中的重要作用。  方法  利用生物信息学分析软件对SnUFO2*和全长的SnUFO2比较分析,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对SnUFO2*基因在野生型龙葵植株根、茎、叶、花苞中进行表达分析;通过超表达载体的构建、转基因植株表型的观察及石蜡切片技术验证SnUFO2基因的功能。  结果  SnUFO2*基因ORF长度为1302 bp,编码433个氨基酸,与龙葵中完整的SnUFO2基因相比,其C末端缺失了23个氨基酸。RT-qPCR结果显示:SnUFO2*基因在野生型植株的花苞中特异性表达。对转基因植株的表型观察发现:35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株的花瓣向萼片转化。石蜡切片分析发现:转基因龙葵植株雄蕊缺失,雌蕊处有不确定的分生组织产生。  结论  35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株花瓣、雄蕊和心皮发育异常。C端结构缺失可能降低了SnUFO2蛋白特异性识别靶蛋白的能力,说明该基因完整的C末端对龙葵花器官发育至关重要。图5表1参23     

水曲柳FmPIF基因家族克隆及表达模式分析

[目的]探究水曲柳光敏色素互作因子(FmPIFs)在激素调控与非生物胁迫应答过程中的重要作用,为揭示水曲柳抗逆分子机制和制定林木遗传育种策略提供理论依据.[方法]在水曲柳中克隆FmPIFs基因,并对其基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、系统进化关系等进行生物信息学分析.采用qRT-PCR方法分析水曲柳中FmPIFs基因...