昆虫特异性神经蝎毒素AaIT基因的改造,人工合成及序列分析

根据植物基因的密码子选择偏向、总Ｇ＋Ｃ含量和密码子第三位碱基的Ｇ＋Ｃ含量，同时天真核系统中影响基因转录、翻译及影响ｍＲＮＡ稳定性等因素，在不改变所编码的氨基酸序列的基础上，设计并人工合成了适合于在植物中高效表达的ＡａＩＴ基因。合成的ＡａＩＴ基因总Ｇ＋Ｃ含量和密码子第三位碱基的Ｇ＋Ｃ含量分别由原ＡａＩＴ基因的３４．６％，３２．３％提高到４８％，７１．３％。合成的基因被克隆并进行了序列分析。     

利用苏云金芽胞杆菌非芽胞特异性的启动子表达cry1Ac10和cry1C基因

利用重叠延伸ＰＣＲ技术,将苏云金芽胞特异性的ｃｒｙ３Ａ基因的启动子替换ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因的启动子序列,并用ｃｒｙ１Ａｃ１０基因的终止序列,替换ｃｒｙ１Ｃ基因终止密友子下淳的序列,得到改造的ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因,改免与其内源杀虫晶体蛋白基因竞争转录因子（σ因子）从而提高杀虫晶体蛋白的表达量,为构建高效杀虫工程菌提供了有效的基因。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry218的克隆和表达

从对棉铃虫高毒力的苏云金芽胞杆菌２１８菌株中克隆到杀虫晶体蛋白基因ｃｒｙ２１８，限制性内切酶图谱表明该基因属于ｃｒｙ１Ａｃ基因。改造了两个质粒载体，并以此将ｃｒｙ２１８基因克隆到Ｅ．ｃｏｌｉＪＭ１０３和苏云金芽胞杆菌无晶体突变株Ｂｔｉ７８／１１中，重组菌均表达１３０ｋＤ蛋白质，对小菜蛾的杀虫率在稀释１０００倍和３０００倍时可分别达到９０％以上和８０％以上。     

苏云金芽孢杆菌cry1Aa10杀虫晶体蛋白基因的克隆、序列分析以及在大肠杆菌中的表达

本研究从对鳞翅目昆虫有强毒性的苏云金芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓＢｔ）菌株ｋｕｒｓｔａｋｉＨＤ－１－０２中克隆到一个３．５ｋｂ的杀虫晶体蛋白基因ｃｒｙＩ－０２。全序列分析表明,该基因由３５３１ｂｐ的核苷酸组成,可编码１１７６个氨基酸组成的蛋白质,根据同源性比较,该基因被确定为ｃｒｙ１Ａａ基因。它与国外报道的Ｂｔｃｒｙ１Ａａ基因具有相似的限制性内切酶图谱,核苷酸和氨基酸序列     

用接合转移方法构建杀虫防病荧光假单胞菌

以经过改造的含有转座子Ｔｎ５的自杀质粒ｐＳＵＰ２０２１为载体，通过接合转移将苏云金杆菌杀虫蛋白基因ｃｒｙ Ｉ Ａ（ｃ）片段插入生防细菌荧光假单胞菌Ｐ３０３菌株染色体组。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ和Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹分析分别证实杀虫基因的导入和杀虫蛋白的表达。室内生物测定结果表明新构建的ＰＴ２１０、ＰＴ２１２等荧光假单胞菌工程菌菌株不仅保持了野生型自然菌株对小麦全蚀病良好的抑菌活性，而且表现出对小菜蛾和玉米暝     

人溶菌酶基因在烟草中的表达

根据植物偏爱的密码子，改变G＋C总量和密码子第三位碱基的G＋C含量，同时避免在真核表达中影响转录，翻译及mRNA稳定性的序列如AATTAAA和ATTTA，在原氨基酸序列不变的基础上，设计并合成了适合在植物中中高效表达的人溶菌酶(human lysozyme,简单HL）基因。构建了含HL基因的植物表达载体。用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导法将其转化烟草（Nicotiana tabacum).PCR和Western检测表明，HL基因在转基因烟草中得到整合和表达，提高了转基因烟草离体叶对野火病（Pseudomonas syringaepv.tabaci)的抗性。     

植物镉富集PCS基因的生物信息学分析

植物络合素是植物细胞中的小分子多肽,可以螯合重金属离子并储存于液泡中,起到降低毒性和富集重金属的作用.植物络合素合酶基因(PCS)是植物络合素合成过程的关键基因,本研究对15种植物镉(Cd2+)富集相关的PCS基因序列进行了生物信息学分析.结果表明,PCS具有保守的外显子组成;位于PCS肽链N端的氨基酸序列一致率达到82.54％,位于C端的氨基酸序列一致率为63.37％;PCS含量最多的氨基酸为亮氨酸(11.17％),色氨酸含量最少(1.63％);PCS具有保守的催化活性中心Cys70、His176、Asp194;不同PCS基因的密码子偏好使用性差异明显,高频密码子平均数量超过9个.研究结果显示,不同PCS基因既有保守的结构组成,也显现出种属的差异,可以用于物种的分类和亲缘关系分析.研究结果为PCS基因的功能及作用机制研究提供了重要的科学依据.     

高等植物基因上游可译框架（uORF）的分析

真核生物mRNA 5’非编码区上游可译框(uORF)在基因翻译水平上的调控具有重要作用。对植物2200多个cDNA序列5’非编码区的uATG和uORF进行统计分析，结果表明，含uATG的基因高达18％，这一比例比估计的10％要高得多，其中含单个uATG的基因约占50％，含2个uATG的基因占20％左右；大部分uORF属于非交叉uORF，约占85％：编码1～5氨基酸的uORF占30％以上，大部分uORF编码多肽小于20个氨基酸，占77．6％；mRNAORF起始密码子ATG的两边序列有显著的偏爱性，与植物共有序列UAAACAAUGGCU或AACAAUGGC基本一致，但有uATG的mRNA ORF起始密码子ATG的两边序列比不含uATG的mRNA ORF起始密码子ATG的两边序列偏爱性要差。大多数uATG两边序列缺乏植物ORF起始密码子ATG的两边序列的偏爱性。不同种属mRNA5’非编码区uORF氨基酸并不具有显著的同源性，如果植物S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶等少数基因具有非常保守的uORF，氨基酸序列同源性高达75％～100％，显著高于植物S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶之间的同源性。     

cry1Ab 基因在转基因"克螟稻"后代中的遗传稳定性及表达

以不同世代的转基因“克螟稻”后代为实验材料,研究了ｃｒｙ１Ａｂ基因在不同世代间的遗传稳定性及表达特性。结果表明：ｃｒｙ１Ａｂ基因在“克螟稻”后代中不仅能通过有性世代稳定传递而且能在有性世代交替中保持表达的稳定性,同时ｃｒｙ１Ａｂ基因在“克螟稻”后代中表达表现出了一定的时空特性,主茎、一次分蘖和二次分蘖各部位Ｃｒｙ１Ａｂ蛋白含量均不同、但均以茎、叶、叶鞘中表达量较高,根中表达量则相对较低,其中以成熟     

优化的VHb基因和融合杀虫基因在烟草中的表达研究

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白（VHb）基因与含有融合杀虫基因（GFMcryIA基因和CPTI基因的融合）表达载体PGBIF4ABC构建成双价基因植物高效表达载体PGBIF4ABCVHB，通过根癌农杆菌介导转化烟草，获得了38株卡那霉素抗性转基因株，经PCR及Southern blotting检测，证实了双价基因在32株转基因烟草基因组中整合。western blot检测证实了VHb基因的表达,杀虫实验表明融合杀虫基因表达出的毒蛋白具有杀虫活性，转基因烟草平均每株干重高于非转基因烟草植株8％。实验结果表明：VHb基因和融合杀虫基因烟草在烟草中的表达既可使烟草既可增产、又具抗虫性。     

水稻白叶枯病黄单胞菌编码顺乌头酸酶的rpfA基因的鉴定

通过生化功能分析，证实了水稻白叶枯病黄单胞菌野生型菌株Ｔ３０００产生两种顺乌头酸酶（分别命名为ＸｏｏＡｃａｎＡ和ＸｏｏＡｃａｎＢ）。通过三亲本接合的方法，将获得的含水稻白叶枯病黄单胞菌ｒｐｆ基因簇的重组质粒ｐＧＸＮ３０００导入甘蓝黑腐病黄单胞菌ｒｐｆＡ基因突变体８４７６中。经生化功能分析证实，８４７６／ｐＧＸＮ３０００中含有水稻白叶枯病黄单胞菌的顺乌头酸酶ＸｏｏＡｃａｎＡ；同时还证实了ＰＧＸＮ３０００能互补８４７６，恢复其合成胞外酶和胞外多糖的能力及致病性．这表明在ＰＧＸＮ３０００中含有一个完整的水稻白叶枯病黄单胞菌的顺乌头酸酶基因，该基因具有类似甘蓝黑腐病黄单胞菌ｒｐｆＡ基因的功能．因此将该基因命名为水稻白叶枯病黄单胞菌ｒｐｆＡ基因。     

甘蓝黑腐病菌rPf基因簇对胞外蛋白酶Ⅰ基因表达的调控

甘蓝黑腐病黄单胞菌（ＸａｎｔｈｏｍｏｎａｓｃａｍｐｅｓｔｒｉｓＰｖ．ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ）产生的胞外蛋白酶Ⅰ在致病的早期阶段起重要作用，该酶以及其它胞外酶和胞外多糖的合成受一致病因子调控基因簇（ｒＰｆ基因簇）的正向调控。本研究利用带有β－半乳糖苷酶报道基因（ｌａｃＺ）的转座子Ｔｎ５－Ｂ２０诱变蛋白酶Ⅰ基因克隆，获得了ｌａｃＺ在蛋白酶Ⅰ基因启动子控制下表达的Ｔｎ５－Ｂ２０插入突变质粒。通过将这种突变质粒导入野生型和各ｒｐｆ基因突变体菌株后，测定ｌａｃＺ基因在细胞生长周期中的表达水平，不仅进一步证实了这些ｒｐｆ基因对蛋白酶Ⅰ基因的正向调控作用，而且明确了它们的调控水平．发现ｒｐｆＡ、ｒｐｆＣ、ｒｐｆＥ、ｒｐｆＧ或ｒｐｆＨ突变后，蛋白酶Ⅰ基因的转录会降低９０％左右，而ｒｐｆＢ突变后，蛋白酶Ⅰ基因的转录只降低４８％。     

甘蔗蔗糖磷酸合成酶基因(SofSPSA)的克隆及正反义植物表达载体的构建

蔗糖磷酸合成酶(sPs)是植物体内控制蔗糖合成的关键酶.本研究通过搜索NCBI数据库获得迄今植物中所有的蔗糖磷酸合成酶基因序列共77条,其中全长序列43条;对全长序列进行进化分析表明,植物SPS基因分为A、B、C和D四个家族,同一植物体内有多个分别属于不同家族的SPS基因;比对A家族中进化关系很近的甘蔗(Saccharum officinarum )SofS PSl、水稻(Oryza sativa)OsSPS4、黑麦草(Lolium perenne )LpSPS和竹子(Bambusa oldhamii)BoSPS基因序列,并在保守区设计一对引物扩增获得甘蔗A家族SPS基因(SofSPSA)2 553 bp序列,结合5’-RACE和3’-RACE技术获得甘蔗SofSPSA基因全长cDNA序列3 906 bp;该序列包含一个3 183bp的开放阅读框(ORE),编码1 060个氨基酸残基的蛋白,其理论分子量和等电点分别为l18.4kD和6.09.该序列的起始密码子(ATG)位于转录起始位点后359bp处,终止密码子(TAA)后还有一段365bp的非编码序列,并带有真核生物典型的polyA尾巴(GenBank登录号:HM854011); SofSPSA与SofSPSⅡ、OsSPS4、LpSPS、BoSPS的氨基酸相似性分别为99.3％、91.8％、91.6％和91.9％,一致性分别为99.2％、87.9％、87.5％和87.8％;设计引物分别扩增正、反向SofSPSA基因ORF并分别连到pBI121上获得由组成型表达启动子35S驱动的正、反义植物表达载体pBI-SofSPSA和pBI-anti- SofSPSA,为进一步研究甘蔗SPS基因的生物学功能及利用甘蔗SPS基因改良作物品种提供科学依据.     

优化的VHb基因和融合杀虫基因在烟草中的表达

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白(VHb)基因(vgbM)与含有融合杀虫基因(GFMcryIA和CPTI)表达载体pGBIF4ABC构建成双价基因植物高效表达载体pGBIF4ABCVHB,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化烟草(Nicotiana tabacum),经PCR及Southernblot检测,证实了双价基因在32株转基因烟草基因组中整合。Westernblot检测证实了vgbM基因的表达,杀虫实验表明,融合杀虫基因表达的毒蛋白具有杀虫活性,转基因烟草平均每株干重高于非转基因烟草植株8%。表明VHb基因和融合杀虫基因烟草在烟草中的表达可使烟草可增产,又具抗虫性。     

异源nifL在粪产碱菌的表达及功能研究

本实验采用两亲结合方法，将棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）的ｎｉｆＬ－ｌａｃＺ融合基因转入固氮粪产碱菌（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｎｓ ｆａｅｃａｌｉｓ）Ａ１５０１中获得了携带异源ｎｉＬ－ｌａｃＺ融合基因的结合子Ａ１５Ｌ１。对野生型和结合子的固氮活性，β－半乳糖苷酶活性及根表定殖能力的测定结果表明：（１）异源ｎｉｆＬ在粪产碱菌中的表达受Ｏ２和ＮＨ＾＋４的抑制，好氧条件下基因表达     

苏云金芽胞杆菌新菌株S184 cry1Ab基因的克隆

通过对ＧｅｎＢａｎｋ中ｃｒｙ１类基因序列的保守区进行分析,设计一对针对其保守区的引物Ｙ５－１（ＡＧＧＡＣＣＡＧＧＡＴＴＴＡＣＡＧＧＡＧＧ）和Ｙ３－１（ＧＣＴＧＴＧＡＣＡＣ ＧＡＡＧＧＡＴＡＴＡＧＣＣＡＣ）,对苏云金芽胞杆菌（Ｂａｘｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ,Ｂｔ）新菌株Ｓ１８４质粒ＤＮＡ进行扩增,得到一大小为１．５ｋｂ的ＤＮＡ片段,序列分析显示该片段与ｃｒｙ１因基因高度同源。以此片段为     

绿色荧光蛋白的改进

绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP)，是细胞生物学和分子生物学研究的一个重要的工具，已得到广泛的应用。为了进一步提高GFP的利用，TFP在几个方面得到了改进：（1）基因优化，包括去除隐蔽性内含子，在隐蔽内含子的结合位点引入植物内含子，合成密码子用于优化新基因，对GFP进行环状序列改变。（2）通过氨基酸替换提高GFP脱辅基蛋白在高温，如37℃条件下的正确折叠，以及改变GFP光谱特性。此外，把GFP和定位序列融合，能够提高它的亚细胞定位，从而减少毒性和增加荧光。     

大肠杆菌glgC基因的克隆,序列分析与定点突点

通过ＰＣＲ、从Ｅ．ｃｏｌｉ Ｋ１２ Ｙ１０９０株系中扩增获得ｇｌｇＣ基因,插入ｐＵＣ１９的ＰｓｔＩ和ＳａｃＩ位点之间,得到重组质粒ｐＡＧＰ。对所克隆的ｇｌｇＣ基因进行全序列测定,结果表明,与已发表的序列相比,有７个核苷酸发生了改变,核苷酸顺序的同源性为９９．４％,推导的氨基酸序列的同源性为９９．２％,其中,第２９６位由赖氨酸变为谷氨酸。通过寡核苷酸介导的定点诱变,将第１００７位核苷酸由Ｇ变为Ａ,从     

辣椒钙调蛋白cDNA克隆

本研究根据几种已克隆的植物钙调蛋白ｃＤＮＡ翻译启始密码子和终止密码子附近高度保守的碱基序列设计引物,用辣椒叶在紫外线诱导作用下表达的ｍＲＮＡ构建的ｃＤＮＡ文库为模板,通过严格的聚合酶链式反应,扩增出一条４５０ｂｐ左右的ｃＤＮＡ片段,将该片段克隆到ｐＢＳＫ（－）上并进行测序和序列分析,结果表明,所扩增到的片段为一长度为４５３ｂｐ的全长的ｃＤＮＡ,含有长度为１４８个氨基酸的开放读码框架,在碱基序列和推     

玉米密码子用法分析

生物中普遍存在密码子使用偏性,这对外源基因的表达强度有着较大影响。本研究运用Codon W软件和CUSP程序对玉米基因组中的7402个蛋白质编码基因序列进行了分析,计算了编码氨基酸的密码子使用频率,并将其与人、酵母、大肠杆菌、果蝇等不同种类的模式生物及与拟南芥、烟草、水稻、小麦等双、单子叶植物进行比较,结果显示玉米密码子偏爱性与模式生物有不同程度的差异,与拟南芥、烟草双子叶植物的密码子使用频率差异较大,与水稻、小麦单子叶植物的密码子偏爱性一致。分析结果对玉米基因的转化及高效表达系统的选择等具有重要指导意义。