Bar基因转化豆科牧草百脉根的研究

以豆科植物百脉根子叶为转化受体,通过根癌农杆菌介导方法将外源目的基因Bar基因和Gus基因导入,经筛选分化、再生,得到具有Basta抗性的转基因植株。在Basta浓度的选择中,2mg/L是百脉根较为适宜的筛选浓度。试管苗叶片筛选剔除假转体和嵌合体植株,转基因植物移栽大田后生长良好。PCR检测证明外源目的基因已整合到百脉根基因组中。     

猪瘟病毒E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点整合载体的构建

 【目的】构建猪瘟病毒主要抗原E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点转化载体，为百脉根叶绿体的转化及用叶绿体生产动物可直接食用疫苗奠定基础。【方法】通过用BLAST、DNAMAN等分子生物学分析软件对百脉根叶绿体基因组序列进行分析选定同源重组片段，采用PCR、分子克隆技术进行载体构建和鉴定。【结果】在百脉根叶绿体基因组中选择合适的外源基因整合位点，设计引物用PCR扩增叶绿体同源片段，将同源片段克隆后，构建百脉根特异的叶绿体转化载体；构建的百脉根叶绿体定点转化载体pAKE2以扩增的1.35 kb psbA 和1.5 kb trnK两段相邻叶绿体 DNA为定点整合外源基因的同源重组片段，包含以叶绿体基因特异强启动子Prrn和终止子TpsbA为调控序列的E2基因表达盒和aadA壮观霉素抗性基因表达盒。【结论】经PCR和酶切验证，所构建的转化载体符合预期设计。叶绿体转化及后续工作目前正在进行之中。     

百脉根表达H5N1亚型禽流感血凝素的研究

 【目的】将H5N1亚型禽流感病毒血凝素（AIVHA）基因转入牧草植物中,利用豆科牧草作为植物生物反应器来生产禽流感抗原蛋白,探索研制禽流感转基因植物可饲用疫苗的可行性。【方法】以百脉根子叶柄外植体作为转化受体,通过农杆菌介导法将AIVHA基因导入百脉根,子叶柄外植体经过共培养、筛选分化、再生, 得到抗性植株。对抗性植株进行了PCR、RT-PCR检测和Western blot分析。【结果】证明AIVHA基因已经导入到百脉根基因组中,在核酸水平和蛋白水平都得到了表达。【结论】利用百脉根表达禽流感抗原蛋白是可行的。     

CRISPR/Cas9在豆科植物毛根转化中的应用及共生基因的编辑

将CRISPR/Cas9系统与毛根转化相结合,在豆科植物百脉根和大豆中对结瘤因子受体激酶基因NFR1进行多靶点敲除,旨在快速、便捷获得目的基因突变体。结果表明:在百脉根和大豆中均获得了目的基因敲除的突变体;其中,百脉根LjNFR1基因中靶位点1处的敲除效率为58.3%,在靶位点2处的敲除效率为0;大豆GmNFR1靶位点1处的敲除效率为33.3%,靶位点2处的敲除效率为41.7%。进一步测序分析发现,CRISPR/Cas9系统可同时敲除大豆基因组上编码NFR1的2个同源基因(GmNFR1和GmNFR1b),为研究植物体内基因的功能冗余提供了技术支持。同时,CRISPR/Cas9系统在毛根转化中的运用进一步地缩短了获得突变体的周期。     

继代培养对转基因百脉根外源基因遗传稳定性的影响

以B2、B5及B8 3个转ChIFN-α基因百脉根株系为材料,通过GUS基因组织化学染色、ChIFN-α基因PCR扩增和基因测序检测,探讨转基因植物中外源基因在无性继代培养条件下的稳定性。结果表明:愈伤组织继代培养12代后,整合于百脉根基因组中的外源ChIFN-α基因序列仍保持稳定,未出现序列变化。     

百脉根不定根发育相关基因LcC2DP1的克隆与功能初步分析

为研究百脉根（Lotus corniculatus L.）C2钙依赖蛋白激酶基因LcC2DP1在不定根形成过程中的功能,通过RACE法从百脉根中克隆LcC2DP1基因,利用qRT-PCR检测其时空表达模式,并通过农杆菌介导的瞬时表达系统在百脉根中过量表达LcC2DP1并鉴定其功能。结果显示：LcC2DP1基因全长705 bp,编码235个氨基酸,分子质量为25.95 ku,与蒺藜苜蓿同源性最高（82%）;在百脉根不定根分化过程中持续表达,表达部位为根、茎和叶片;与野生型亲本（WT）相比,转LcC2DP1基因百脉根（TP）的不定根分化提前1~2 d;在不定根分化的9~15 d ,其总根长分别是WT的168%、155%,根体积分别是WT的249%、161%,根尖数分别是WT的156%、137%。TP百脉根的总根长（P<0.01）、根体积（P<0.01）和根尖数（P<0.05）表现出一定的发育优势,表明LcC2DP1基因可能与百脉根不定根发育调控相关。     

百脉根AD-cDNA文库的构建及与结瘤因子受体NFR1相互作用蛋白的鉴定

以豆科植物百脉根为材料,构建了AD-cDNA表达文库。其库容量达到每3μg DNA 2×106酵母转化子,空载率为12.5%,平均片段长度为1.5 kb。以百脉根结瘤因子受体激酶基因1(nod factor receptor kinase,NFR1)蛋白激酶结构域的DNA片段(NFR1-PK)为诱饵,利用酵母双杂技术,筛选与NFR1相互作用的基因。结果在含X-gal的四缺选择性培养基上筛选到120个克隆。经质粒抽取、PCR鉴定、回转酵母验证得到80个阳性克隆。对26个确定阳性克隆的外源片段进行测序和同源性分析,通过NCBI数据库比对分析鉴定含有JAB1、AT-RICH结构域等4个与NFR1-PK相互作用的不同基因。通过半定量RT-PCR观察在百脉根中这些基因的表达情况,其结果可为进一步研究NFR1基因的功能和调控机制提供材料。     

日本百脉根γ-生育酚甲基转移酶基因的电子克隆及进化分析

根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学方法,以拟南芥-γ生育酚甲基转移酶cDNA序列为信息探针,在GenBank的HTGs数据库中找到与之高度同源的日本百脉根基因组DNA序列——LjT44D21克隆。通过GENSCAN分析及序列拼接得到日本百脉根"γTMT基因的cDNA序列,GenBank的登陆号为DQ013360。用该序列对GenBank中的est-others进行相似性搜索,获得了44条日本百脉根的EST序列,经拼接后发现与基因组预测的基因序列一致,表明该基因是真实存在和表达的。该cDNA序列长为1 077 bp,具有完整的开放阅读框架(1～1 077 bp)。推测编码蛋白为358个氨基酸,该蛋白序列与大豆、水稻、小麦、拟南芥、油菜、苜蓿和衣藻等物种的-γTMT蛋白质序列进行了同源性比较分析,具有很高的同源性。     

百脉根LysM型受体LcLRK1参与菌根真菌丛枝形成

从日本百脉根(Lotus corniculatus)中克隆到一个可能与菌根因子识别相关的Lc LRK1基因,通过设计简并引物并利用RACE PCR手段,在百脉根中扩增得到Lc LRK1基因全长序列。通过生物信息学的方法,对Lc LRK1基因进行结构分析和预测;接种Rhizophagus irregularis,检测Lc LRK1基因在百脉根不同组织中的表达水平;构建Pro Lc LRK1∶∶GUS重组载体,观察Lc LRK1基因在根中的表达部位;最后通过RNA干扰(RNAi)技术进行Lc LRK1基因沉默。结果表明:Lc LRK1编码一个Lys M型受体激酶,由3个胞外Lys M结构、1个跨膜结构域与1个胞内激酶结构域组成;Lc LRK1在AM共生早期表达水平明显增强,并在根的表皮细胞及根毛基部表达;Lc LRK1基因沉默后抑制了早期丛枝的形成;相对于对照组,在Lc LRK1RNAi的植株中AM真菌的侵染率明显下降,丛枝数目也明显降低。证实Lc LRK1基因与菌根真菌信号分子识别相关,并且影响AM真菌丛枝的形成。     

百脉根总RNA提取方法的优化

[目的]为百脉根的分子生物学研究提供基础资料。[方法]以百脉根叶片为材料,比较异硫氰酸胍法、SDS-LiCl法及SDS-LiCl改进法提取总RNA的效果并探讨活性炭、抗坏血酸对RNA提取质量的影响。[结果]异硫氰酸胍法所提取的百脉根总RNA降解严重,盐类去除不充分,该方法不适合百脉根总RNA的提取;SDS-LiCl法提取的总RNA有一定程度降解,加入液体抗坏血酸会降低百脉根RNA的提取质量;SDS-LiCl改进法提取的总RNA较为完整,有较高的纯度,在研磨过程中加入固体抗坏血酸能够提高百脉根总RNA的提取质量。活性炭对百脉根总RNA的提取无影响。[结论]研磨时加入固体抗坏血酸的SDS-LiCl改进法能提取出高质量的百脉根总RNA。