由根癌农杆菌介导将葡萄糖氧化酶基因转入水稻

摘要:将具有广谱抗病作用的葡萄糖氧化酶（glucose oxidase , GO）基因插入具有潮霉素抗性选择标记的双元载体pCAMBIA1301，新构建了水稻高效表达载体pCAG1301。将此质粒导入根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens ）菌株LBA4404后,转化粳稻(Oryza. sativa L.ssp.japonica )品种日本晴(Nipponbare)的幼胚，并由筛选出的潮霉素抗性愈伤组织分化再生植株。对所得潮霉素抗性水稻植株的Southern杂交分析表明，GO基因已整合到受体基因组。淀粉-碘化钾显色反应检测到了转基因植株产生的过氧化氢，证实GO基因表达产生的葡萄糖氧化酶已经在水稻中发挥功能。抗病性鉴定表明，所得转基因水稻对稻瘟菌(Magnaporthe grisea )具有良好的抗性。     

含有融合标记基因和LoxP／FRT位点的植物表达载体构建及应用

本研究利用化学合成法合成了包含pCAMBIA0390左右边界T-DNA和LoxP／FRT（LF）位点的DNA片段Ⅰ,利用SacⅡ和SphⅠ酶切位点,去除了pCAMBIA0390左右边界T—DNA和多克隆位点之间的序列,然后连接DNA片段Ⅰ和载体片段,构建了植物表达载体pGM323-LF-enTP。随后,再合成含有适合在单予叶植物中表达的由玉米Ubi-1启动子驱动的融合标记基因（Bar：：gus）和水稻actin-1启动子驱动的助抗虫蛋白基因（Cry1A6）表达元件的DNA片段Ⅳ,在pGM323～LF—enTP的基础上,利用5以Ⅰ和PstⅠ位点构建了同时含有LF位点、Bar：：gus以及Cry1Ab基因表达元件的表达载体pGM626-LF—ABt。利用含有pGM626-LF—ABt的农杆菌遗传转化烟草和玉米,以草丁膦作为抗性筛选剂,非转化细胞得到了有效抑制,快速获得了转基W植株,利用GUS组织化学检测和RT—PCR分析了转基因植株中标记基因的表达,结果表明pGM626-LF—ABt可以用于农杆菌介导的单、双子叶植物遗传转化。本研究为培育安全抗虫转基因植物奠定了基础。     

无抗性标记基因转基因植物研究进展

植物转基因研究中抗生素和除草剂抗性标记基因可以提高转化体的筛选效率。然而，对抗性标记基因潜在的生物安全性疑虑阻碍了植物转基因研究的发展和应用。解决抗性标记基因安全性问题的策略有标记回避和标记剔除两类，前者是在转化阶段不使用抗性标记基因或采用安全标记基因筛选转基因植株；后者则采用抗性标记基因筛选获得转化体后剔除标记基因。无抗性标记基因转基因植物不仅促进转基因技术的发展，而且缓解潜在的生物安全问题。     

位点特异性重组及其在剔除植物筛选标记基因中的应用

植物遗传转化中筛选标记基因的剔除是转基因植物商品化的一个重要因素,位点特异性重组可用于剔除筛选标记基因.常用的位点特异性重组系统主要有Cre/loxP、FLP/FRT和R/Rs系统.在应用中,可以通过二次转化或与含重组酶的转基因植株杂交来组成性表达重组酶,或利用瞬时表达、诱导性表达、组织特异性表达重组酶来剔除选择标记基因,从而获得无标记基因的转基因植株,而诱导性标记基因剔除最为有效.     

可诱导剔除选择标记基因的pBLCK载体构建

为了剔除冗余且有潜在安全问题的选择标记基因,本研究通过PCR扩增出ubiquitin启动子序列、lox P序列、Cre-GR融合基因和NPTⅡ抗性基因的编码区序列,采用酶切连接的方法将其引入载体p BRACT806,从而构建一个新的可诱导剔除选择标记基因及重组酶基因的表达载体p BLCK,测序结果显示其构建成功。该载体含有Gateway组件,可进行外源目标基因的高效重组整合;具有NPTⅡ基因,利于转基因植株的筛选;具有可诱导剔除外源基因的Cre-GR组件,诱导处于lox P位点之间的抗性标记基因NPTⅡ和Cre-GR融合基因的剔除,保留目标基因表达元件。此外,目标基因、Cre-GR融合基因和NPTⅡ基因都由ubiquitin强启动子控制,可在农作物中组成型超量表达外源基因。本研究为农作物转基因安全性研究提供了新的载体系统,具有一定的育种价值。     

水稻钙依赖型蛋白激酶0sCPK9基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

水稻钙依赖型蛋白激酶（CDPKs）是一个响应逆境胁迫并在植物发育过程中起重要作用的蛋白激酶。我们采用RT—PCR从水稻品种日本晴（Oryza sativa L．CV．Nipponbare）中克隆了OsCPK9基因靠近翻译起始位点下游的一段280bp的特异基因片段。将该片段以正、反向分别连接到来源于小麦TAK14基因的548bp内含子片段（NCBIaccessionnumber：AF325198）两侧,从而获得pSK．OsCPK9-RNAi的中间表达载体。进而将其克隆到植物双元表达载体pCAMBIA1301中,构建shRNAi表达载体pCAMBIA．05CPK9一RNAi。经酶切和测序鉴定正确后,利用农杆菌介导转化水稻。通过抗性筛选和标记基因hyg和gus进行PCR鉴定,筛选到20株转基因水稻植株,实时荧光定量PCR分析显示,部分转基因植株OsCPK9的表达受到显著抑制。     

大白菜BrWRKY33基因上游调控序列的克隆及其功能研究

根据大白菜EST和基因组序列,利用PCR技术从大白菜品种龙白二号（Brassica rapa subp.pekinensis cv.LongbaiⅡ）基因组中克隆转录因子基因BrWRKY33起始密码子上游大小1755bp的调控序列。然后,构建5＇端缺失突变体,与gus基因融合,构建植物表达载体。将载体转化拟南芥（Arabidopsis thaliana）哥伦比亚生态型（Columbia ecotype）,进行植物组织GUS化学染色分析。结果表明,BrWRKY33密码子上游-1755～-315区域存在的多个W-box元件可能与该基因表达的负调控相关,-315bp区域含有BrWRKY33基因转录必需的基本元件。对接种软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora subsp.carotovora）后不同时期的植株进行染色,发现该病原菌侵染使转基因植株gus基因表达量增加,表明BrWRKY33基因在植物对软腐病抗性反应中具有一定的作用。     

低温诱导的位点特异性重组植物表达载体构建及小麦转化

选择标记基因的剔除是转基因植物商品化种植的重要基础.为建立小麦(Triticum aestivum)低温诱导的位点特异性标记基因删除体系,本研究以小麦西农928基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得小麦低温诱导表达wcs120启动子,序列分析表明,该序列与GenBank中序列AF031235相比有一段21 bp插入,与AY493570.1序列完全一致.以含有CinH/RS2单向位点特异性重组系统的植物表达载体pXL5513为框架,成功构建了包含有抗旱相关性基因PYL5(pyrabactin-resistance like gene 5)表达框的低温诱导的位点特异性重组植物表达载体pXL5513-fwcs-RDA;并对小麦绵阳19(M19)幼胚愈伤组织进行基因枪转化,1 745块愈伤组织经筛选分化共获得9株转基因植株,经PYL5基因特异引物PCR检测,6株为阳性植株,低温春化处理后经删除引物PCR检测,6株阳性植株初步证实成功删除了选择标记基因.本研究为利用低温诱导的位点特异性重组系统进行小麦无标记基因转化奠定了基础.     

转柽柳金属硫蛋白基因（MT1）烟草的获得及对重金属镉的抗性分析

将柽柳（Tamarix. sp）金属硫蛋白基因（MT1）插入到植物表达载体pBI121，利用农杆菌（Agrobactrium tumefaciens）介导法将MT1导入烟草基因组。对转基因T1植株的卡那霉素抗性分析表明，多数转基因植株后代表现为3:1的分离比例，只有少数转基因植株的抗性分离表现为15:1或不符合孟德尔遗传的分离比例。说明整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因，也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR-Southern检测和Northern杂交分析表明，外源MT1基因已整合到烟草基因组，并且得到了正确表达。转基因植株对重金属镉的抗性比对照显著提高，表现为转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系。     

干旱胁迫下野生大豆水通道蛋白GsPIP2;7功能研究

水通道蛋白（AQPs）是植物中重要的水分转运蛋白，在植物对抗干旱胁迫中发挥着重要功能。为明确野生大豆水通道蛋白在植株抗旱反应中的分子功能，本研究对野生大豆（Glycine soja）中的水通道蛋白的蛋白结构及其在干旱胁迫下的表达模式进行分析，并对筛选的AQPs基因功能进行验证。研究鉴定了野生大豆中69个AQPs蛋白，其中10个在干旱胁迫的高耐野生大豆材料中表达差异达到显著水平。筛选到GsPIP2;7在干旱胁迫后与对照相比显著上调，克隆GsPIP2;7到过表达载体中并侵染转化拟南芥（Arabidopsis thaliana），通过转基因后代筛选获得了稳定表达的T3代转基因拟南芥。与野生型拟南芥相比，转基因植株在干旱胁迫下根系总长度、叶干重、根干重、根冠比和单株叶面积显著增加，过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著提升，丙二醛（MDA）含量显著降低，表现出较强的耐旱能力。本研究结果说明GsPIP2;7对拟南芥耐旱具有正向调控作用，为明确野生大豆耐旱机制奠定了理论基础。     

甘蔗尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGPase)转化拟南芥及转基因植株的生理特性分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)是植物糖代谢的主要参与酶之一,在植物的生长发育过程中起着重要作用。本研究将甘蔗(Saccharum officinarum)UGPase基因cDNA片段连接至载体pBI121,通过BamHⅠ和SacⅠ酶切鉴定及测序验证,结果表明,植物表达载体成功构建;通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的介导,采用浸花法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)。结合卡那霉素抗性筛选和PCR检测,获得了5株T0代转基因植株。对T1代转基因植株进行PCR及Southern blot分析,结果表明,目的基因已成功转入拟南芥中,并且不同的转化植株含有目的基因的拷贝数不同。对T2代转基因植株进行PCR和RT-PCR检测,结果表明,目的基因不仅能在自交系后代中稳定遗传,而且在RNA水平也有表达。同时,对T2代转基因植株的可溶性总糖、蔗糖及淀粉含量进行测定,结果表明,与野生型相比,转基因植株中可溶性总糖含量没有明显的变化,但蔗糖含量有所提高,并且差异明显,比野生型植株提高了50.85%~96.99%,而淀粉含量都较野生型植株的低,降低了9.69%~36.76%。说明UGPase在蔗糖与淀粉的转换过程中起着较为重要的作用,其催化的反应方向影响着组织中这两种产物(蔗糖和淀粉)的分配。     

TMV和PVY外壳蛋白双基因融合干涉及烟草转化

为了降低烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）和马铃薯Y病毒（potato irus Y,PVY）复合侵染对烟草带来的危害,本实验找到TMV—CP和PVY—CP基因部分保守序列,将保守序列进行双基因融合,此双基因即为RNAi的靶序列,用限制性内切酶将双基因从pMD18-T载体上切下,正反向连接到pUCCRNAi载体后,经酶切鉴定后定向连接到含超强启动子的pC2300—35S—OCS表达载体上,利用冻融法将此表达载体导入只含辅助质粒的根癌农杆菌中,构建含靶序列反向重复结构的RNAi双元载体系统,提取转化质粒,经酶切验证鉴定表明TMV和PVY外壳蛋白基因植物表达双元载体构建成功。并转化烟草,获得了3株对TMV和PVY抗性显著提高的转基因烟草。     

植物防卫基因PvPGIP2和TaLTP4的克隆及其对小麦的转化

多聚半乳糖酸醛酶抑制蛋白和脂质转移酶蛋白是植物产生的防卫蛋白,对植物病原真菌具有防御作用。本研究利用同源基因克隆策略和RT-PCR技术,成功克隆了1个菜豆的多聚半乳糖酸醛酶抑制蛋白（PvPGIP2）编码基因和1个小麦的脂质转移蛋白（TaLTP4）编码基因;由于它们在功能上具有协同作用,我们以pAHC25为骨架构建了Pv...     

拟南芥AtHEMA1基因的克隆及其表达载体的构建

为探究AtHEMA1基因转化植物后对叶绿素合成机制的影响,本实验设计特异引物,以拟南芥基因组DNA为模板,采用PrimStar HS DNA聚合酶扩增AtHEMA1基因。将AtHEMA1基因克隆至载体pVCT2101,获得植物表达载体pVCT2298。     

大白菜抗软腐病基因BrWRKY33植物表达载体的构建

利用农杆菌侵染法获得抗软腐病转BrWRKY33基因大白菜,首先要构建植物表达载体。本实验根据BrWRKY33基因的序列及pROK2表达载体的酶切位点设计引物(FN/RN),获得BrWRKY33基因,然后将该基因连接到克隆载体pGEM-TEasy,重新构建了克隆载体T-WRKY。经测序及酶切验证,选取PCR反应中错配率最低的产物,构建了表达载体pROK2-WRKY,并将该表达载体转入到根癌农杆菌EHA105中,并对其转化子进行了鉴定。结果表明,PCR扩增获得目的基因BrWRKY33全长约1443bp,PCR及酶切结果鉴定表明克隆载体T-WRKY已经重新构建成功。表达载体的PCR及BamHⅠ和KpnⅠ双酶切鉴定表明有4个重组子表现阳性,表明目的基因已经插入到pROK2表达载体,表达载体构建成功。PCR鉴定表明表达载体pROK2-WRKY已经转入根癌农杆菌EHA105中。本实验结果将为进一步研究大白菜抗软腐病基因的转化奠定基础。     

人促红细胞生成素基因和AcGFP1共表达真核表达载体的构建及鉴定

摘要：为构建重组人红细胞生成素（hEPO）真核表达载体，应用PCR及人工合成方法获得除第一内含子的hEPO基因组基因，并将其插入载体pIRES2-AcGFP1，成功构建hEPO基因和AcGFP1共表达载体phEPO-IRES-AcGFP1，然后用脂质体法使该载体转染中国仓鼠卵巢细胞（CHO）及山羊成纤维细胞，于转染后48h在荧263光显微镜下观察到绿色荧光。经G418筛选，在荧光显微镜下发现成簇的绿色荧光细胞，说明重组质粒被成功导入细胞并表达AcGFP1，为鉴定hEPO转染成功与否及阳性细胞筛选提供了方便。     

加强Psy基因表达和通过RNAi抑制Lcy基因表达的载体构建

通过基因工程手段加强八氢番茄红素合成酶（Psy）基因的表达和通过RNAi抑制番茄红素β-环化酶（Lcy）基因（该基因是调控番茄红素转化为其他类胡萝卜素的主要的基因）的表达是培育高番茄红素品种的重要手段之一。根据GenBank中拟南芥的Psy基因序列（NM-121729），通过聚合酶链式反应（PCR）从拟南芥的cDNA中扩增出了长1296的Psy基因。根据GenBank中番茄的Lcy基因序列（X86452）和Pds启动子序列（U46919）分别设计特异引物从番茄中扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理，将Lcy基因的长302bp的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段插入到抗Kan的pVCT2020的表达载体中，并通过具有果实特异性特点的启动子——八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子控制该干扰片段的表达，同时将Psy基因在Pds启动子调控下插入到同一载体中，从而构建成了能同时加强Psy基因的表达和抑制Lcy基因表达的植物表达载体。     

GatewayTM系统快速构建番木瓜环斑病毒CP和CI基因的反向重复序列表达载体1

本试验设计了含有attB侧翼序列的引物用于番木瓜环斑病毒的外壳蛋白基因（CP）和运动蛋白基因（CI）扩增。在BP重组酶的作用下,将CP基因和CI基因分别与受体载体pDONRTM221发生重组反应,产生入门克隆。接着,在LR重组酶作用下,将入门克隆与目的载体pHellsgate12发生重组反应,通过平板培养筛选及PCR扩增和酶切反应,获得了含CP基因和CI基因反向重复序列的表达载体。     

乙肝表面抗原基因表达载体的构建及对百脉根的转化

利用PCR成功的从乙肝患者血清中扩增出乙肝表面抗原基因,并构建了含有此基因的植物表达载体pBHB。用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导叶盘法将乙肝表面抗原基因转入百脉根(Lotus corniculatus),从转化植株中提取DNA做PCR检测、Southern杂交,阳性结果验证了目的基因已整合到百脉根的基因组中,转化效率为20%,证实转化的载体真实高效。