TomloxD基因在番茄植株生长发育和果实品质中的功能

[目的]探究TomloxD在番茄植株生长发育和果实品质形成中的功能.[方法]本试验以番茄野生型株系CM、TomloxD过表达株系loxD-oe和TomloxD突变体株系spr8为试材,观察植株的生长情况,分析果实发育过程中品质的变化.[结果]结果表明,TomloxD过表达株系的株高、茎粗和叶片数持续均匀增长,最终株高和叶片数与CM相似,茎粗低于CM;spr8植株的整体生长状态要弱于CM植株.相较于野生型,过表达显著提高了果实的可溶性总糖含量;spr8植株的果实中,维生素C、可溶性总糖、可滴定酸、可溶性蛋白和可溶性固形物的含量均较野生型CM显著增加,平均单果重降低.结果说明,TomloxD基因在番茄植株的生长发育和果实品质形成中有重要的作用.     

转棉花CBF基因烟草的耐逆性生理指标测定

将棉花CBF基因转化入烟草,研究转CBF基因对烟草耐逆性的影响。对经PCR鉴定的阳性转基因烟草植株进行RT-PCR,结果表明外源CBF基因在转基因烟草中能够正常转录并表达。测定转基因烟草的各抗逆性相关生理指标,结果表明,转基因烟草的丙二醛含量明显低于野生型,为野生型的36.1%~81.1%;可溶性糖含量和POD活性均明显高于野生型烟草,分别达1.22~7.91倍和3.35~5.73倍,表明转CBF基因确实提高了烟草的耐逆性。     

转火龙果过氧化氢酶基因烟草植株的获得及其抗旱性分析

根据前期克隆的火龙果过氧化氢酶基因(HuCAT)设计特异引物,从克隆载体PMD18T-HuCAT中扩增出特异带,将其连入植物表达载体pSH737,构建了CaMV35s启动子驱动的表达载体pSH737-HuCAT;采用农杆菌介导法转化烟草,获得37个抗性植株,经GUS组织化学染色及PCR扩增鉴定,有29个株系为转基因植株;经半定量RT-PCR及荧光定量PCR检测,筛选出高表达株系22个;以PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,测定转基因烟草的抗旱相关生理指标,结果显示,转基因烟草CAT活性、SOD活性、POD活性、PRO含量和相对含水量均高于野生型烟草,MDA含量低于野生型烟草,表明转HuCAT基因可能提高了烟草的抗旱性.     

转群体感应淬灭基因attM烟草抗青枯病的研究

自根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)克隆获得attM基因。采用叶盘转化法,农杆菌介导转化烟草,经过卡那霉素抗性筛选获得抗性愈伤组织,对其分化产生的植物株系进行PCR、PCR-Southern和荧光定量PCR及GUS染色检测分析。结果表明:attM基因被成功插入烟草基因组DNA中。在转基因株系中均能够表达,相对表达量最大可达125.8,最小为31.0。以野生型烟草和转pBI121空载体的烟草为对照,分别进行了离体及活体检测试验,结果表明:转attM基因烟草植株对茄科雷尔氏菌引起的青枯病抗性显著。1×107～1×108CFU.mL-1的青枯菌接种离体叶片,野生型烟草和转pBI121空载体的烟草的中毒面积与接种面积比值为15～25,转基因植株的比值低于3;青枯菌3×106CFU.mL-1伤根接种盆栽烟草植株14d,野生株和转空载体烟草均青枯死亡,病情指数为100,转基因植株病情指数为31.25。     

AtNHX1提高烟草耐盐性的研究

[目的]探讨利用AtNHX1基因提高烟草耐盐性的效果。[方法]利用农杆菌侵染的方法对烟草的叶盘进行遗传转化,将拟南芥的液泡膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因AtNHX1成功地转入了烟草中,对获得的28株潮霉素抗性转基因植株中的6株进行了Southern检测,并用200mmol/LNaCl对转基因植株进行盐分胁迫与耐盐性鉴定。[结果]分子检测表明,AtNHX1已经整合到烟草的基因组中,并得到了表达。在盐分胁迫下,各转基因株系具有较高的光合速率和PSⅡ活性,光合速度和Fv/Fm值均显著高于野生型对照,株系T1、T5的SOD酶活分别是野生型的1.8和2.1倍,各转基因株系GR活性也均显著高于野生型,而MDA含量则低于野生型。[结论]转At-NHX1基因的各株系的耐盐性较野生型对照有了较大程度的提高。     

甜椒内质网小分子热激蛋白基因(CaHSP22.5)克隆及其在转基因烟草中的表达分析

[目的]克隆甜椒内质网小分子热激蛋白基因(CaHSP22.5),并检测其表达特性,为探究其在植物抗逆中的调控机制提供理论依据.[方法]克隆CaHSP22.5基因并构建其表达载体pBI121-CaHSP22.5,转化农杆菌LBA4404后通过叶盘法转化野生型烟草,即获得CaHSP22.5转基因株系;以转pBI121空载体的野生型烟草为对照组.对转基因株系和野生型烟草进行4℃6 h低温处理,根据幼苗成活率测定CaHSP22.5基因表达对植株耐寒性的影响.采用脉冲振幅调制叶室荧光仪Li-6400测量4℃处理10 h后野生型植株与CaHSP22.5转基因株系叶绿素荧光,根据非光化学淬灭系数(NPQ)值测定CaHSP22.5基因表达对在低温下植株光合作用的影响;使用过氧化氢(H2O2)钛络合物法对烟草叶片中H2O2进行定量分析,通过测定活性氧(ROS)积累程度分析CaHSP22.5对植物光合系统的影响;采用检测柠檬酸合成酶(CS)活性的方法,在体外通过对变性CS复性的影响测定CaHSP22.5的分子伴侣活性.[结果]经低温处理后发现CaHSP22.5转基因株系13号、24号和32号幼苗的平均存活率分别为84%、75%和52%,而野生型烟草的平均存活率为30%,CaHSP22.5转基因株系烟草幼苗成活率菌高于野生型幼苗.低温处理10 h后发现CaHSP22.5转基因植株NPQ较野生型植株显著升高(P<0.05),说明转基因烟草中CaHSP22.5的积累有利于保护光合系统,在低温胁迫下清除ROS.同时发现低温胁迫导致植株ROS产量增加,CaHSP22.5转基因植系与野生型相比ROS积累水平较低.不同浓度的CaHSP22.5均可使变性的CS复性,且其CS活性均高于未添加CaHSP22.5的CS活性.[结论]CaHSP22.5蛋白可增强植株的耐寒性及光合作用,在植物体内可降低ROS积累,减轻脂质过氧化,同时具有分子伴侣活性.     

烟草NtD14基因的遗传转化及其功能

D14是独脚金内酯信号传导关键基因。为了研究烟草D14基因(Nt D14)的功能,笔者利用同源克隆的方法克隆Nt D14基因,然后构建p CAMBIA1302-Nt D14植物过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法将其转化烟草。结果表明,过表达Nt D14基因烟草的株高低于野生型,叶片变短变小,但叶片长宽比无显著差异,转化株分枝数减少。ELISA分析发现,所有过表达Nt D14转基因株系生长素含量低于野生型,说明Nt D14基因转化烟草株高和叶片变小可能与生长素含量减低有关。此外,转基因株系的丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于野生型。转基因株系的过氧化物酶(POD)活性显著低于野生型,CAT和POD的含量成反比,但超氧化物歧化酶(SOD)的含量无显著性差异,说明过表达Nt D14基因影响烟草体内的氧化还原反应。     

拟南芥抗寒基因ICE1的克隆及功能分析

【目的】从野生型拟南芥中克隆抗寒基因ICE1,通过农杆菌介导法将ICE1基因转到烟草中,对其功能进行研究。【方法】以三叶一心期拟南芥幼苗为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR扩增得到ICE1基因的完整开放阅读框序列;构建以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3301-ICE1,通过农杆菌介导法转入到烟草中,对阳性植株进行PCR检测和生理生化指标测定,并对ICE1基因在转基因烟草植株中的表达特征进行分析。【结果】成功克隆了拟南芥抗寒基因ICE1,其完整开放阅读框长1 485bp。系统进化树表明,拟南芥ICE1基因与其他物种的ICE1基因差别较大。用农杆菌介导法得到4株阳性烟草植株,Southern blotting检测证明,ICE1基因已经以单拷贝的形式整合到烟草基因组中。实时荧光定量PCR检测表明,ICE1基因在转基因烟草植株的根、茎和叶片中均有表达,且在叶片中的相对表达量最高。4℃低温环境下,与未转化植株相比,转ICE1基因烟草植株叶片的相对电导率降低了12.00%~17.65%,脯氨酸含量增加了13.28%~24.10%,丙二醛含量减少了7.09%~14.52%,过氧化物酶活性提高了9.39%~22.54%。【结论】克隆获得了拟南芥ICE1基因的完整开放阅读框序列,在烟草中转入ICE1基因可提高其耐寒性。     

干旱胁迫对转拟南芥Atpsy基因生菜的影响

干旱胁迫处理转拟南芥Atpsy基因的T1代生菜和野生型生菜,测定各转基因株系与野生型生菜的各项生理生化指标、目的基因的表达量和类胡萝卜素的含量。结果显示:正常情况下,转基因株系与野生型植株的各项生理指标之间没有明显的差异,随胁迫程度加深,转基因株系在发芽率、发芽指数和净光合速率的下降幅度方面小于野生型;同等胁迫强度下,转基因株系的脯氨酸、可溶性糖含量和超氧化物歧化酶活性高于野生型植株;转基因株系植物体内丙二醛的快速积累程度和叶绿素降解速率小于野生型对照组。干旱胁迫处理下,转基因株系Atpsy基因的表达量和类胡萝卜素的含量均有所提高。     

桑树MaDFR的克隆及功能分析

【目的】克隆桑树（Morus alba L.）二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol-4-reductase,DFR）基因,并通过烟草过表达研究其对烟草黄酮生物合成的影响,为该基因功能分析及应用提供理论参考。【方法】采用RT-PCR的方法从桑树中克隆出MaDFR,采用农杆菌介导的遗传转化技术,将MaDFR导入模式植物烟草中,获得具有卡那抗性的转基因烟草植株,通过基因组PCR鉴定转基因阳性植株,采用反向PCR的方法分析T-DNA在烟草中的插入位点。通过定量PCR的方法分析MaDFR在烟草中的表达水平,AlCl₃分光光度法测定转基因烟草中总黄酮含量,通过DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）清除能力分析总黄酮酸水解前后的抗氧化活性,最后通过高效液相色谱（HPLC）分析烟草花冠中花青素的含量及种类。【结果】从中桑5801中克隆并获得了全长为1 026 bp的MaDFR,编码341个氨基酸残基,其蛋白质具有典型的NADPH结合位点。获得7株具有卡那抗性的烟草转基因株系。分子鉴定4株为转基因阳性株系。MaDFR在转基因烟草中能够表达,但不同转基因株系之间MaDFR表达水平存在较大差异。转基因烟草叶片中总黄酮含量明显增加,其中,DFR-4和DFR-7 2个株系分别增加了30.4%和27.6%,DFR-2和DFR-5分别增加了19.8%和14.2%。抗氧化活性分析发现转基因株系叶片中未酸解总黄酮抗氧化活性存在较大差异,DFR-2、DFR-4的抗氧化能力比对照组提高了近5倍,而DFR-5和DFR-7与对照组没有显著性的差异,转基因株系叶片中总黄酮的抗氧化活性与MaDFR的表达水平具有显著的正相关性。转基因株系叶片中酸解总黄酮抗氧化活性与总黄酮的含量具有显著的正相关性。MaDFR在烟草中的过表达能够增加花冠中花青素的含量,DFR-4株系中花青素含量增加了15%,DFR-5和DFR-7 2个株系中花青素的含量增加了一倍,但转基因烟草花冠中花青素种类没有发生改变。【结论】MaDFR在烟草中的过表达能够显著增加烟草的总黄酮含量及抗氧化作用,也可以显著增加烟草花冠中花青素的含量,但不能改变花青素的种类,说明该基因在矢车菊素类花青素的生物合成代谢路径中具有重要作用。     

盐胁迫对转ZmPP2C2基因烟草和野生型烟草叶片膜脂过氧化及体内保护系统的影响

以转ZmPP2C2基因烟草和野生型烟草为材料,研究了盐胁迫对两种类型烟草叶片膜脂过氧化及体内保护系统的影响。结果表明,在相同的盐浓度(NaCl 150 mmol/L)下,随着处理时间的延长,两种烟草叶片的相对电导率、MDA的含量、可溶性糖、脯氨酸的积累以及POD的活性都呈上升趋势。但转基因烟草相对电导率和MDA含量较野生型烟草低,可溶性糖、脯氨酸的积累以及POD活性的增加明显高于野生型烟草。SOD的活性均是先上升后下降,但转基因烟草下降幅度小,且保持比较高的活性。     

过量表达棉花GhSAP1提高转基因烟草的耐盐性

【目的】SAP（stress-associated protein）是一类涉及胁迫应答和调控的锌指蛋白。克隆并分析其对逆境胁迫应答的反应,为棉花抗逆育种提供候选基因。【方法】通过电子克隆方法并经RT-PCR验证获得棉花锌指蛋白基因GhSAP1,将带有目的基因的载体质粒通过PEG介导转化棉花叶肉原生质体细胞,瞬时表达分析其编码蛋白的特性及亚细胞定位信息。通过qRT-PCR技术分析目标基因的组织表达特征及非生物胁迫条件下的表达特性。通过农杆菌介导叶盘转化法,经组织培养获得转基因烟草进行异位表达,检测其与抗逆相关的生理指标,证明其提高植物抗逆能力。【结果】GhSAP1 ORF长度为543 bp,编码一条含180个氨基酸残基的多肽。其理论等电点8.97,分子量19.3 kD,具有典型的A20/AN1锌指结构域。亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于细胞核上。不同组织器官表达分析显示,GhSAP1在根、茎、叶中的表达量高,而在开花后5 d的胚珠中表达量很低。GhSAP1受盐胁迫诱导,高盐处理2 h后表达量最高。利用含100 μg•mL-1 Kan的培养基进行抗性筛选转基因后代,结合目标基因的PCR与RT-PCR验证,获得转GhSAP1的转基因烟草阳性株系10个。目标基因GhSAP1均能在烟草基因组中整合并异位过量表达。随机选择3个转基因烟草株系,盐胁迫处理显示,发芽一周的种子在含200 mmol•L-1 NaCl培养基上胁迫12 d,转基因植株幼苗平均成活率为81.7%,比非转基因对照植株增加近3倍,其平均根长为3.05 cm,极显著高于非转基因对照。利用GhSAP1表达较高的L2纯系进行成株期烟草盐胁迫处理30 d,转基因烟草后代的SOD活性和可溶性总糖含量增幅分别为23.89 U•g-1 FW和8.37 %,均显著高于非转基因对照;与未胁迫处理相比,转基因植株的叶绿素含量降低幅度仅为0.17 mg•g-1 FW,而非转基因对照降低了0.39 mg•g-1 FW;盐胁迫处理后,转基因植株的MDA含量增幅为7.42 nmol•g-1FW,而非转基因对照增幅达20.85 nmol•g-1FW;在盐胁迫下,转基因植株具有更强的K+根部运输到植株绿色组织能力,其地上部的K+/Na+为1.23,显著高于非转基因对照。【结论】GhSAP1在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用,过量表达GhSAP1可显著提高转基因烟草的耐盐能力。     

过表达AtNEK6转基因烟草的耐旱耐盐性研究

NEK6基因编码一种丝/苏氨酸蛋白激酶,具有调控植物细胞周期蛋白基因表达和乙烯信号转导的功能,与植物抵抗逆境胁迫相关。将拟南芥AtNEK6基因导入烟草,利用甘露醇和NaCl模拟干旱和盐胁迫环境对T2代转基因烟草进行研究。结果表明,在无胁迫处理条件下,转基因烟草根长、侧根数和鲜重显著高于野生型;在干旱和盐胁迫条件下,转基因烟草根长、侧根数和鲜重均极显著高于野生型,表现出较强的耐旱耐盐性;胁迫处理的转基因烟草叶片叶绿素荧光参数值(Fv/Fm)、SOD和CAT活性以及Pro含量极显著高于野生型,MDA含量极显著低于野生型,进一步证明了AtNEK6基因能够促进烟草的生长和提高转基因烟草对于干旱与盐碱的抵抗能力。     

产纤维素酶菌株对烟叶纤维素和可溶性总糖的影响

[目的]探讨产纤维素酶菌株(Bacillus subtilis)对烟叶纤维素和可溶性总糖的影响。[方法]以产纤维素酶Bacillus subtilis-89(BS-89)菌株对烟叶进行发酵,研究不同菌龄、种量、发酵温度和发酵时间对烟叶纤维素和可溶性总糖的影响。[结果]随着接种量、发酵时间和温度的增加,烟叶纤维素含量均呈明显降低的趋势,可溶性总糖含量呈现升高的趋势。不同菌龄对纤维素和可溶性总糖含量也有影响,其中以菌龄48 h的处理组影响最大。[结论]产纤维素酶菌株BS-89能有效降解烟叶中纤维素含量,明显提高可溶性糖的含量。     

超表达杨树SBPase基因促进拟南芥光合作用及营养生长

目的卡尔文循环是植物光合作用中极为重要的生理过程,对植物的生长发育具有显著影响。前期研究表明,高光合速率的速生欧美杨的景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酯酶(SBPase)基因表达水平在速生期显著上调,预示该基因在光合碳固定过程中可能起着关键作用。方法为进一步解析SBPase在木本植物光合速率和生长发育中的作用,本文从速生欧美杨品系NE19中克隆得到了PdSBPase基因,并构建35S:PdSBP:GFP表达载体,采用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,通过抗生素筛选,PCR鉴定和组织定位等多种方式鉴定并成功得到了超表达PdSBPase拟南芥株系。结果在正常生长状态下,超表达植株的叶面积、根长、株高都优于野生型和突变体,其中叶面积是野生型的1.79倍,根长是野生型的1.93倍,而突变体表现为植株矮化,叶子明显发黄短小,叶绿素含量低于野生型株系。转基因株系SBPase酶活是野生型1.4倍,是突变体的1.9倍,RuBP产量以及淀粉含量均要高于野生型和突变体株系,RuBP产量分别是野生型和突变体的1.37和1.76倍,转基因株系的淀粉含量达到了50.26μg/g,而突变体的淀粉含量未检出。结论这些结果说明,PdSBPase对RuBP的形成和淀粉等多糖的合成起到关键作用,能促进植物积累更多的碳水化合物,进而正向调控植物的光合能力。      

利用卡那霉素筛选烟草转基因植株的技术研究

待供试材料转基因和非转基因云烟87烟株长至5~7片叶时,在第3片叶上连续5 d喷施400 mg/L的卡那霉素溶液,喷后2 d观察,结果非转基因云烟87烟株叶片全部产生黄色斑点,而带有卡那霉素抗性标记基因的转基因云烟87烟草叶片表现正常。利用此方法对转基因烟草T2代3个株系进行筛选,筛选出22株转基因烟草植株,并用PCR方法对此方法的准确性进行了验证,结果表明,此方法对转基因烟草是一种简单快速的筛选方法。     

重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能分析

[目的]分析重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能。[方法]利用PCR方法从抗辐射奇异球菌(Deinococcus radiodurans)中克隆hmbp基因,并用沾花法转入拟南芥,用氯化镉处理得到的阳性植株后,检测转基因植株中的丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量、相对电导率及SOD、POD活性。[结果]与野生型相比,镉处理后的转基因拟南芥中脯氨酸、可溶性糖含量及SOD、POD活性增加较多,丙二醛含量增加较少,叶绿素含量减少较少。[结论]研究表明hmbp转基因拟南芥对镉具有很高的抗逆性。