矮牵牛DFR-A基因的克隆与表达分析

通过分离矮牵牛DFR-A基因,研究其在不同部位的表达规律和酶活性变化,为花色素苷合成的结构基因分离及其他研究奠定基础。基于已公布的矮牵牛DFR序列,直接从矮牵牛花瓣中分离了DFRA基因序列,利用实时荧光定量PCR技术研究其在不同器官中的表达特性,同时测定了不同器官中的DFR酶活性。（1）矮牵牛DFR-A基因cDNA序列为1473 bp,该基因最大开放阅读框为1143 bp,编码380个氨基酸。（2）DFR-A基因在矮牵牛各种器官中均有表达,但不同组织中表达量存在差异,在花药中的表达量最高,其次是初开和盛开花瓣中,各期花蕾中的表达量都较低,而在叶中表达量最低。（3）DFR酶在叶片及花药中几乎无活性。在初开花瓣中达到最高峰。（4）除花药以外的部位,DFR酶活性与DFR mRNA浓度存在线性相关性。矮牵牛DFR酶活性主要受转录调控,活性在初开花瓣中最高。     

矮牵牛PhACOS5基因的克隆及花药特异性表达分析

酰基辅酶A合成酶5基因(ACOS5)是孢粉素前体生物合成过程中的关键基因,对植物花药的育性具有重要的影响。本研究以矮牵牛(Petunia hybrida)品种‘幻想’为材料,结合前期矮牵牛花药转录组数据库信息,通过PCR克隆从矮牵牛花药中获得了ACOS5基因的c DNA全长,命名为Ph ACOS5。该基因开放阅读框为1 683 bp,编码560个氨基酸,没有信号肽和跨膜结构,预测定位于细胞质中。氨基酸序列分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有ACOS家族中保守存在的结构域。序列进化分析表明,Ph ACOS5与其同科的辣椒属植物辣椒以及番茄属植物番茄和马铃薯的ACOS5蛋白亲缘关系较近。荧光定量RT-PCR(q RT-RCR)分析证实了该基因为矮牵牛花药组织特异性表达的基因,且在花药发育的前期表达量较高,并具有花药发育时期的特异性。本研究结果将为今后使用基因编辑等技术创造矮牵牛雄性不育植株提供有效的基因资源。     

矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子筛选与鉴定

ERF转录因子是植物特有的一类转录因子，属于AP2/ERF转录因子家族，调控多种生物学功能，在植物响应生物与非生物胁迫过程中起到重要作用。本研究选取矮牵牛PhERF2过表达株系(I)、RNA干扰株系(4B)为实验材料，以野生型(WT)为对照，基于涝渍处理0、3 h的转录组测序技术(RNA-Seq)获得差异表达基因数据，利用生物信息学方法分析保守基序及蛋白理化性质、构建系统进化树、进行蛋白高级结构建模、磷酸化修饰位点预测和亚细胞定位分析。结果显示，共筛选出35个涝渍胁迫相关ERF转录因子，均属于AP2亚族，通过与拟南芥及水稻相关基因进行系统进化分析，发现矮牵牛与拟南芥同源性较高。生物信息学分析表明，矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子富含酸性氨基酸，热稳定性较高且均属于亲水性蛋白，蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分，蛋白质三级结构差异不明显，含有3个保守基序，大多数NAC蛋白定位于细胞核，均含有潜在的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。本研究为后续探究矮牵牛涝渍胁迫相关ERF基因功能提供一定基础。     

马铃薯类黄酮-3-O-葡萄糖基化酶基因的克隆与表达分析

根据茄科植物花色苷生物合成相关基因的资料,设计简并引物,通过RT-PCR的方法从马铃薯(Solanum tuberosum cv.Chieftain)紫色芽的cDNA中克隆到类黄酮-3-O-葡萄糖基化酶基因(3GT)的全长cDNA.序列分析表明,这个3GT基因编码的多肽为448个氨基酸残基,在氨基酸水平上与茄科的矮牵牛和茄子的一致性最高,均为76%,多重比较和系统发育分析均表明,该基因为3GT家族中的一个新成员.用半定量RT-PCR进行了表达分析表明,3GT在根、叶和块茎中的表达量远高于茎和花;此外,3GT在Chieftain的红色愈伤组织中表达而在非红色愈伤组织中不表达,可见,3GT的表达与花色苷的积累是相关的.     

枣裂果相关的基因筛选

为了解枣果实开裂与基因表达的关系,并筛选出与裂果相关的基因,本研究以易裂品种‘伏脆蜜’为材料,利用Illumina测序平台对裂果和非裂果部位果皮进行转录组测序分析,结果表明裂果部位和非裂果部位两个样品中分别获得10 025和10 041个表达基因,其中9 802个基因在两个样品中都有表达,有223个基因在裂果部位中特异表达,有239个基因在非裂果部位中特异表达;在裂果果皮部位对比非裂果果皮部位中筛选出差异表达基因161个,其中上调表达基因39个,下调表达基因122个。通过对基因功能和KEGG代谢通路上基因差异表达筛选,主要在合成木质素的通路上发现2个基因(gene16874和gene17086);在植物激素信号转导中,发现1个AUX/IAA (gene26281)、1个ARF (gene22744)和1个SAUR (gene7576)及1个JAZ(gene2607)基因;在植物病原体相互作用代谢通路中,2个CML (gene19427和gene19466)基因;在淀粉和蔗糖代谢通路中,有1个β-淀粉酶(gene32293)基因和1个Endoglucanase 12 (gene3673)基因。结合转录组数据分析和利用RT-qPCR验证,上述10个差异表达基因在裂果果皮中都高表达,说明这10个基因可能参与裂果的发生过程。     

矮牵牛pMADS4基因的克隆及序列分析(英文)

利用RT-PCR方法从矮牵牛(Petunia hybrida)中克隆了MADS盒基因pMADS4,进行了全序列测定.测序结果显示,所得到的基因与发表的序列同源率为100%.该基因长度为910 bp,含有一个开放阅读框,编码253个氨基酸残基组成的蛋白,具有典型的植物MADS盒基因的结构,该蛋白序列与玉米(Zea mays)ZAG3、麻竹(Dendrocalamus latiflorus)DIMADS18和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AGL6的同源性分别为64%、64%和61%,说明pMADS4是AGL6在矮牵牛中的同源基因,推测它们具有相似的功能,都促进开花并且调节花器官形成.进化树分析显示,AP1/AGL9亚家族分为SEP、AGL6和AP1三个分枝,且AGL6分枝又进一步分为三组,分别与裸子植物、单子叶植物和双子叶植物类群相对应,预测通过分离植物的AGL6同源基因可以准确的判断植物所属类群.通过蛋白预测说明pMADS4蛋白以同源或异源二聚体的形式存在,具有结合DNA的功能.     

小黑麦中调控花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

为了研究蓝粒小黑麦糊粉层中控制花青素合成的关键基因BcMYC1。本研究使用PCR方法克隆小黑麦中MYC转录因子BcMYC1。结果表明,小黑麦BcMYC1基因全长1683 bp,编码的氨基酸560个,分子量61870 Da,等电点4.71,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(39.64%)和不规则盘绕(43.93%)为主要的部分,BcMYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,小黑麦的BcMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种MYC调节基因的亲缘关系很高。本研究关于小黑麦中调控花青素合成代谢BcMYC1基因分子遗传机理,为小黑麦的花青素的研究提供参考作用。     

调控蓝色大麦花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

本研究的目的是利用PCR方法克隆了大麦中MYC转录因子HvMYC1。研究结果表明:该基因全长1 668 bp,编码氨基酸555个,分子量为61 333.71,等电点为8.47,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(40.90%)和无规则卷曲(41.44%)为主要部分,Hv MYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,HvMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种中调控花青素合成MYC转录因子同源。本研究为解析蓝粒大麦中调控花青素合成代谢基因分子遗传机理提供科学依据,为大麦花青素的继续深入研究提供参考。     

海岛棉GbMFT1基因的克隆及表达分析

通过RT-PCR和RACE技术,从新疆海岛棉品种新海14中克隆得到了一个MFT (MOTHER OF FT AND TFL1)类似基因,命名为GbMFT1基因(GenBank登录号为KC513744)。GbMFT1基因的开放阅读框(ORF)为528 bp,编码175个氨基酸的蛋白,含一个磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)结构域。GbMFT1蛋白的羧基端含有MFT蛋白都含有的脯氨酸。系统进化树分析表明GbMFT1编码产物与葡萄、番茄亲缘关系较近,属于同一进化分枝。实时荧光定量PCR分析表明,GbMFT1基因在棉花的不同组织中均有表达,在花瓣中的表达量较高;在纤维发育的不同时期中均有表达,在开花后2 d的胚珠、9 d的纤维中表达量最高。半定量RT-PCR结果表明,GbMFT1基因在刚萌发的种子中表达量高,用不同浓度的ABA处理种子后其表达变化不明显,表明GbMFT1基因的表达不受ABA的调节。     

甜菜M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶提高植物抗逆性功能分析

为研究甜菜M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因(BvM14-CCoAOMT)的功能,本研究采用叶盘法将M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因转化烟草,获得T1代转基因植株,而后以野生型及转空载体植株为对照,分别在对照、100 mmol/L NaCl、200 mmol/L NaCl、100 mmol/L甘露醇及200 mmol/L甘露醇的培养条件下进行植株生理指标的抗逆性分析。研究发现在100 mmol/L NaCl、200 mmol/L NaCl盐胁迫条件下,转基因植株的鲜重、木质素含量以及叶绿素含量均显著高于对照植株。此外,研究结果表明转基因植株在100 mmol/L甘露醇胁迫条件下根长和叶绿素含量显著高于对照植株,如转基因植株的根长和叶绿素含量分别为0.68 cm和 0.31 mg,而野生型植株的根长和叶绿素含量分别为0.51 cm 和0.18 mg。研究结果表明转M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因烟草植株对盐和干旱胁迫具有较强抗性,这为进一步深入研究M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因功能奠定重要基础。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

转基因抗虫棉研究的现状、问题与对策

本文在介绍转基因抗虫棉研究现状的基础上,评述了转基因抗虫棉的使用价值,指出了转基因抗虫棉抗性的持久性,时空性,安全性等问题,从培育转多基因抗虫棉,培育多种类型的抗虫品种轮换种植或混系种植,选用特异启动子或理经因素调控外源基因高效表达,筛选广谱性抗虫基因培育广谱性抗虫棉花和采用农业技术措施改善棉田生态环境延长转基因抗虫棉的使用寿命等方面,提出了提高转基因抗虫棉抗虫性和持久性的几种策略,从而为转基因抗     

H2S and COS Gas Exchange of Transgenic Potato Lines with Modified Expression Levels of Enzymes Involved in Sulphur Metabolism

Different transgenic potato lines were generated for improving the nutritional value of tubers by an advanced perception of their sulphur metabolism. So far no data exist about possible implications for plant health and stress resistance. Metabolite analysis revealed that modifications of enzymes involved in sulphur metabolism were necessarily not reflected in distinctly altered thiol contents. The release of H₂S by plants is putatively involved in pathogen resistance, because of its fungi‐toxic mode of action. The emission of H₂S was determined in 16 potato lines with modified expression level in ATP sulphurylase (ATPS), serine acetyltransferase (SAT), O‐acetylserine(thiol)lyase (OASTL), homoserine kinase (HSK) and threonine synthase activities. The emission significantly increased by factor 7 in one of the ATPS antisense lines and by factor 8 in one of the OASTL antisense lines. A strong increase in H₂S emissions was observed in transgenic plants based on the potato cultivar White Lady, which expressed the Escherichia coli SAT. In addition, the exchange of COS was determined in relation to genetic modifications. Generally, plants act as a sink for COS, but all transgenic lines expressing the E. coli HSK and one of the ATPS antisense lines emitted COS indicating to strong changes in the metabolism of these plants. Such alterations in the gas exchange of transgenic potato plants will most likely also affect their resistance against biotic and abiotic stress.     

水稻抗白叶枯病基因Xa21转基因水稻及其杂交稻研究

用基因枪转基因技术将高抗白叶枯病的Xa21基因导入中国三系杂交稻恢复系(明恢63)和保持系(皖B)中，获得转基因水稻系，其中4个株系只含有Xa21基因，不含选择标记潮霉素抗性基因hph。筛选抗白叶枯病转基因纯合系，在田间种植6代，用PCR检测证明，Xa21基因能稳定遗传表达。用转基因水稻配制两系杂交稻，杂交组合F1含有Xa21基因     

生长因子FGF10转基因本氏烟草植株的获得及其表达分析

成纤维细胞生长因子10(FGF10)具有非常重要的科研和医疗价值,但其目前有限产量难以满足市场需要,而植物生物反应器能为解决这一问题提供切实可行的途径。本研究构建了由组成型强启动子CaMV 35S驱动且人工修饰的FGF10基因植物表达载体,通过农杆菌介导法将其导入本氏烟草基因组中,利用筛选标记基因Bar进行草铵膦抗性筛选,获得413个抗性株。经PCR检测鉴定,其中398株为转基因阳性,阳性率为96.4%。通过RT-PCR和ELISA检测分析,最终筛选得到5株高表达转基因后代,其目的蛋白表达量占可溶性总蛋白的0.1%以上,表达量最高的达到0.24%,意味着利用植物生物反应器表达平台生产FGF10蛋白的可行性。这些结果表明,通过该高通量遗传转化平台可以获得具有市场应用潜力的烟草转基因种质资源,并为后续FGF10蛋白相关产品的开发提供了支撑。     

转大豆GmPRP和SbPRP基因烟草对非生物胁迫耐受能力分析

为实现PRPs基因在植物抗逆基因工程中的应用,将大豆中的2个脯氨酸富集蛋白基因GmPRP和SbPRP构建到植物表达载体pRI101上,通过叶盘法转化烟草。共获得GmPRP阳性转基因烟草2株,SbPRP阳性转基因烟草4株。对转基因烟草植株进行高盐、干旱和低温胁迫处理。结果表明,高盐处理后,SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量和可溶性糖含量分别显著和极显著高于野生型,丙二醛含量极显著低于野生型。干旱处理对GmPRP和SbPRP转基因烟草脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量的影响均不明显。低温处理后,GmPRP和SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量均极显著高于野生型,丙二醛含量均低于野生型。由此推测SbPRP可以提高转基因烟草的耐盐性和耐寒性,GmPRP可以提高转基因烟草的耐寒性,为后续SbPRP和GmPRP的应用奠定基础。     

漾濞大泡核桃JsWRKY1过表达增强转基因烟草对胶孢炭疽菌的抗性

为进一步研究JsWRKY1的生物学功能,构建JsWRKY1的植物超表达载体并转入烟草中过表达。再生的JsWRKY1转基因烟草与野生型烟草在表型上无明显差异。JsWRKY1过表达上调了转基因烟草体内几个防卫相关基因MnSOD、Cu/Zn SOD、CN、NADPH oxidase和PR1的转录水平。与野生型烟草相比,JsWRKY1转基因烟草体内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性在正常生长以及胶孢炭疽菌接种后均显著增强。平板抑菌试验结果显示,JsWRKY1转基因烟草叶片总蛋白对病原真菌葡萄座腔菌、串珠状赤霉菌、胶孢炭疽菌和尖孢镰刀菌的菌丝生长具有不同程度的抑制作用。此外,用胶孢炭疽菌接种烟草叶片,转基因烟草对胶孢炭疽菌的抗性明显增强。显然,JsWRKY1是漾濞大泡核桃中正调控病害防卫反应的转录因子。     

荧光素酶作为可视标记整株检测转基因玉米

利用活体成像系统检测转基因玉米中荧光素酶信号整株实时筛选高表达的转基因玉米。结果表明,按照信噪比大于2为高表达转基因阳性植株的标准,获得的T1代66株转pMD35LUC的植株中,11株有荧光信号,其中2株信噪比值大于2;获得的T1代68株转化pMDUBLUC的植株中,30株有荧光信号,6株信噪比值大于2。信噪比值大于2的植株移栽成活7株,经PCR检测均为阳性。2株T1植株的T2代植株无荧光信号值;5株T1植株的T2代植株都有数量不等的植株有荧光信号,其中4株T1株都有信噪比值大于2的T2代植株,经PCR检测均为阳性。本研究跳过一系列大量的操作复杂、耗时、高成本的体外分子检测,直观、准确、实时、低成本地淘汰大量非转基因和表达不强的植株或株系,为玉米转基因植株的筛选提供了有效方法。     

导入外源玉米C_4型NADP-ME基因对小麦光合效能的影响

为研究玉米C_4型NADP-ME基因对小麦光合特性的影响,以T_3代转NADP-ME基因小麦株系10T(9)-1-1和10T(9)-225-4及其对照周麦23为试材,进行了分子特征鉴定、光合生理特性分析和单株产量性状调查,并对其作用机制进行了初步解析。结果表明,外源基因已整合到转基因小麦的基因组中,并能正确转录和翻译;与对照周麦23相比,两个转基因株系在4个测定时期旗叶NADP-ME酶活性均明显提高,而旗叶净光合速率(P_n)则明显下降;尤其在花后第7天,两个转基因株系的酶活性较对照分别提高1.33倍和1.13倍,P_n分别较对照下降17.26%和10.35%;千粒重和籽粒产量较对照均显著下降。与对照周麦23相比,转基因株系10T(9)-225-4利用强光和同化CO_2能力下降,光合效率下降;旗叶气孔张开率和气孔导度均显著下降;苹果酸含量降低了5.6%,丙酮酸含量则提高了17.1%;外施苹果酸可恢复其光合速率。以上研究结果表明,玉米C_4型NADP-ME基因的导入降低了小麦的光合特性,苹果酸含量降低引起的气孔导度下降可能是导致转基因小麦光合效能降低的原因。