大豆叶绿体转化载体pJY系列的构建及其转化研究

杂交大豆是我国具自主知识产权的科研成果，具有广阔的应用前景。为解决杂交大豆制种过程中不育系易与保持系混杂的问题，我们开展了大豆叶绿体转基因的研究，目的是通过转基因的方法在不育系的细胞质中，植入筛选标记基因，以区分不育系和保持系。根据已发表的大豆叶绿体序列（GenBank X07675）设计引物，用PCR方法获得两段大豆叶绿体同源重组序列LHRR和RHRR，克隆到质粒pUC19中，并将来源于质粒pTF102的壮观霉素抗性基因aadA克隆到两段同源重组序列之间，以构建大豆叶绿体转化表达载体pJY01。 aadA基因的启动子Prrn和终止子psbA基因3’序列，分别从烟草叶绿体基因组中扩增而来。在此基础上，我们还将草丁膦抗性基因或绿色荧光蛋白与GUS的融合蛋白基因克隆到该载体上，得到pJY03与pJY04，并初步应用于烟草的叶绿体转化，获得了具壮观霉素抗性的绿色愈伤和幼苗，PCR扩增出aadA基因的条带，并在激光共聚焦扫描下检测到GFP的表达，由此证实了这一实验思路的可行性，为后期大豆叶绿体转化工作的顺利进行打下了良好的基础。     

PHAs合酶phaC2基因转化烟草叶绿体的研究

中长链羟基脂肪酸聚酯 (medium-chain-length-PHAs, mcl-PHAs) 属于微生物聚酯。Ⅱ型PHA合酶是mcl-PHAs生物合成途径中的关键酶。将编码Ⅱ型PHA合酶的基因phaC2与水稻(Oryza sativa )叶绿体psbA基因的启动子和终止子构建表达盒(RpsbA-pro-phaC2-RpsbA-ter)，连同壮观霉素抗性基因aadA表达盒(prrn-aadA-TpsbA-ter)一起克隆进烟草叶绿体基因组同源片段rbcL和accD中，构建了烟草叶绿体转化表达载体pTC2。基因枪法转化烟草(Nicotiana tobacum L.)叶片，获得具有壮观霉素抗性的转基因烟草。对T0代和T1代转基因植株的PCR和Southern blot鉴定结果表明, 外源基因确已整合进烟草叶绿体基因组中，T1代转基因植株已达同质化。RT-PCR分析结果证实phaC2基因已在转录水平上表达。转基因植株的正反交试验证明外源基因在转基因后代中遵循母性遗传规律，不存在转基因的花粉漂移现象。通过叶绿体遗传转化, 实现中长链羟基脂肪酸聚酯合成关键酶基因phaC2在烟草叶绿体基因组中的稳定转化。     

莴苣叶绿体转化体系的初步建立

作为人们广泛食用的叶用蔬菜,莴苣(Lactuca sativa L.)一直被科学家认为是一种理想的植物生物反应器平台。本研究首先以生产上常用的两个莴苣品种美国大速生(Grand Rapid)与香港玻璃生菜(Hong Kong Glass)的叶片为外植体,放置在添加不同激素成分的培养基中诱导再生小芽,在生根培养基上生根后即建立了组织培养再生体系;依据两个莴苣品种在不同培养基中的诱导再生率、出芽效率和生根率,确定表现较好的品种美国大速生作为后续叶绿体遗传转化外植体的供体。其次,根据莴苣叶绿体基因组16S-trnI-TrnA-23S区域的序列,设计特异引物,利用PCR扩增技术获得上述区域的部分片段,并作为同源重组序列插入T载体中;在同源重组序列中的Ecl136Ⅱ酶切位点处,插入带有绿色荧光蛋白基因(gfp)和aadA抗性筛选基因的化学合成表达框,构建适合莴苣叶绿体转化的特异表达载体PTLE,其中表达框内为gfp基因,壮观素酶抗性基因(aadA)具有壮观霉素和链霉素抗性。最后,利用基因枪轰击法将PTLE载体转化到莴苣叶绿体基因组中,在含有30 mg/L壮观霉素的培养基中进行两轮抗性筛选后,PCR分子检测和绿色荧光观察证明:获得的莴苣叶绿体转化植株仍处于杂合状态,还未达到完全同质化的程度。上述研究结果表明,已经初步建立了莴苣叶绿体的遗传转化体系,为进一步获得同质化纯合体和后续的植物生物反应器研究与开发提供了基础资料。     

抗草甘膦EPSPS转基因棉花的研究

林敏教授课题组从具有草甘膦抗性的荧光假单胞菌G2中克隆了EPSP合酶基因aroAG2，根据aroAG2的氨基酸序列，按照双子叶植物偏爱密码子人工合成aroAG2M基因。我们利用aroAG2M基因和Impactvector1.4，构建了以菊花Rubisco启动子和叶绿体信号肽驱动aroAG2M基因高效表达的植物表达载体Pim1.4-epsps-plus，以农杆菌介导法转化烟草，转基因烟草经PCR和Southern检测，证明外源基因已整合到基因组中，转基因烟草具有草甘膦抗性。以花粉管通道法转化棉花，经草甘膦抗性筛选得到T1代转基因棉花3株，转基因棉花的PCR和Southern检测结果均为阳性，说明目的基因已通过花粉管通道法导入棉花。     

pBI121-Lyz-GFP表达载体的构建及其在和田苜蓿愈伤组织中的转化

将绿色荧光蛋白(GFP)基因片段插入到pBIl21-Lyz多克隆区,构建了重组表达载体pBI121-Lyz-GFPo经Sma Ⅰ与BamH Ⅰ双酶切和PCR验证重组质粒,均能得到约750 bp的目的片段,通过进一步测序证明,GFP基因已成功地连接到pBI121-Lyz中,且重组质粒连接方向正确.利用冻融法将重组质粒导人根癌农杆菌(Agrobactcrium tumenfaciens)LBA4404,用叶盘法转化和田苜蓿(Medicago sativa L.cv.Xinjiang Daye),筛选出具有卡那霉素抗性的愈伤组织,经PCR扩增和荧光显微镜检测证明,重组基因已成功地转化到和田苜蓿愈伤组织中.     

pBI121-LyrZ-GFP表达载体的构建及其在和田苜蓿愈伤组织中的转化

将绿色荧光蛋白（GFP）基因片段插入到pBI121-Lyz多克隆区,构建了重组表达载体pBIl21-Lyz-GFP。经SmaⅠ与BamHⅠ双酶切和PCR验证重组质粒,均能得到约750bp的目的片段,通过进一步测序证明,GFP基因已成功地连接到pBI121-Lyz中,且重组质粒连接方向正确。利用冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌（Agrobacterium tumenfaciens ） LBA4404,,用叶盘法转化和田苜蓿（Medicago sativa L. cv. Xinjiang Daye）,筛选出具有卡那霉素抗性的愈伤组织,经PCR扩增和荧光显微镜检测证明,重组基因已成功地转化到和田苜蓿愈伤组织中。     

pBI121-Lyz-GFP表达载体的构建及其对和田苜蓿愈伤组织的转化

利用分子克隆技术,将GFP基因片段插入到pBI121-Lyz多克隆区,构建了重组表达载体pBI121-Lyz-GFP。经SmaI与BamHI双酶切和PCR验证重组质粒,均能得到约750bp的目的片段,通过进一步测序证明：GFP基因已成功连接到pBI121-Lyz中,且重组质粒连接方向正确。利用冻融法将重组质粒导入农杆菌菌株LBA4404,用叶盘法转化和田苜蓿,筛选出具有卡那霉素抗性的愈伤组织,经PCR扩增和荧光显微镜检测证明重组基因已成功转化到和田苜蓿愈伤组织中。     

油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体的构建

根据拟南芥叶绿体基因组序列设计PCR引物,从我国甘蓝型油菜栽培品种F4叶绿体基因组中克隆了长度为1.5kb的trnI和trnA2个基因序列,核酸序列分析表明它们与拟南芥基因的同源性高达94%和99%,这两个克隆的油菜叶绿体基因组序列trnI和trnA被用于构建叶绿体定点整合表达载体。利用烟草叶绿体基因强启动子Prrn和终止子TpsbA,以及筛选标记基因aadA和目的基因HSA,构建了多顺反子表达盒Prrn-aadA-HSA-TpsbA,将表达盒置于油菜叶绿体trnI和trnA序列之间,最后构建成油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体pIPaHTA。酶切鉴定及序列分析证实,构建的表达载体具有预期的调控元件及结构,这为后期油菜叶绿体转化体系的建立奠定了基础。     

山定子遗传转化体系的优化

为了优化山定子(Malus baccata)遗传转化体系,利用DNA重组技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)克隆到植物表达载体pBI121中,得到新型的重组质粒pBI121-eGFP。重组pBI121-eGFP质粒在根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105介导下转化山定子。结果表明,叶片切块后振荡侵染5~8min,共培养3 d,之后用含有500 mg/L Cef的MS液体清洗后转移到含有300 mg/L Cef的筛选培养基中,同时卡那霉素的筛选浓度由5 mg/L加大到20 mg/L时,获得的转化效率较高。对体系优化过程中获得的7株抗性苗进行了PCR检测、RT-PCR分析、绿色荧光现象观察及荧光蛋白信号分析,结果显示,其中6株抗性苗PCR检测呈阳性,3个eGFP基因表达量较高的转基因株系T1、T3和T6的绿色荧光现象较强,且具有较高的荧光蛋白信号。荧光检测与分子检测结果基本一致,从而可以利用绿色荧光直接检测转基因植株,达到优化山定子遗传转化体系的目的。     

含粘质沙雷氏菌几丁质酶SchiA基因的植物转化质粒pBGll12构建和水稻遗传转化

将一个2．8kb的CaMV35S启动子／SchiA编码区／Nos终止区融合基因插入到植物转化载体pCAMBIAl301的多克隆酶切位点,得到1个14．6kb的新植物转化质粒pBGlll2,用花器介导法转化水稻(Oryza sativa),经PCR检测,初步证实已将目的基因整合到受体植物的基冈组中。一部分转基因T3代潮霉素抗性阳性植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani)和稻瘟病(Pyricularia oryzae)的抗性较非转化对照增强。RT—PCR表明抗病性植株为阳性,而不抗病的植株为阴性。将RT—PCR产物测序后,用BLAST软件分析序列可知,该序列为细菌几丁质酶基因核苷酸序列而不是植物几丁质酶基因的核苷酸序列。T4代转基因水稻的几丁质酶活力高于对照未转基因植株,表明转入的外源几丁质酶基因能正常表达。     

草莓遗传转化研究进展

草莓是一种重要的小型浆果,近年来育出很多优良品种,种植面积逐渐扩大。然而仍有很多因素限制了草莓生产的发展。基因工程技术为植物育种、种质资源开发利用等领域开辟了新的途径,可以获得常规育种难以或无法得到的新类型。本文综述了近年来国内外在草莓抗病虫、抗逆、抗除草剂、品质特性、耐贮运性等基因工程的研究进展以及基因型、试管苗生理状态、共培养时间、侵染时间和菌液浓度、抗生素等因素对草莓遗传转化的影响。对草莓转基因研究中存在的主要问题和今后的研究方向及应用前景进行了探讨。     

根癌家杆菌介导的玉米遗传转化体系的建立

用根癌农杆菌菌株LBA4404（pTOK233)转化多种基因型的玉米幼胚。幼胚与农杆菌共培养3d后，检测到了GUS基因的瞬时表达。利用GUS基因的瞬时表达对农杆菌转化玉米的条件进行了优化，共培养后的幼不经含潮霉素的培养基筛选培养两个月后，获得了多种基因型的抗性愈伤组织。其中综3自交系的抗性愈伤组织分化出植株，P9－10、综3自交系R0结实得到后代。Southern杂交分析证实了霉素基因在玉米自交系P9－10基因组中的整合，建立了农杆菌介导的玉米遗传转化体系。     

城市公园节约型改造研究

建设部于2006年提出了建设节约型城市绿地的号召,在此基础上,就当前城市公园改造过程中出现的浪费现象,以可持续发展战略为理论依据,总结出适合国内城市公园节约改造的方法,以期为城市绿地建设提供参考。     

土壤有机态Cd转(活)化的影响因子及其综合作用

为实现重金属污染土壤的修复 ,本文讨论了土壤有机态Cd转 (活 )化的影响因子及其综合作用。根据统计学的判别分析发现 :EM菌为其主导影响因子 ,而非以往形态转化研究中所说的pH ,其作用机制可能主要是生物降解 ;就影响因子的综合作用效果而言 ,在有机态Cd向活化态Cd转化中 ,有效的处理组合是随着土壤 pH的改变而变化的 :pH 6.5时 ,以EM菌 1%、C/N 2 0为最佳。pH 7.0时 ,以EM菌 1%、C/N =3 5为最宜。pH 7.5时 ,EM菌 3 %、C/N =3 5才最适 ;本研究条件下有机态Cd减少和活性态Cd增加的协同转化率为 11.5 %。本研究为重金属污染土壤的修复提供了重要的理论依据     

根癌农杆菌介导的蓝猪耳遗传转化

报道了根癌农杆菌（Agrobacterium tumifaciens）介导的蓝猪耳（Torenia foumieri）遗传转化的方法。筛选蓝猪耳转化芽的最适卡那霉素（Kan）浓度为400mg／L；以稀释10倍的菌液浸染叶盘10～20min，固体共培养基（含20μmol／L乙酰丁香酮）上23℃共培养7～8d可获得转化芽诱导率27．2％；16h光照，8h黑暗是较理想的共培养光周期；茎段作为外植体，其转化芽诱导率要高于叶盘的转化芽诱导率，而且其转化芽比叶盘的转化芽健壮；1／2MS＋100mg／L Kan＋0．5mg／L IAA是比较理想的生根培养基。实验结果表明，根癌农杆菌介导的蓝猪耳转化获得了抗性再生植株，转化率为24．1％。     

胸腺肽基因对胡萝卜的遗传转化

胸腺肽(thymosin)是一种由胸腺分泌的促进淋巴细胞合成和成熟的多肽激素,对于淋巴系统的发育和维持免疫系统的平衡起重要作用(李金屏,1999;张符光和刘佃辛,1996)。市场上广泛使用的胸腺肽主要是从小牛胸腺和猪胸腺中提取制备的。从小牛胸腺和猪胸腺中进行胸腺肽的提取,生产成本     

Transformation of unsymmetrical dimethylhydrazine in soils

The transformation of unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH, a propellant component) applied at a rate of 240 g/kg to different soils was studied. The kinetic regularities of a decrease in the UDMH concentration and the accumulation of its transformation products leached out from dry and wet soils were investigated 3, 10, 30, and 90 days after its application. As the UDMH enters the soil, it vaporizes, and the elevated moisture of the soils promotes an increase in the pollutant’s concentration at the initial moment; then, the concentration differences become leveled to the end of observation. It was also shown that the higher the organic matter content in the soil, the higher the UDMH concentration. However, at the end of the observations, on the 90th day, the total UDMH concentration did not exceed 0.5% of its initial content. In order to explain the UDMH behavior in the soils, one should take into account the existence of different forms of this substance and the changes in their ratios with time. The main portion of UDMH retained by the soil in the free form is transformed during the first few days. The products of the UDMH transformation, such as 1-methyl-1,2,4-triazole, formic acid dimethylhydrazide, dimethylguanidine, and dimethylamine are formed in considerable amounts, and their concentrations should be controlled in places of UDMH spills on soils.     

玉米优良自交系综3、综31的转化研究

以生产上广泛应用的玉米自交系综3、综31和P9－10为培养材料，设计多种培养基进行实验。结果表明：培养基D、P比较适宜这3种自交系愈伤组织的诱导。通过改良培养基成分，使其适宜愈伤组织诱导，继代和植株再生。在此基础上，用基因枪法将外源Bt基因导入幼胚和愈伤组织，再生植株的PCR、PCR Southern检测和总DNA Southern杂交结果显示，外源基因确已整合到玉米自交系综3、综31的基因组中，为抗虫育种工作奠定了一定的基础。     

银耳遗传转化标记

银耳是一种著名的食用菌，又是一种重要的药用菌，即可以大量人工栽培，又可利用其无性型(芽孢)进行发酵生产，如果能作为生物反应器将有特殊的优势。但是，银耳的基础研究甚少，目前还没有遗传转化及其相关报道。本实验对银耳的遗传标记进行了初步研究，以期对银耳转化载体选择和构建提供依据。