利用RNA干扰技术抑制水稻淀粉极限糊精酶基因表达

构建了含极限糊精酶基因片段反向重复结构的RNAi载体,抑制水稻籽粒中极限糊精酶基因表达获得了极限糊精酶基因功能缺失突变体。经酶切及序列测定证实,成功地构建了胚乳特异表达启动子启动的水稻极限糊精酶基因反向重复结构RNAi载体;通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导水稻(Oryza sativa sp.japonica)转化,经PCR及Southern杂交检测,获得28个水稻转基因再生株系;以极限糊精酶抗体对转基因株系胚乳发育期籽粒蛋白质进行Western杂交,并经SDS-PAGE极限糊精酶活性检测,结果显示,该反向重复结构在胚乳发育期表达,减少了极限糊精酶的积累,获得了不同沉默效果的转基因株系。转化株系012的极限糊精酶活性只有野生型的10%,表明该载体可有效地抑制水稻胚乳中极限糊精酶的活性。     

水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体的构建及遗传转化研究

为研究水稻热激转录因子基因OsHsfA7的功能及其在水稻耐热育种方面的应用价值,本文通过构建水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体获得功能抑制变异材料,从反向遗传学进行基因的功能分析。扩增OsHsfA7c DNA3'编码区470bp片段,分别以反向和正向插入到中间载体pBSK连接的GUS片段两侧,然后将得到的RNA干扰片段克隆到改造的植物表达载体p1301M,构建以CaMV35S启动子驱动表达的水稻OsHsfA7基因RNA干扰表达载体。将该载体转入根癌农杆菌EHA105后,采用农杆菌介导法进行了水稻日本晴品种的遗传转化,获得了23株具有潮霉素抗性的转基因植株,其中12株经GUS染色呈蓝色并且DNA检测10株已插入目的片段,RNA检测其中6株OsHsfA7基因的表达水平下降甚至未检出。结果说明本研究构建的OsHsfA7基因RNA干扰载体对该基因表达沉默是有效的。     

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。     

水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的RNAi研究及表达分析

在图位克隆获得目的基因OsCSLD4的基础上,利用Invitrogen公司的Gateway系统将500bp的OsCSLD4基因cDNA编码序列以反向互补的方式插入pANDA35HK,构建了水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的干涉载体pANDAH05。利用农杆菌转化法将干涉载体pANDAH05及对照空载体pANDA35HK分别转化突变体原始亲本日本晴幼胚。转基因阳性植株表型观察结果显示:干涉载体pANDAH05转化日本晴幼胚后,T0代植株出现了类似于突变体1ah137的表型,叶片明显变窄,卷曲程度增加,株高降低;对照空载体pANDA35HK转化日本晴幼胚后,T0代植株仍保持野生型表型;Real-timePCR检测结果显示:日本晴转干涉载体pANDAH05后,目的基因表达量明显降低,干涉强度不同目的基因表达量降低程度不同,研究结果表明目的基因OsCSLD4在水稻叶片形态发育过程中起着非常重要的作用。     

水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特征

通过分析β-葡萄糖醛酸苷酶(β-glucuronidase, GUS）基因产物,对水稻HIGH-TILLERING DWARF1(HTD1)基因启动子在转基因拟南芥中的表达特性进行初步研究。用已构建的含HTD1基因启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,观察该启动子的表达特性。结果表明,在HTD1基因启动子的驱动下,GUS报告基因主要在转基因拟南芥幼苗期的叶片、叶柄、下胚轴以及主根基部的维管组织中表达。     

水稻Rubisco小亚基启动子的克隆及光诱导表达载体的构建

高效特异表达的启动子往往是转基因研究的关键因素。Rubisco小亚基启动子具有光诱导性、组织特异性和高表达的特性,可利用该启动子为转基因研究服务。本文以水稻（Oryza sativa）中花11叶片为材料,根据GenBank所报道的水稻Rubisco小亚基启动子序列,设计特异引物从水稻基因组DNA中扩增得到长度约1600bp的DNA片段,将该片段连接至T载体pMD18-TSimple,测序结果表明该片段序列与GenBank报道序列一致为100%。Plant CARE序列分析表明,该启动子具有12个与光诱导表达相关的元件。为构建光诱导表达载体,将该启动子和植物表达载体pCactF分别以KpnⅠ和XbaⅠ酶切后连接。光诱导表达载体的构建为进一步研究基因功能及利用光诱导表达载体改良作物品质奠定基础。     

水稻抗纹枯病基因OsSeh1的克隆及功能鉴定

为了挖掘抗水稻纹枯病的相关功能基因,本研究从日本晴(Oryza sativa L.spp.japonica,var nippobare)水稻品种中克隆了1个编码核孔蛋白的基因,命名为Os Seh1。该基因与拟南芥中的At Seh1同源,且不同植物物种的Seh1具有相同的保守结构域。Os Seh1蛋白定位于烟草叶片细胞核内。水杨酸和纹枯病病原菌均能诱导水稻Os Seh1的表达,水杨酸诱导48h时Os Seh1表达量达到最高值,约为诱导0h的2倍;而立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)诱导24h时Os Seh1表达量达到最高,为诱导0h的3.5倍。接种纹枯病病原菌15d后,转基因过表达水稻植株比野生型抗性高,而RNA干扰(RNAi)植株比野生型更感病。抗病性显著的T1过表达植株中Os Seh1的相对表达量为6~11,比野生型相对表达量高3~4倍,而感病性显著的RNAi植株中Os Seh1的相对表达量为0.2~0.6,表明Os Seh1的表达水平与水稻对纹枯病病菌的抗性正相关。本研究初步证明了Os Seh1在水稻抗纹枯病中的重要功能,为利用水稻自身基因资源提高纹枯病抗性提供了新思路。     

马铃薯光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的克隆与功能分析

叶片是植物光合作用器官,在能量固定和利用中具有重要作用,研究光诱导型茎叶特异表达启动子的作用元件及其功能对于其调控基因的表达研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究用PCR技术从马铃薯(Solanum tuberosum L.)基因组中分离了光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的1556bp序列,序列分析表明,该片段与已报道的ST-LS1启动子(Gen Bank accession No.X04753.1)有99.68%的同源性,包括参与芽的特定表达和光反应顺式作用元件as-2-box、光效应顺式作用元件G-box等。将该片段与GUS基因融合,构建了植物表达载体pBⅠ121-ST-LS1,应用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得了转基因植株。用qRT-PCR和GUS活性组织染色检测转基因烟草植株,结果表明,在ST-LS1启动子驱动的GUS转基因烟草植株的叶和茎中能够检测到GUS基因的表达,根中则检测不到;对黑暗、恒温光照培养、自然光条件处理20d后的转基因植株分析表明,在黑暗处理的转基因植株中GUS基因无表达,而在自然光条件处理转基因植株的叶和茎中GUS基因的表达高于恒温光照培养的转基因植株。结果可为应用基因工程改良农作物品种提供理论和应用依据。     

水稻rbcs基因启动子的克隆及结构功能分析

利用PCR法克隆了水稻日本晴来源的核酮糖-1、5-二磷酸羧化酶小亚基基因（rbcS）5’上游调控区，命名为Posrbcs。将Posrbcs与gus基因融合，并通过农杆菌介导转入水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性进行定性与定量分析，结果表明，Posrbcs启动子可驱动gus基因在转基因水稻植株的叶片、叶鞘、茎杆及颖壳中特异性表达，在胚乳中不表达。然后构建不同长度片断的Posrbcs的5’端缺失体，分别与gus构建融合基因，转入水稻中。对转基因植株GUS活性定量分析结果显示， Posrbcs片段愈短，GUS活性愈低；进一步的光诱导试验结果显示，光能明显提高gus基因表达活性，并且随着Posrbcs片段缩短，Posrbcs中的I box、GT1结合位点、GATA box、T box 等光诱导相关元件的缺失会造成在不同时间段的光诱导活性降低以及光诱导表达时间后移。凝胶阻滞试验证实Posrbcs序列中的这些光诱导相关元件有相应的核蛋白的结合。     

水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。     

向日葵种子特异性启动子Ha ds10G1的克隆及其功能验证

利用PCR技术从向日葵基因组DNA中克隆了Lea蛋白基因家族中Ha ds10 G1基因上游1414bp的调控序列，序列分析表明-1—1414bp与报道序列同源性为100%，将其与GUS基因融合构建植物表达载体后，通过农杆菌介导法转化烟草NC89，PCR扩增初步证明目的片段已整合到烟草基因组中，转基因植株的GUS活性检测表明，在茎、叶中无GUS活性，GUS活性只存在于种子中，因此，Ha ds10 G1启动子具有种子特异性的功能。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因 (X86452) 及Lyc-ε基因 (Y14387) 设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302 和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302 和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301 (AF234316) 克隆出gusA基因长度为168 和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因(X86452)及Lyc-ε基因(Y14387)设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301(AF234316)克隆出gusA基因长度为168和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

OsCRY2基因抑制表达对水稻主要农艺性状的影响

利用已公布的水稻OsCRY2基因序列设计引物,扩增部分基因片段,成功构建了ihpRNA植物表达载体pSC1301-347-OsCRY2,并通过农杆菌介导法将OsCRY2干扰片段导入水稻获得了转基因植株。根据转基因植株主要农艺性状的表现,分析了该基因的功能。结果表明,抑制OsCRY2基因表达会强烈延迟水稻开花与成熟;转基...     

蓖麻细胞色素P450基因片段的克隆及RNAi表达载体的构建

采用PCR方法克隆了蓖麻细胞色素P450基因的正反2个片段。正向片段长为525个碱基,反向片段长为421个碱基。经测序分析,得到的正向基因片段和反向基因片段与GenBank上的蓖麻细胞色素P450基因（XM₀02525863.1）的碱基同源性分别为98.85%和99.51%。利用载体pHANNIBAL和限制性内切酶将正反2个片段连接成具有发夹结构的中间载体pHAN-P450S-P450A,然后将中间载体和表达载体pBI-121连接,构建了P450基因的RNAi植物表达载体,为利用RNA干扰抑制P450基因表达的研究奠定了基础。     

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。     

TMV、PVM和CMV干扰载体构建及对人参果遗传转化

人参果是以营养器官繁殖为主的多年生草本植物,连年种植易造成多种病毒病积累。为了寻求一种能同时抵御多种病毒病的方法,本试验以危害人参果的3种主要病毒为研究对象,根据GenBank中烟草花叶病毒(TMV)P126基因、马铃薯M病毒(PVM)CP基因和黄瓜花叶病毒(CMV)2b蛋白基因序列,利用E-RNAi网站提供的分析软件,筛选出含有较多有效小干扰RNA[siRNA,19 nt]的长dsRNA(Long dsRNA)片段作为RNAi的靶序列。用重叠延伸PCR方法将三个靶标片段融合在一起,构建了一种具有内含子(intro)的反向重复结构和嵌合基因的植物RNAi表达载体pCEIHFR。将pCEIHFR通过冻融法导入农杆菌LBA4404并转化人参果,经过草甘膦筛选和PCR检测,确认其中的24株为转基因阳性植株。     

番茄ACO基因的克隆及其RNAi对乙烯释放的抑制

筛选番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗cDNA文库获得与番茄抗性相关的克隆E11,设计引物,利用RT-PCR方法从受到病原侵染的番茄叶片中获得长1018bp的候选片段,同源性分析发现该片段与其它作物上发表的ACO基因序列高度同源,同源率83%～99%,推断该基因为番茄ACO基因家族的新成员。在此基础上,用BP克隆的方法构建该基因的RNA干涉(RNAi)载体pD311,对番茄进行遗传转化,获得卡那霉素抗性植株27棵,分子检测证实外源片段成功导入番茄基因组中。对获得的转基因植株的乙烯生成量测定结果表明,RNAi结构的导入大大抑制了内源ACO基因的表达,从而导致乙烯的生成大大降低。     

水稻品种日本晴粳稻组培培养基的筛选及转稻瘟菌蛋白激发子基因植株的获得

采用B6、MS和NB 3种培养基,以粳稻(Oryza sativa ssp.japonica)品种日本晴的成熟胚为受体材料进行组织培养,比较了3种培养基的效果.结果表明,在3种培养基中,NB培养基对愈伤组织的诱导效果最好,转化效率最高,最适合于日本晴成熟胚的组织培养.在此基础上,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)导转化法将稻瘟菌蛋白激发子基因pcmG1导人日本晴基因组,获得了转基因水稻植株.PCR、Northern blot和Western blot分别证实了pcmG1基因的整合、转录和表达.遗传分析表明,外源基因在转基因日本晴后代中的分离符合3:1的理论比例.     

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。