应用ihpRNA干扰技术创制高支链淀粉马铃薯材料

【目的】创造块茎高支链淀粉或纯支链淀粉含量的转基因马铃薯材料。【方法】以构建的由Patatin启动子驱动的pBI121g-PgABI为干扰表达载体,采用农杆菌介导法转化马铃薯优良品种甘农薯2号。用PCR、Southern blotting、半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR技术检测转基因植株,并对转基因植株的微型薯进行淀粉含量的测定。【结果】通过农杆菌介导法获得10个转基因株系。PCR和Southern杂交结果证明,目的基因已被整合到基因组中,通过半定量RT-PCR分析表明,转基因株系中GBSSI的表达均受到明显抑制,且在6个转基因株系中检测不到mRNA的表达。进一步通过real-time PCR分析表明,转基因株系中GBSSI的mRNA沉默效率为66.27%—93.53%;转基因株系微型薯的淀粉含量也发生明显变化,其支链淀粉含量高达90.16%—98.84%,比对照高出10.31%—20.92%。转基因株系GBSSI的mRNA沉默效率与支链淀粉含量呈显著正相关（r=0.937,P<0.01）。【结论】采用ihpRNAi技术可有效抑制马铃薯块茎中内源GBSSI表达,获得高支链或纯支链淀粉含量的马铃薯材料。     

用反义RNA技术创造高直链淀粉玉米材料

 【目的】利用反义RNA技术调控玉米淀粉的生物合成过程,创造高直链淀粉玉米材料。【方法】克隆玉米淀粉分支酶(sbe2a)基因片段,以载体pWGLL为基础,构建高效反义表达载体,通过花粉管通道法将其导入玉米自交系铁7922中。【结果】获得了4株转基因株系,GFP表达检测、PCR扩增和Southern杂交结果表明,目的基因已整合到基因组中,且能够遗传。对4株转基因植株进行RT-PCR和淀粉分支酶活性检测,结果表明转反义sbe2a玉米淀粉分子酶基因的转录受到了明显抑制,淀粉分支酶活性明显低于野生型,相差最多的降低79.4%;直链淀粉含量也发生明显的变化,最高的提高了84.3%,且总淀粉含量与对照之间基本没有差异。【结论】采用反义RNA技术通过沉默内源sbe2a,可获得高直链淀粉含量的玉米材料。     

共转化获得无抗性标记的转反义蜡质基因籼稻

 【目的】利用转基因技术将反义蜡质基因导入籼稻成熟胚愈伤组织中，改良籼稻稻米直链淀粉含量。【方法】用根癌农杆菌介导的方法将p13W8质粒（含反义蜡质基因）和pCAMBIA1300质粒（含抗潮霉素抗性基因）对2个籼稻品种的成熟胚愈伤组织进行遗传共转化。【结果】供试材料愈伤组织继代培养18～24 d后具有较高的转化频率和分化频率，可作为共转化的良好受体；抗性愈伤组织PCR检测结果表明，抗潮霉素抗性基因的阳性检测率为97.6%，反义蜡质基因的阳性检测率为27.1%。在46株转基因潮霉素抗性植株中，反义蜡质基因阳性株为5株，占转基因植株的10.9%。经PCR检测，发现上述4个株系T1群体中发生抗潮霉素抗性基因和反义蜡质基因片段的分离，从286个T1单株中筛选到了39个单株只带反义蜡质基因片段，而无潮霉素抗性基因的转基因植株，占T1单株总数的13.6%。部分转反义蜡质基因植株种子的直链淀粉含量有不同程度的降低。【结论】通过农杆菌介导的遗传共转化方法，将反义蜡质基因Waxy导入籼稻成熟胚愈伤组织，获得了直链淀粉含量明显降低的仅含反义蜡质基因籼稻株系。     

用转基因技术培育水稻软米品种

通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefacients)介导的方法,进行水稻反义蜡质基因的遗传转化,获得水稻转基因植株.经PCR分子检测,转基因植株均为阳性.对T2代单株的直链淀粉含量测定,获得了直链淀粉含量在14%以下的单株,经T3株系不同单株的直链淀粉含量测定得到了稳定的软米株系,证明反义蜡质基因的转化对降低稻米直链淀粉含量有效.这对稻米淀粉品质改良,丰富水稻种质资源有积极作用.     

转反义蜡质基因纯合株系间直链淀粉含量与RVA谱关系分析

 【目的】排除以往水稻亚种或品种间RVA谱分析时存在着的遗传背景差异,分析转反义蜡质基因不同直链淀粉含量纯合株系间RVA各特征值的差异,更清楚地揭示直链淀粉含量与RVA谱特征值的关系。【方法】采用根癌农杆菌介导共转化和花药培养相结合的方法,培育含有反义蜡质基因的花培纯系,并对各株系进行直链淀粉含量和RVA谱测定和分析,通过比较RVA谱曲线图形及RVA谱特征值的显著性测定,分析相同遗传背景条件下直链淀粉含量对各RVA谱特征值的作用。【结果】在武运粳7号转基因后代中,获得了只含反义蜡质基因、不含潮霉素抗性标记的花培株系77个,经T1H1和T1H2二代直链淀粉含量测定,有19个株系的直链淀粉含量接近对照（对照16.0%）;有50个株系直链淀粉含量比对照下降1%～5%,其中,直链淀粉含量在11.0%～13.9%有30个株系;另外,有8个株系的籽粒为蜡质状,直链淀粉含量降至3.1%～4.0%。不同直链淀粉含量纯系间RVA谱分析发现存在二种RVA谱曲线图形,直链淀粉含量在3.1%～4.0%株系明显不同其它株系,也不同于常规糯稻;对RVA谱曲线图形相同、直链淀粉含量不同的株系进行分类比较,低直链淀粉含量株系的RVA谱曲线最终表现为曲线逐步上升,但没有超越第1个峰值。对不同直链淀粉含量株系类群的各RVA谱特征值进行显著性测定,3.1%～4.0%株系群有5个特征值与其它二个株系群存在极显著差异;11.0%～13.5%株系群有3个特征值与对照16.0%组存在极显著差异;直链淀粉含量与RVA谱各特征值之间优化数学模型显示：峰值时间和消减值与直链淀粉含量关系较为密切。【结论】导入反义蜡质基因,能导致直链淀粉含量降低;通过花药培养能快速获得纯合株系;直链淀粉含量差异不仅影响到各RVA谱特征值,而且还造成RVA谱曲线不同。     

水稻蜡质基因(Wx)反义片段在转基因后代中的遗传稳定性

用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化方法，将携带水稻蜡质基因反义片段导入中花11号粳稻中，分析了20个独立转化的转基因植株。经GUS染色、PCR分子检测，证明蜡质基因反义片段已整合到这些植株的染色体组中；在转基因植株后代T1的籽粒外观糯性检测中，有8个转基因植株检测到糯性籽粒的存在；在12个转基因植株T2后代直链淀粉含量测定中，有5个T3的直链淀粉含量比对照有明显的降低；在T3、T4的直链淀粉含量测定中，获得了直链淀粉含量比对照低1％的株系；来自T2的糯稻株系其后代能相对稳定遗传。在籽粒GUS检测和外观糯性检测中，发现二者的分离比存在差异。     

转VEGF165基因红花的研究

【目的】构建转血管内皮生长因子165(VEGF165)基因的红花,为利用植物生物反应器规模化生产VEGF165奠定基础。【方法】采用PCR方法,克隆获得植物偏好性的VEGF165基因,将其与pOP质粒连接,构建重组质粒pOP-VEGF165,对其进行NcoⅠ和HindⅢ双酶切及PCR鉴定。采用冻融法将质粒pOP-VEGF165转入根癌农杆菌EHA105中,通过农杆菌介导获得转化红花植株,经PCR鉴定得到转基因红花阳性植株。【结果】克隆获得了495bp的VEGF165基因片段,并成功构建了植物特异表达载体pOP-VEGF165,用其转化红花子叶后,共获得了8株转基因红花植株,其中2株鉴定为阳性。【结论】获得了转VEGF165基因的红花株系。     

苹果MpSnRK2.4基因的克隆及转化

【目的】从常用苹果砧木楸子中克隆MpSnRK2.4基因,并将其转化番茄(Lycopersicon esculentum)品种Micro-Tom,为研究其功能奠定基础。【方法】以楸子幼叶为材料,通过RT-PCR扩增获得MpSnRK2.4基因的完整开放阅读框序列;利用Gateway技术构建pGWB411-SnRK2.4植物过表达载体,通过根癌农杆菌介导法将此载体转入Micro-Tom番茄中,通过卡那霉素筛选和转基因番茄RT-PCR鉴定,获得阳性转基因株系,利用qRT-PCR技术研究不同转基因株系中MpSnRK2.4基因的表达水平。【结果】成功克隆到长度为1 220bp的MpSnRK2.4基因片段,该基因包含长1 026bp的完整开放阅读框,编码341个氨基酸残基。通过在线软件分析发现,该基因的gDNA序列包含8个内含子,9个外显子;预测编码蛋白MpSnRK2.4的分子质量为38.475ku,理论等电点(pI)为6.06。系统进化树分析表明,MpSnRK2.4与水稻OsSAPK3蛋白的亲缘关系最近,序列比对显示MpSnRK2.4蛋白与已知的其他植物SnRK2s蛋白序列具有较高的同源性。转基因植株PCR鉴定结果表明,MpSnRK2.4基因已成功转入番茄植株中,经qRT-PCR发现,不同转基因株系的MpSnRK2.4基因表达量存在差异,其中株系1的表达水平最高。【结论】克隆获得了MpSnRK2.4基因全长序列,并得到了10个含有该基因的Micro-Tom番茄转基因株系。     

马铃薯抗晚疫病转基因材料的获得及活性氧清除酶系与抗病过程关系分析

 【目的】获得马铃薯抗晚疫病转基因材料，初步分析活性氧清除酶系与抗病过程的关系。【方法】通过农杆菌介导的方法，以茎段为外植体，将抗晚疫病基因R1、R3a 和RB分别转化马铃薯感病栽培品种Desiree，并通过特异PCR扩增目的基因、无菌苗快速抗病鉴定和离体叶片接种鉴定、RT-PCR分析来筛选阳性转化株系。并测定转基因株系和野生型接种晚疫病原菌生理小种89148-9后，体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性变化。【结果】结果证明，3个抗晚疫病基因都已经整合进入马铃薯基因组中并稳定表达，所获得的转基因株系接种小种89148-9后其抗性有不同程度的提高，大部分表现为高抗或抗病，有明显的HR反应;转基因株系在接种小种89148-9后3种酶的活性都升高，且活性高峰比野生型早。【结论】获得了一批高抗或抗晚疫病的马铃薯转基因材料;活性氧清除酶系可能参与了R基因介导的抗病过程。     

异源表达AtCIPK23基因对马铃薯试管薯结薯及耐低钾抗性的影响

【目的】研究低钾处理下异源表达AtCIPK23基因对马铃薯试管薯结薯的影响。【方法】以马铃薯品种鄂薯3号(W)及其转AtCIPK23基因的株系L1、L23和L34为材料,通过试管薯诱导体系,研究马铃薯试管薯在不同钾浓度处理下的单瓶结薯数、薯块直径以及植株和试管薯的钾含量,试管薯淀粉与蔗糖的含量。【结果】2mmol/L和10mmol/L处理下,L1、L23和L34的单瓶结薯数、薯块直径均高于对照W,且植株和试管薯的钾含量,试管薯淀粉与蔗糖的含量均高于对照W。正常钾(20mmol/L)处理下,对照与转基因各株系间各指标的差异不显著。【结论】异源表达AtCIPK23基因提高了马铃薯试管薯对低钾的抗性。     

CP基因3'端短片段介导的对马铃薯Y病毒的抗性

【目的】探明马铃薯Y病毒脉坏死株系（PVYN）CP基因3′端序列短片段的不同结构转基因诱导转基因植物产生RNA介导抗性的有效性。【方法】以PVYN的CP基因cDNA 3′端202 bp片段构建非翻译的正向重复和反向重复结构的植物表达载体转化烟草。【结果】攻毒试验表明前者没有一例转基因植株表现为抗病，而转化反向重复结构的转基因植株82.8%表现近似免疫的高度抗病型，Southern印迹杂交证明目的基因已整合到烟草基因组，Northern印迹杂交结果显示反向重复结构转基因植物的抗病性与RNA的表达量呈现负相关。【结论】抗病性是RNA介导的病毒抗性。3′端短片段诱导产生的转基因抗病株比例比5′端短片段诱导产生的高。     

多抗PVY、TMV和CMV转基因烟草的培育

 【目的】利用RNA介导抗性培育抗多种植物病毒的转基因烟草。【方法】分别以马铃薯Y病毒（PVY）、烟草花叶病毒（TMV）和黄瓜花叶病毒（CMV）全长衣壳蛋白（CP）基因为模板，通过设计PCR引物和亚克隆获得PVY CP 3′端长度100 bp、TMV CP 3′端长度100 bp和CMV CP 3′端长度200 bp的cDNA片段并拼接成嵌合基因，并以此为模板构建反向重复结构嵌合基因的植物表达载体pRHPTC。将pRHPTC通过冻融法导入农杆菌LBA4404，采用叶盘法转化烟草NC89，然后测定转基因烟草对3种病毒的抗性。【结果】经卡那霉素筛选和PCR检测，共获得276株转基因烟草。Southern和Northern blot分析表明，外源基因以不同拷贝数整合于烟草基因组中；不同转基因植株中病毒RNA的积累量存在显著差异。抗病性检测显示：23%左右的转基因植株表现出对3种病毒侵染的抗性。对转基因植株扩繁后代和T1代的抗性分析表明：多病毒抗性表现稳定。【结论】利用RNA介导的抗病毒基因工程可获得同时抗多种病毒的转基因烟草，其抗病性在T0代扩繁植株和T1代植株中得到稳定遗传。     

水稻栽培品种淀粉合成相关基因来源及其对品质的影响

【目的】明确高产水稻品种中与淀粉合成相关基因的性质，为稻米品质改良提供指导。【方法】以53个典型的籼粳品种和近年育成的高产水稻品种为材料，分析了供试品种的理化品质和RVA谱特征，并利用根据籼粳基因组序列差异设计的Wx、Sbe1、Sbe3基因的分子标记，检测了53个水稻品种的基因型，并分析了3个基因位点的遗传学效应。【结果】3个分子标记均能很好的区分3个位点上等位基因的籼粳来源，根据3个位点的基因型可将53个品种分为6种类型。单个基因遗传效应分析表明：在不同基因型品种间淀粉的理化特性（AC，GC, RVA）存在显著或极显著差异，3个基因的联合效应在不同基因型组合间也存在显著的差异。【结论】3个基因在高产品种培育过程中得到了广泛的交流和重组，而且3个基因位点上的不同等位基因（籼粳）对稻米淀粉的合成具有不同的遗传效应。其中Wx基因的影响是最主要的，Sbe1、Sbe3基因次之。3个基因位点的分子标记可为高产品种的品质改良提供快捷的工具。     

油菜基因BnWRI1的克隆及RNAi对种子含油量的影响

 【目的】阐明油菜基因BnWRI1对其种子含油量的影响。【方法】采用RT-PCR技术从油菜中克隆到BnWRI1基因编码区内384 bp的片段，将该片段正反向插入干扰载体pGΩ4ARi中，构建成RNAi表达载体pGΩ4ARi-WRI1，通过花粉管通道法将其转入油菜受体品种中双9号中，【结果】获得3棵转基因植株，PCR扩增和基因组Southern杂交证实外源片段已整合在受体油菜基因组中。利用半定量RT-PCR和改进的索氏提取法分别检测转基因T1代植株的BnWRI1基因表达量和种子含油量，结果表明：与非转基因对照相比，转基因植株的BnWRI1基因均受抑制，种子含油量有所降低。【结论】采用RNAi技术可使油菜内源基因BnWRI1沉默，表明油菜基因BnWRI1能有效调控种子含油量。     

利用RNAi技术抑制籽粒PPO合成改良小麦面粉白度的研究

【目的】通过RNAi策略抑制小麦籽粒ppo的表达,获得籽粒PPO酶活性低、白度高的转基因小麦新种质。【方法】构建了以小麦胚乳特异表达启动子1Dx5启动子驱动的籽粒ppo的RNAi载体pBAC47P-ppoIR,利用基因枪将该载体与含bar的表达载体基因枪共转化中优9507幼胚愈伤组织,获得T0转基因植株。通过分子鉴定（PCR、Southern杂交、半定量RT-PCR、Northern杂交）、酶活筛选和白度测定等方法对转基因植株及其后代株系进行筛选。【结果】获得了27株阳性T0转基因植株。转基因植株及其后代经PCR和Southern杂交检测表明,RNAi构件已经稳定整合到T1的12个株系中。半定量RT-PCR和Northern杂交结果表明有20株T2籽粒中ppo表达水平明显低于对照。对转基因T2灌浆期籽粒进行PPO同功酶活性分析表明,有6个株系的PPO活性有所减弱。对T4籽粒的面片白度测定表明,5个株系的白度均比对照有所提高,其中2个株系效果显著。【结论】RNAi技术的表达能抑制籽粒ppo表达,降低PPO同功酶的活性,明显提高小麦面片白度,从而为小麦面粉白度的改良、品质育种提供了材料。     

野生茄子托鲁巴姆StLTPa7的克隆与分析

【目的】从野生茄子托鲁巴姆（Solanum torvum Swartz）中克隆非特异性脂质转移蛋白基因StLTPa7 cDNA,并解析其功能。【方法】采用同源基因设计引物,并根据RT-PCR方法克隆StLTPa7 cDNA序列;通过农杆菌浸染法转化烟草,构建StLTPa7过表达转基因烟草植株;采用菌丝生长速率法检测转基因烟草植株蛋白提取物对大丽轮枝菌的体外抑菌活性。【结果】托鲁巴姆中克隆获得1个StLTPa7 cDNA序列,该序列含有1个345 bp的开放阅读框,推测编码长114个氨基酸的蛋白,相对分子量为11.42 kD,理论等电点为9.01。StLTPa7受水杨酸（SA）和大丽轮枝菌诱导表达,在处理后24和48 h的表达量较高。为了分析StLTPa7对大丽轮枝菌的抗性,构建了过表达转基因烟草植株,共获得了4个PCR阳性转StLTPa7烟草株系。荧光定量PCR分析显示,该基因在转基因烟草株系L5和L7中过量表达。抑菌试验显示,转基因烟草株系L5蛋白提取物对大丽轮枝菌的抑菌率约为对照的2.5倍。【结论】从野生茄子托鲁巴姆中克隆到1个StLTPa7 cDNA序列,该基因与大丽轮枝菌的生长和增殖的抑制作用相关,可能参与植物对大丽轮枝菌的防卫过程。     

蕙兰Flowering locus T基因的克隆及其对开花的影响

【目的】 探讨CfFT基因在蕙兰成花中的作用。【方法】采用RT-PCR结合RACE技术从蕙兰(Cymbidium faberi)中克隆Flowering locus T（FT）同源基因CfFT。采用实时定量RT-PCR对不同组织及不同花发育时期CfFT进行表达分析。将该基因克隆到PBI121载体上导入烟草中,并对不同转基因烟草株系中的CfFT、NFL、NtFUL和NAP1基因进行实时定量RT-PCR分析。【结果】对蕙兰花芽分化不同时期的CfFT的表达分析表明,CfFT在花芽分化初期的表达量最高,之后随着花芽的成熟表达量逐渐降低。将CfFT导入烟草进行异源表达,转基因株系表现出明显的早花表型。对开花时间不一的转基因株系中的CfFT表达分析表明,其表达量与转基因烟草开花时间早晚成正比。进一步对这些株系内源的NFL、NAP1和NtFUL表达分析表明,NFL、NAP1和NtFUL基因的表达量与CfFT表达成正比,说明NFL、NAP1和NtFUL的表达受FT基因的上游调控。【结论】在烟草中异源表达蕙兰中的CfFT基因能促进烟草提前开花。