尖孢镰刀菌T-DNA插入突变体的筛选及插入基因分析

在建立T-DNA插入突变体库的基础上,为筛选出致病力明显下降的突变体并明确其插入位点信息,对突变体的培养表型和致病性差异进行测试,研究结果为进一步阐明尖孢镰刀菌致病分子机制奠定基础。在前期构建的T-DNA插入突变体库中,采用PCR检测筛选了300株T-DNA插入突变体,观察和测定菌落形态、生长速率、产孢量、遗传稳定性等生物学性状,用海棠胚根接种法比较突变体致病力差异,对筛选到的致病力明显减弱的突变体进行插入位点侧翼序列分析及Southern杂交分析。结果显示,283个供试突变体都已插入目的基因,并伴有绿色荧光。将T-DNA插入突变体连续转接培养5代后,在含潮霉素B的培养基上能稳定遗传,且菌落形态和颜色无明显改变;在对283株突变体进行致病性测定中,87.9%的突变菌株致病力减弱,在致病力减弱的突变体中,HS2-520、HS2-1016和HS2-2109几乎丧失了致病性。选取8株致病力明显减弱的突变体进行Southern杂交分析,结果显示,其中6株突变体为单拷贝插入菌株,1株为双拷贝插入菌株。对这8株突变体进行了TAIL-PCR侧翼序列扩增,经公司测序,与野生菌株HS2基因组序列比对后获...     

油菜黑胫病菌T-DNA插入致病力减弱突变体的筛选及侧翼序列分析

为揭示油菜黑胫病菌的致病分子机理,基于已建立的Leptosphaeria biglobosa突变体库,随机挑选16个突变体,对其致病力进行检测,筛选到12个致病力下降的突变体。并对其中6个致病力显著减弱突变体的菌落生长特性、生长速率、产孢量进行测定,结果显示,T1、T3、T4、T7突变体与野生型nm-1菌落形态相比没有明显差异,T9、T11与野生型nm-1相比,菌丝形态致密,没有产孢;T1、T3、T4、T7、T9突变体生长速率比野生型nm-1快,而T11显著低于野生型nm-1;6个突变体的产孢能力与野生型nm-1相比都显著下降;Southern Blot分析其T-DNA插入的拷贝数为单拷贝插入。并通过Hi TAIL-PCR技术扩增了6个突变体的右侧翼序列,经Blast比对分析,初步确定了T-DNA插入Leptosphaeria biglobosa基因组的位置,T-DNA插入的右侧翼序列可能为致病基因的部分序列,为进一步确定油菜黑胫病菌致病基因及其功能提供参考依据。     

大丽轮枝菌致病缺陷型T-DNA插入突变体的筛选与鉴定

【目的】从大丽轮枝菌T-DNA突变体库中筛选鉴定致病缺陷型突变体并分析致病相关基因。【方法】将落叶型大丽轮枝菌菌株Vd991的294个T-DNA插入突变体在寄主棉花上进行致病力测定。利用Southern杂交和hiTAIL-PCR(High-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR)技术分别对筛选获得的9个致病力显著降低的突变体进行拷贝数和侧翼序列分析。【结果】与接种野生型Vd991的棉花相比,接种突变体的棉花的病情指数极显著降低。Southern杂交表明其中1个突变体中T-DNA为双拷贝插入,其余8个突变体均为单拷贝插入。生物学特性分析发现T-DNA的插入导致这些突变体在生长速率和产孢量等方面与野生型Vd991相比均有不同程度的降低。Blast比对分析明确了这些突变体中T-DNA的插入位置和在基因组上的分布,并从野生型菌株Vd991中成功克隆得到了这些可能影响大丽轮枝菌致病力的相关基因。【结论】筛选和鉴定T-DNA插入突变是在全基因组范围内快速获得致病相关基因信息的1种有效方法,极大的促进了大丽轮枝菌的致病分子机制等研究,为进一步培育抗病棉花品种奠定了基础。     

橡胶树胶孢炭疽菌T-DNA插入突变体库的构建及插入位点分析

橡胶树炭疽病主要由胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起,是影响橡胶产量的重要病害之一。病原菌功能缺失突变体的构建是研究病菌致病分子机理的有效手段。为了获得充足的胶孢炭疽菌突变体用于解析其致病机理,本研究对根癌农杆菌介导的胶孢炭疽菌遗传转化体系进行优化。结果表明,当AGL-1农杆菌OD_(600)=0.8、胶孢炭疽菌孢子浓度为10~6个/mL、乙酰丁香酮(AS)浓度为100μmol/L时,共转化48 h,可使转化效率达到480个转化子/106个孢子。基于这个体系,构建了一个库容量为861的T-DNA突变体库。随机挑选8个转化子进行PCR验证,结果均为阳性。从突变体库中筛选出1株致病力下降的突变体,对其进行TAIL-PCR扩增插入位点侧翼序列,得到一个750 bp序列进行序列测定。通过与野生型菌株基因组进行序列比对,确定了T-DNA的插入位置。为进一步研究橡胶树胶孢炭疽菌致病分子机理提供理论参考。     

灰葡萄孢致病力增强突变体BCt98的突变基因分析

为获得灰葡萄孢的致病相关基因并研究其基因功能,筛选灰葡萄孢的T-DNA插入突变体库,获得了一株致病力增强的突变体BCt98。利用PCR和Southern Blotting技术,对突变体BCt98进行鉴定。利用TAIL-PCR技术结合生物信息学方法,确定了突变体BCt98中T-DNA插入位点位于BC1G_07014.1基因的第3个外显子上。利用RT-PCR技术,确定了突变体BCt98的突变基因为BC1G_07014.1。突变体BCt98生长速度较快,菌落颜色较浅,菌丝较为致密,不产生分生孢子和菌核,且胞壁降解酶(PMG、PG和Cx)及毒素活性较野生型明显增强。表明BC1G_07014.1基因在灰葡萄孢生长、发育和致病力调控方面发挥重要作用,且参与调控病菌的胞壁降解酶活性和毒素活性。     

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库的构建及其表型分析

 以棉花强致病力黄萎病菌株V592为材料,利用农杆菌介导的T-DNA插入技术构建了一个含15000个转化子的突变体库,对突变体的生物学特性、致病力及T-DNA插入拷贝数进行研究,结果显示：(1) 突变体的菌落形态分为菌核型、中间型、菌丝型和菌膜型,分别占92.12%,4.54%,3.19%和0.15%;（2）菌核型、中间型和菌丝型菌株,在菌落生长速度和孢子大小方面无明显差异;而在产孢量方面,菌核型普遍强于中间型和菌丝型;（3）致病性测定显示,菌核型的致病力普遍强于中间型和菌丝型;（4）Southern杂交显示,T-DNA单拷贝数插入的突变体比率约为70.99%,而菌核型的单插入率为80.00%,明显高于中间型(69.23%)和菌丝型(64.71%)。以上结果表明,农杆菌介导转化技术可用于棉花黄萎病菌突变体库的快速构建,突变体的菌落表型与其产孢能力、致病力及T-DNA插入拷贝数等之间存在一定的相关性。     

灰葡萄孢产孢缺陷菌株的遗传分析

本研究从400余株灰葡萄孢ATMT转化子中筛选到产孢缺陷菌株BCG-183.利用CTAB法提取野生型和BCG-183的基因组DNA,Southern杂交证实T-DNA标记在突变菌株中为单拷贝插入;对该菌株表型进行分析,发现BCG-183菌株菌落呈白色,菌丝产量较野生型大;致病性较野生型强;利用血球计数板计算产孢量,表明...     

一个水稻雄配子不育基因MGA1(t)的遗传及表达特征分析

在水稻转基因材料后代中筛选到一个自交后代标记基因呈1:1异常分离的雄配子不育突变体(暂命名为Male gametophyte abortion1,mga1(t))。该突变体花粉约50%败育,花粉败育表型与T-DNA共分离,且只能通过雌配子传递,表明mga1(t)是一个T-DNA插入引起的雄配子败育突变体。Southern blot分析表明,mga1(t)为单拷贝T-DNA插入突变体。侧翼序列分析发现T-DNA插入在水稻3号染色体上一个Bax inhibitor(BI)-1 like家族蛋白基因的5’非翻译区,该基因可能与细胞程序性死亡有关。RT-PCR表达分析显示MGA1(t)基因在水稻不同生长发育期均有表达,尤其在长度发育为0～7mm的颖花中强表达,表明该基因是一个水稻雄配子优势表达基因。     

长枝木霉TICC鉴定及其生物学特性研究

从土壤中分离得到1株木霉T1CC,为明确其分类地位及其生物学特性,对该菌进行形态学鉴定和分子鉴定,并对其生长培养基、光照、温度、碳源、氮源、微量元素和pH等生物学特性进行研究.鉴定结果显示,该菌株为长枝木霉(Trichoderm longibrachiatum).生物学特性结果表明:菌株T1CC在PDA上生长量最大,查氏培养基和基本培养基上生长量最小;不同光照条件下,菌丝生长无明显差异,但在连续光照条件下可明显促进孢子产生;在15～40℃范围能够生长产孢,在35℃时菌丝生长最快,但产孢量在25～35℃最大;果糖最能促进菌丝生长,果糖、可溶性淀粉最有利于产孢;谷氨酸对菌丝生长和孢子产生都有促进作用;Cu最能促进菌丝生长,而zn、K和Mg则对菌丝生长有一定抑制作用,Cu最有利于产孢,zn对产孢明显抑制;在pH/值在2～10范围内均可生长,在pH为5时为生长最佳,在pH值3～7范围内最有利于产孢.     

芸苔链格孢产孢基物与光照条件的选择

在小麦、燕麦、玉米、高粱四种谷物培养基上进行芸苔链格孢[Alternariabrassicae(Berk.)Sacc]孢子产生的试验表明,小麦粒及玉米粒培养基是很好的产孢基物.在16天的产孢过程中,每克基物可分别得到166.75、156.65万个孢子.获得孢子期分别为达8及14天,共可诱发出4至7次.按产孢量来看,小麦粒培养基最大,但不及在玉米粒培养基产孢期长而稳定.玉米粒培养基是更合适的芸苔链格孢产孢培养基.用紫外线光灯及日光灯对培养9天的小麦粒产孢基物照射1小时以上即可明显地提高其产孢量.紫外光灯下照射2小时,日光灯下照射2～12小时产孢能力最强.用日光灯照射其产孢总量要高于紫外光灯照射.本项研究为进行白菜种质材料抗芸苔链格孢筛选提供了诱发孢子的可靠方法.     

Identification of Pathogenicity Defective Mutants from a T-DNA Insertion Mutant Library of Verticillium dahliae

[Objective] Our research aimed to identify pathogenicity defective mutants from a T-DNA insertion mutant library of Verticillium dahliae strain Vd991 and to analyze pathogenicity-related genes. [Method] In total, 294 T-DNA insertion mutants of V. dahliae were tested for their virulence using a cotton infection assay. Southern blot assays were performed to identify the T-DNA insertion copy number of each pathogenicity defective mutant. DNA sequences flanking the T-DNA insertional sites of each mutant were analyzed by high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR. [Result] Based on the virulence assay, the disease indices of cotton plants inoculated with each mutant decreased very significantly in comparison with the index of those inoculated with Vd991. The Southern blot assay revealed that only one mutant contained two T-DNA insertions, while the remaining eight mutants harbored a single T-DNA insert. An analysis of biological characteristics found that the growth and conidial production of these mutants were impaired by the T-DNA insertions compared with the wild type Vd991. The T-DNAs' insertion position and distribution in each mutant were identified by comparison with genome sequences of strain VdLs.17. Furthermore, the pathogenicity-related genes were cloned from strain Vd991. [Conclusion] The screening and identification of T-DNA insertion mutants is an effective method to identify the pathogenicity-related genes of V. dahliae on a genome-wide scale. This laid a foundation for the further breeding of disease-resistant cotton varieties and will promote the study of the pathogenic molecular mechanisms of V. dahliae.     

Identification and characterization of T-DNA inserts by T-DNA fingerprinting

A T-DNA fingerprinting method is presented based on amplified fragmentlength polymorphism with an anchored polymerase chain reaction step. Thismethod allows discrimination between different T-DNA inserts in stablytransformed plants. The technique was evaluated by analyzing 51 transgenicArabidopsis lines that had been characterized in detail by genomicblotting. Comparison of the obtained fingerprints with the availableintegration information demonstrated that fingerprints were correlated tothe predicted patterns, except for the inverted repeat junctions and forthose inserts with large deletions at the left or right border. Ourexperiments show that by using T-DNA fingerprinting multi-copy transgeniclines can be eliminated efficiently so that the technique can be used toenrich a population of transgenic plants for putative single-copytransformants.     

转mCherry基因水稻的遗传分析及T-DNA整合位点的研究

为了建立转基因水稻的高通量遗传分析系统,本研究以粳稻成熟胚诱导的愈伤组织为受体材料,潮霉素磷酸转移酶(HPT)为抗性筛选标记,通过农杆菌介导的方法将红色荧光蛋白基因mCherry导入水稻。在水稻转化愈伤组织、转化植株(T0)和转基因后代(T1)均检测到红色荧光,证实mCherry在转基因水稻中稳定表达。139个独立转化株系的遗传分析表明,mCherry在转基因后代表现多种遗传模式,54%的转基因株系呈单位点遗传。TAIL-PCR进一步验证转基因整合到水稻基因组。根据T-DNA整合位点DNA序列分析结果,T-DNA左边界发生碱基缺失、增加和替换,右边界只发生碱基缺失,说明左边界比右边界有更多的碱基变异类型。此外,对T2代植株mCherry和HPT的转录水平进行实时定量逆转录PCR分析,结果表明,mCherry和HPT转录水平因T-DNA在水稻基因组中的整合位置而变化,表现位置效应。本研究在mCherry荧光蛋白和其它相关方法的基础上,为转基因水稻遗传及分子分析建立了一个高效的流程体系。     

转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点分析

为获得转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点相关信息,本研究应用地高辛标记的NPTII基因片段为探针,与经BamHI酶切的转基因甘蓝型油菜高油酸株系W-4的T2代单株的基因组DNA进行Southern杂交。结果显示:W-4的T2代单株的基因组含有一个T-DNA拷贝。用3到4个根据载体pCNFIRnos序列设计的嵌套特异性引物分别与简并引物组合进行TAIL-PCR反应,扩增得到转基因油菜T-DNA插入位点的左、右边界旁侧序列。经分析右边界旁侧序列长度为470bp,其中180bp为载体序列,290bp为W-4的基因组序列;左边界旁侧序列长度为641bp,其中365bp为W-4的基因组序列,276bp为载体序列。序列比对结果发现该转基因事件中,T-DNA左边界序列完全整合到油菜基因组中,仅有1个碱基由G转换成了A。而右边界则缺失了包括RBborder在内的62个碱基。结果表明:转基因高油酸油菜T-DNA的整合是一次无其他额外载体序列的整合。blast分析获得的与左右边界相连的油菜基因组序列,未检索到与之高度同源的序列,推测T-DNA插入位点可能位于油菜基因组非编码区。综上所述,本研究分析了转基因油菜W-4基因中T-DNA拷贝数、整合特点和旁侧序列,研究结果为转基因油菜的生物安全性评价以及转基因高油酸油菜的检测提供重要的基础信息。     

T-DNA诱发的小麦强分蘖突变体研究初报

利用农杆菌介导的小麦活体转化技术转化多个小麦品种,得到一定数量的小麦转化体植株。在小麦品种鲁麦21的遗传转化体T0代植株中发现一强分蘖突变体,通过PCR技术和Southern杂交技术证明该突变体含有T-DNA序列;该突变体表现为单基因隐性突变,在突变体T3代中均能通过PCR扩增到T-DNA内的序列,表明该突变体为T-DNA插入诱发的突变体。通过对该突变体初步分析表明突变基因与温度应答有关,随温度的降低,突变体分蘖速度加快。     

水稻T-DNA插入群体的建立及突变体筛选

为了给水稻功能基因组学研究提供材料,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化法转化水稻品种日本晴(Oryza sative L.ssp.japonica cv.Nipponbare),共建立了1833株独立的水稻T-DNA插入群体.T0通过PCR、GUS染色和southem blot分析证明了再生植株为转基因植株.随机选取种植T1种子20粒,进行突变体筛选.通过对各个时期表型的观察和接种试验,共发现突变体208个,突变率为11.3%,表型涉及株高、叶片、穗型、生育期、颖花、颖壳着色、抗病性等.这些突变体不仅创造了具有优良农艺性状的水稻育种材料,为水稻育种提供新的基因资源,而且为水稻功能基因组研究打下坚实的基础.     

棉花黄萎病菌插入突变体库的构建及致病相关基因DVK1的克隆与鉴定

 利用ATMT（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation）技术自建Verticillium dahliae强致病力落叶型菌株T-DNA插入突变体库,共获得5000个转化子;随机挑选1000个转化子进行致病力鉴定,筛选获得5株致病力衰退的突变体。挑选致病力下降最为明显的突变体d1,通过TAIL-PCR技术最终获得一段长3237 bp的DVK1全长cDNA序列,编码1079个氨基酸的蛋白。基于DNA序列比对发现,DVK1基因含有2个内含子,分别为52 bp和36 bp。进一步比对发现T-DNA插入到DVK1基因启始密码上游740 bp的启动子中。通过遗传互补实验d1 恢复了致病性,进一步证明DVK1基因与黄萎菌致病性相关。     

Manipulation of discriminatory T-DNA delivery by Agrobacterium into cells of immature embryos of barley and wheat

Immature embryos (IEs) of barley (Hordeum vulgare L.) and wheat (Triticum aestivum L.) were co-cultivated with Agrobacterium tumefaciens and the transfer of T-DNA to the cereals was assessed by analysis of the expression of auidA reporter gene. This approach revealed that T-DNA transfer is preferentially targeted to distinct anatomical regions of the cereal embryos that have a low capacity for regenerative growth. This preference may limit the efficiency of generating genetically transformed plants. With the aims of maximizing the frequency of T-DNA delivery and altering the preference of delivery in favour of regeneration-competent areas of IEs, various parameters of the inoculation and co-cultivation procedure were evaluated. It was found that controlling the density of the Agrobacteriuminoculum and/ or the concentration of the Murashige and Skoog (MS) basal salts in the medium produced changes both in the total number and relative distribution of T-DNA transfer events, and these changes may have positive implications for the production of stable transformants. The use of pre-cultured embryos were also important for T-DNA targeting. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

一个新的水稻生育期延迟T-DNA插入突变体

从水稻突变体库中筛选到一个生育期延迟突变体,主要表现为生育期延迟、植株矮化、叶色变深、叶角张大、根系变短。遗传分析表明该突变体受1对隐性单基因控制。对突变体及其后代分离群体做Basta抗性检测,证实该突变体是由T-DNA插入引起的,突变性状与T-DNA共分离。PCR和Southern杂交结果进一步证实了上述观点。该材料可用于插入座位的基因克隆和生育期调控机理的研究。