Expression Pattern of Ａ Recombinant Phloem-specific Promoter from Pumpkin in Transgenic Potato Plants

以本实验室构建的重组南瓜(Cucurbita moschata)韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBdENP。利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化马铃薯(Solanum tuberosum)品种Favorita，经过抗生素筛选，共获得转pBdENP和对照pBI121的抗卡那霉素马铃薯再生植株106株。通过PCR初步筛查，筛选出65株为转基因阳性植株。通过Southern blot对部分植株进一步分析,确证外源gus基因已经插入到转基因马铃薯植株的基因组中，插入拷贝数在1个或2个以上。对这些转基因马铃薯植株进行GUS染色结果表明, dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动gus基因的表达，前者仅在马铃薯的韧皮部内特异表达，而CaMV35S启动子驱动的gus基因为组成型性表达。GUS酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动gus基因表达水平没有明显区别。以上结果证明dENP启动子驱动的外源基因在马铃薯中也具有韧皮部特异而高效表达的特征，从而可用于马铃薯抗病、抗蚜虫转基因研究。     

转基因植物中CaMV35S和tNOS元件的4种定性PCR检测方法的比较

花椰菜花叶病毒35S启动子(promoter of Cauliflower mosaicvirus 35S,CaMV35S)和胭脂碱合成酶基因终止子(terminator of nopaline synthase gene,tNOS)是转基因产品筛选检测中的首选参数,日常检测中发现,个别标准中用于筛选检测这两种元件的引物存在非特异性扩增和灵敏度差的问题。本研究收集了国内外标准中常用的扩增片段分别为195、165、147和123 bp的CaMV35S和扩增片段分别为180、172、165和118 bp的tNOS各4对引物,应用普通PCR和实时荧光(Real-time)PCR方法,对8对引物的特异性、灵敏度及在加工品中的扩增性进行了测试和适用性评价。结果表明,CaMV35S 165和147 bp引物具有很好的特异性,灵敏度高,在不同的加工品中也表现出强的检测能力,筛选检测效果最佳;195bp引物扩增性稍差,且经常出现非特异性扩增;123bp引物较其他引物扩增弱且扩增不稳定。tNOS 172和165bp引物具有很好的特异性,灵敏度高,在不同的加工品中也表现出强的检测能力,筛选检测效果最佳;180bp引物扩增性较差,且易出现非特异扩增;118bp引物较其他引物扩增弱且扩增不稳定。本研究通过普通PCR和实时荧光(Real-time)PCR对不同国标中出现的引物进行适用性评价,为转基因产品的检测监管提供可靠技术依据。     

花药特异嵌合启动子的构建及雄性不育转基因拟南芥的获得

为了克服TA29／Barnase转基因雄性不育植物的温度敏感性，在TA29启动子上游串联了CaMV35 S启动子，同时在CaMV35 S启动子上游串联一个调节序列antherbox，构建成嵌合启动子antherbox-CaMV35 S-pTA29。该启动元件调控的GUS基因瞬间表达实验表明它是花药颈毡层特异的启动子。这个启动元件及其调控下的barnase基因构建植物表达载体转化，拟南芥菜，获得了雄性不育的转基因植株。     

植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros的构建及其在草莓上的验证

为了研究多基因互作,减少多次转化的不确定性,本研究在花青素合成调节基因del(delila)和ros(rosea1)的上下游分别引入CaMV 35S启动子和nos终止子,以pBI121-del和pCAMBIA1301-ros做中间载体,并利用BamHⅠ和BglⅡ产生相同4碱基末端的片段,在连接酶的作用下将CaMV 35S启动子分别驱动的del和ros基因构建在同一个植物表达载体pCAMBIA2301上,利用所构建的载体pCAMBIA2301-delros通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导的方法转化草莓(Fragaria ananassa Duch.),并进行PCR检测,获得转基因草莓。通过组织观察发现,转基因草莓的根和叶的颜色变成红紫色;实时RT-PCR分析表明,在转基因草莓中花青素合成的结构基因花色素合成酶(anthocyanidinsynthase,ANS)、查尔酮异构酶(chalcone-flavanone isomerase,CHI)、查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)、二羟黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)、黄烷酮-3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和类黄酮-3-O-葡糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glcosyl-transferase,UFGT)在转基因株系中的表达均上调,这也进一步证实通过该方法构建的植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros可以用来转化植物。本研究结果表明,植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros成功构建,为多基因植物表达载体的构建提供了一种思路,也为在植物体内同时研究多个基因的互作提供借鉴。     

苹果异戊烯基转移酶基因启动子调控特性研究

异戊烯基转移酶(IPT)是细胞分裂素合成途径的第一限速酶,过表达苹果MdIPT3a的转基因烟草表现出典型的细胞分裂素特异的生长表型,可作为苹果同源转基因的潜在筛选标记。为阐明MdIPT3a自主启动子对基因表达的调控作用,本试验克隆了富士苹果MdIPT3a基因上游启动子序列,分别构建不同长度的MdIPT3a启动子驱动GUS基因的植物表达载体,以CaMV35S驱动GUS基因的表达载体作为对照,遗传转化烟草W38,并对转基因植株进行GUS定性和定量分析,探讨不同长度的MdIPT3a启动子对GUS表达的影响。结果表明,转基因植株的各组织均有GUS染色,不同长度的MdIPT3a启动子均能驱动GUS基因表达,最小的有效启动子长446 bp,且含MdIPT3a启动子的转基因植株GUS表达水平显著低于含35S启动子的对照植株。本试验结果为MdIPT3a的同源转基因技术研究提供了一定的理论参考。     

农杆菌介导的CFL(Cucumber-FLO-LFY)基因遗传转化大岩桐

建立和优化了农杆菌(A grobacterium tumefaciens)介导的大岩桐(Sinningia speciosa)遗传转化方法,司时将CFL(Cucumber-FLO-LFY)基因转入大岩桐中,期望获得提早开花的转基因植株.采用双酶切法将CFL基因连接到质粒载体pCAMBIA13011上,得到具有CaMV35S组成型启动子的植物表达载体pCA-CFL.以大岩桐无菌苗叶片为材料,进行潮霉素(hygromycin,Hyg)浓度梯度培养,确认20mg/L hyg为筛选压.采用超声波处理、农杆菌液浸泡等多种方法进行大岩桐转基因,GUS检测结果表明,超声波处理10 s的方法转化效率最高.转化后的叶片进行诱导培养并经过2轮Hyg筛选后,获得一批Hyg抗性再生植株.进一步用PCR、斑点杂交检测发现,CFL基因已整合到大岩桐基因组中.将转基因大岩桐移栽到盆中并在长日照的环境下生长直至开花.经分析表明,超过71%的转基因大岩桐比野生型提早26～32 d开花,且大部分的转基因植株不形成侧枝而是直接在顶端成花.研究结果提示,CFL基因和LEAFY(LFY)基因在功能上是同源的.     

基因芯片检测转基因油菜

在设计转基因油菜(Brassica napus)的基因芯片检测方法时，根据油菜中所转入的外源基因，选择了CaMV35S启动子、FMV35S启动子、Nos终止子、Bar基因、Barnase基因、Barstar基因、EPSPS基因、GOX基因、PAT基因和内源基因Fbp等设计了引物对与探针，并制备了寡核甘酸芯片，通过多重PCR对样品核酸进行扩增和荧光标记后，将PCR产物与芯片杂交，检测油菜样品中所含的外源基因。结果表明，实验有较好的特异性和重复性，在检测低含量的转基因油菜时灵敏度可达到0．5％。由于采用了多重PCR和芯片的多基因并行杂交的技术，一次可同时检测10个基因，在检测多品种混合的转基因油菜商品时具有独特优势。     

植物表达载体构建和转基因烟草抗除草剂及耐盐性的分析*

利用基因重组,将来自于拟南芥（Arabidopsis thaliana)的发生单个碱基突变的als基因插入含有AtNHXI1基因的质粒pCAMBIA1300中,由CaMV35S启动子分别启动AtNHX1和als的表达,得到了兼有除草剂抗性基因和耐盐相关基因的植物表达载体。用烟草叶盘转化法获得了转基因植株。Southern杂交检测表明,外源基因已经整合到烟草(Nicotiana tobacum)基因组中。抗性测定发现,转基因植株除草剂抗性至少提高了1000倍,而耐盐性提高了约1．0％NaCl浓度,即带有同样启动子的不同外源基因赋予转基因植株的抗性程度有明显差异。     

一个新的马铃薯patatin classⅠ基因的cDNA在烟草中的表达及其酶活性

将马铃薯(Solanum tuberosum)块茎特异蛋白patatin class Ⅰ基因cDNA与CaMV 35S启动子融合,构建了植物表达载体pBSSP.用电激法将表达载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404,然后转化烟草(Nicotiana tabacum)叶片获得再生植株.经PCR、PCR-Southem、Northern杂交和蛋白质检测,证明patatin class Ⅰ基因cDNA已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达.酯酰水解酶(lipid acylhydrolase,LAH)活性分析显示,转基因烟草植株的叶片中LAH活性明显提高.     

Leafy启动子控制下5-烯醇式丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合酶基因(CP4EPSPS)的表达增强芽对草甘膦的抗性

抗草甘膦基因在转基因植物体内持续高效表达,不但增加植物代谢压力,有的甚至改变植物形态造成植物的生长发育畸形。为了减少转基因植株的代谢负担和能源浪费,从拟南芥菜(Arabidopsis thaliana)基因组中克隆了Leafy组织特异性启动子替代CaMV35S启动子,用其驱动改造后加二磷酸核酮糖羧化酶(rubisco)小亚基引导肽的5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合酶(CP4EPSPS)基因,同时调控报告基因gus的编码区构建植物表达载体p3300-Leafy-gus和p3300-Leafy-CP4EPSPS,嵌合基因经农杆菌(Agrobacterium)介导转化烟草。稳定表达后经GUS组织染色分析表明,Leafy驱动的gus表达仅局限在植物茎尖和幼叶部分,转基因植株成熟的叶片、茎部和根系均未能检测到GUS活性。草甘膦试验分析表明,Leafy驱动的CP4EPSPS的转基因植株幼芽部位有草甘膦抗性。结果表明,Leafy启动子驱动CP4EPSPS表达增强植株芽端对草甘膦的抗性。     

通用型植物表达载体pCamE的构建及功能验证

为了探索通用型植物表达载体的快捷构建,本研究通过PCR克隆、酶切连接和PCR扩增获得CaMV 35S启动子序列及pUC19多克隆位点部分限制性内切酶位点和NOS终止子,构建成完整的表达组件,并将该组件插入pCAMBIA1300的多克隆位点,构建成通用型植物表达载体pCamE(GenBank登录号:JX841315)。pCamE表达组件的启动子上游、多克隆位点和终止子下游分别含有4、8和3个单拷贝限制性内切酶位点,利于外源基因的克隆和插入以及对载体启动子或终止子的修饰和更换。以绿色荧光蛋白基因(enhanced green fluorescent protein,eGFP)为报告基因,分别构建了表达载体pCam::GFP、pCam::SalGFP和pCam::DAHPS-GFP,转化洋葱(Allium cepa L.)表皮细胞和拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),绿色荧光蛋白(GFP)和融合蛋白DAHPS-GFP在洋葱表皮细胞中均成功稳定表达;在pCam::GFP转基因拟南芥株系的根、根尖、根毛、茎表皮毛、幼叶基部、叶柄微管组织和未成熟花药等组织均能观察到强烈的绿色荧光。表明,植物表达载体pCamE是可将不同目的基因与植物染色体整合并稳定遗传的通用型植物表达载体,不受外源片段大小及插入位点的影响,具有经济实用、适用广泛、操作简便和外源基因在转基因植物中遗传稳定且正常表达等特点。该载体可用于不同基因和不同功能表达载体的快捷构建,为植物的遗传转化和基因功能研究提供了新的通用型基因表达载体工具。     

一个新的马铃薯patatin classⅠ基因的cDNA在烟草中的表达及其酶活性

摘要：将马铃薯(Solanum tuberosum )块茎特异蛋白patatin classⅠ基因cDNA与CaMV 35S启动子融合，构建了植物表达载体pBSSP。用电激法将表达载体导入根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）LBA4404，然后转化烟草(Nicotiana tabacum )叶片获得再生植株。经PCR、PCR-Southern、Northern杂交和蛋白质检测，证明patatin classⅠ基因cDNA已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。酯酰水解酶（lipid acylhydrolase, LAH）活性分析显示，转基因烟草植株的叶片中LAH活性明显提高。     

三个韧皮部特异性启动子在转基因烟草中表达的比较研究

用共整合的luc基因校正嵌合gus基因表达活性的方法对3个韧皮部组织特异性启动子在转基因烟草中的表达进行了比较，用杨树树皮储藏蛋白基因启动子（BP）、竹节花黄斑驳病毒启动子（CP）、笋瓜韧皮部蛋白2基因启动子（SP）以及CaMV35S启动子（35SP）构建了含有启动子-gus以及35SP-luc两类嵌合报告基因的植物表达载体，并通过农杆菌介导法转化了烟草植株，GUS活性的组织化学定位结果表明，3个启动子皆驱动gus报告基因在转基因烟草的叶、叶柄和茎的韧皮部组织中特异地表达，BP和SP在烟草根部是组成型的，通过比较转基因植株的校正GUS活性，确定了3个启动子的相对活性为BP和CP的活性相近，而SP约为CP的84%，结果表明BP和SP是韧皮部组织特异性的强启动子。     

转防治软腐病基因拟南芥的获得及其抗病性研究

AHLs是细菌群体感应中的关键信号分子,参与包括导致作物软腐病的胡萝卜软腐欧文氏菌在内的许多植物病原菌致病因子的表达。AHL内酯酶能降解AHLs使其达不到临界浓度,从而阻断了病原菌的致病过程。将克隆到的AHL内酯酶基因SS10置于CaMV 35S启动子下构建双元载体,通过根癌农杆菌介导转化拟南芥。通过抗性筛选和分离比获得纯合转基因植物种子,进行了PCR及RT-PCR鉴定,证明目的基因在转基因拟南芥中整合并表达。初步抗病性实验表明,部分转基因植株具有显著的抗软腐病能力。     

草莓乙烯受体FaEtr1和FaErs1基因的克隆及其反义表达载体的构建

在已报道的FaEtr1和FaErs1基因序列的基础上,设计特异引物,分别克隆草莓(Fragaria ananassa)乙烯受体FaEtr1基因580bp部分特异序列和FaErs1基因445bp部分特异序列,将上述2个片段分别反向插入植物表达载体pBI121的CaMV35S启动子和Nos终止子之间,构建了反义表达载体pBI121Etr1和pBI121Ers1。将带有完整启动子和终止子的FaEtr1和FaErs1基因引入pCAMBIA1301中,最终获得FaEtr1和FaErs1的双价植物表达载体pFRS。将这3个重组表达质粒pBI121Etr1、pBI121Ers1和pFRS导入根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)EHA105中,PCR及限制性内切酶酶切确定质粒已被导入。     

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。     

转基因水稻EB7001S事件特异性检测方法的建立

随着越来越多的转基因作物及其产品进入人类生活的各个领域,准确、快速、高效的检测转基因作物及其产品成为转基因研究和安全管理的基本要求。为了建立抗两种除草剂转基因水稻(Oryza sativa)EB7001S的事件特异性检测方法,本研究利用高效热不对称PCR(high efficient thermal asymmetric interlaced PCR,hiTAIL-PCR)和长距离PCR法(long-distance PCR,LD-PCR)扩增获得了转基因水稻EB7001S中外源基因插入位点的旁侧序列,其中:右旁侧序列1 515 bp,左旁侧序列1 460 bp,外源基因插入水稻基因组第7号染色体第1 470 725位。以左右旁侧序列为基础,建立了转基因水稻EB7001S的事件特异性定性PCR检测方法,采用该方法可从转基因水稻EB7001S中扩增到458和629 bp的2条特异性目的片段。该方法特异性强、稳定性好、灵敏度高,在模板中掺入EB7001S基因组DNA的量为0.1%时仍能通过普通PCR方法检测出来。以旁侧序列为基础,还建立了能快速、准确鉴定外源基因纯合株系的三引物PCR检测法。这些检测方法的建立,将为转基因水稻EB7001S的利用和检测提供关键技术基础。     

含粘质沙雷氏菌几丁质酶SchiA基因的植物转化质粒pBG1112构建和水稻遗传转化

摘要:将一个2.8 kb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pCAMBIA1301的多克隆酶切位点，得到1个14.6 kb的新植物转化质粒pBG1112,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因组中。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。     

利用放射免疫技术快速检测转基因植物

利用PCR分别合成掺入地高辛标记的35S启动子和NOS终止子核酸探针，再利用放射免疫技术将I^125标记的地高辛抗体与35S启动子和NOS终止子探针分别进行杂交检测。结果显示转基因样本的杂交信号均为阳性，且灵敏度较高。特异性强，为转基因植物的分析检测又提供了一种较实用的方法。