LoxP-Cre重组技术在构建马铃薯光呼吸代谢支路中的应用

利用LoxP-Cre同源重组原理,以表达盒堆积的方式组合光呼吸代谢支路改造基因AtGDH、EcGCL和EcTSR,成功构建了多基因转化载体pYL-GCL-GDH-TSR,通过根癌农杆菌侵染以及潮霉素筛选,获得了马铃薯转化植株。分子检测表明,转基因植株中3个目的基因在mRNA水平均能得到表达,但在蛋白水平无表达。转基因植株在表型和微型薯的发育上与野生型植株无明显区别,可能原因是由于多基因一次性转化与叶绿体定位的双重要求,增加了马铃薯遗传转化及蛋白有效表达的难度。     

温室生产马铃薯微型薯的病虫害防治方法

马铃薯病毒病引起的种性退化是导致马铃薯产量和品质下降的主要因素,应用无毒微型薯则可有效提高产量、改善品质.随着科技兴农的开展和产业结构的调整,近年来马铃薯无病毒微型薯生产已发展成为一种新型的高科技产业,应用无毒微型种薯可大幅度提高产量,获得较高的经济效益.但在日光温室微型薯生产中,由于环境条件的改变而形成了特殊的生态系统,病虫害的发生与常规露地生产发生明显变化,因此加强病虫害的防治就成为微型薯生产中的必不可少的环节.我省温室马铃薯微型薯生产中发生的病害主要有猝倒病、立枯病、茎基腐病、晚疫病、菌核病等,虫害有蚜虫、美洲斑潜蝇、白粉虱等,现根据近年微型薯生产的实践,对其防治方法介绍如下.     

维管束发育相关基因sm-Nvas对水稻稻瘟病抗性分析

[目的]探究烟草维管束发育相关基因sm-Nvas对水稻稻瘟病的抗性。[方法]构建pCAMBIA1305.1-sm-Nvas双元表达载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法转化水稻YTB,对转基因阳性植株接种稻瘟病菌后进行抗性观察。[结果]成功构建了pCAMBIA1305.1-sm-Nvas双元超表达载体,获得了转sm-Nvas YTB植株。离体接种稻瘟病菌后转基因植株的病斑比受体品种YTB的小。[结论]转sm-Nvas基因水稻具有稻瘟病抗性。     

表达葡萄糖氧化酶基因抗晚疫病马铃薯的培育

葡萄糖氧化酶催化分子氧氧化b-D葡萄糖产生葡萄糖酸和H2O2。产生H2O2和其它活性氧物质是植物对病原体侵入的防御反应。实验证明H2O2水平升高不仅可诱发细胞过敏坏死反应，而且还能激活抗病基因表达如植物抗毒素及诱导病原相关蛋白（PR）等基因的表达。通过农杆菌介导将来自黑麴霉（Aspergillus niger)的葡萄糖氧化酶基因转入2个马铃薯重要栽培品种大西洋（Atlantic)和夏普蒂（Shepody)中获得23个转基因株系，其中75％为Kan抗性植株。在23个转基因株系中有16个株系可用PCR扩增出目的基因。进一步用核酸斑点杂交选出13个杂交阳性株系。转基因植物总DNA的Southem blot分析表明，GO基因已整合到马铃薯四倍体基因组中，转基因大西洋植株中目的基因为2－4个拷贝，而夏普蒂转基因植株中为1个拷贝。将转基因植株离体叶妆种呼和浩特地区流行的Phytophthoro infestans的复合生理小种1，3，4孢子。结果表明，和未转基因对照组相比转基因植株病斑出现时间晚，病斑扩展速度慢，发病程度轻，感病叶片少。总体上表现出较明显抗病性。转基因大西洋中抗性株系多于夏普蒂。转基因马铃薯植株体内H2O2含量测定表明，转基因马铃薯植株的根系和叶片在KI－淀粉培养基上数天后变为蓝色，而未转基因对照植株的根系和叶片变化不明显。试验表明，转基因马铃薯植株对晚疫病的抗性和体风H2O2含量水平呈正相关。还对马铃薯转化中再生小植株诱导，转基因植株中GO基因拷贝数，对晚疫病抗性的鉴定以及表达葡萄糖氧化酶基因的转基因马铃薯产生抗性的机理等问题进行了讨论。     

转基因马铃薯内源农杆菌脱除

[目的]解决采用抗生素抑菌导致转基因马铃薯植株生长与分化受到抑制的问题。[方法]利用转基因植株诱导试管微型薯,由试管微型薯抽枝获得转基因脱菌植株。[结果]参试3个马铃薯品种中,SⅠ、SⅡ最佳试管微型薯诱导培养基为MS＋6-BA0.5mg/L＋GA30.1mg/L＋cef150mg/L,NT最佳试管微型薯诱导培养基为MS＋ZT0.5mg/L＋GA30.1mg/L＋cef150mg/L;薯块抽枝最佳培养基为MS＋ZT0.5mg/L＋NAA0.1mg/L;薯块直径0.5-0.7cm抽枝数最高;转基因脱菌植株在无抗生素快繁培养基中经30d培养污染率为0,脱菌植株茎段粗壮,无分枝现象。[结论]建立的方法脱菌简单易行,为转基因个体的筛选和生长排除了障碍。     

马铃薯卷叶病毒外壳蛋白基因克隆转化及其转基因后代的表达

根据GenBank中的马铃薯卷叶病外壳蛋白基因(PLRV-CP)全序列,设计一对特异性引物,以马铃薯卷叶病毒RNA为模板,克隆了马铃薯卷叶病外壳蛋白基因,在pBI121的基础上构建了植物表达载体。利用PLO(Poly-L-Ornithine)将PLRV-CP基因导入到马铃薯加工型品种大西洋的原生质体中,获得了转基因后代。在5株转化后代中扩增出长度为610bp的目标DNA片断,说明导入的外源PLRV-CP基因已经整合到马铃薯基因组中。Southern blot分析结果进一步证明了PCR结果的正确性。RT-PCR结果表明,在3株转化后代叶片中具有阳性表达。马铃薯卷叶病毒接种实验结果表明,转基因植株比对照有明显的马铃薯卷叶病抗性。     

马铃薯蛋白激酶基因StPK1启动子的克隆及活性分析

 【目的】研究马铃薯蛋白激酶基因StPK1,为在马铃薯抗病反应中的功能提供证据。【方法】利用 TAIL-PCR技术,从马铃薯晚疫病水平抗性、垂直抗性和感病等3种材料中,分别克隆了该基因的启动子区域。此外,将从水平抗性材料中克隆得到的启动子与GUS连接构建植物表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化法转化本氏烟(Nicotiana benthamiana),将得到的转基因烟草分别用水、晚疫病原菌或水杨酸(SA)溶液处理,并进行表达活性分析。【结果】3个启动子长度分别为922、929和922 bp,均具有TATA-box和CAAT-box以及多种与抗病反应和基因时空表达有关的元件,而三者的主要差异是个别碱基的不同。GUS组织化学染色表明,用晚疫病原菌或SA处理的转基因烟草被染成蓝色。【结论】StPK1启动子为有活性的启动子,且为病原和SA诱导型启动子。     

Bt-CryV基因对马铃薯的遗传转化

文章以马铃薯品种东农303的脱毒微型薯为外植体,利用农杆菌介导法将Bt-CryV基因转入马铃薯中,同时优化影响遗传转化的因素,包括激素种类与浓度、休眠期、脱菌抗生素种类与浓度、共培养时间、筛选方式等。获得21株Kan抗性植株进行PCR和PCR-Southern检测,其中10株为阳性植株,证明外源基因已经整合到植物的基因组上。     

马铃薯类糖基转移酶基因StKOB1的克隆与功能分析

糖基转移酶通过参与多种物质糖基化修饰在植物抗逆胁迫方面发挥重要作用。为了解糖基转移酶基因在马铃薯晚疫病抗性中的作用,从马铃薯栽培种‘合作88’中克隆类糖基转移酶基因StKOB1,分析了该基因的表达特性及功能。通过实时定量PCR技术,分析StKOB1受晚疫病菌(Phytophthora infestans)、水杨酸、茉莉酸甲酯及乙烯利诱导表达模式,利用基因瞬时表达和病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术在本氏烟草中超量表达和沉默该基因,然后进行晚疫病抗性鉴定。结果表明,StKOB1蛋白结构域包含1个跨膜结构域(27～47 aa),1个糖基转移酶功能域(115～381 aa)。StKOB1基因受晚疫病菌和茉莉酸甲酯诱导表达。瞬时超量表达StKOB1基因未能增强植物抗病性,但与对照植株相比,Nb KOB1沉默植株的抗病性显著降低。上述结果说明StKOB1参与晚疫病抗性调控。     

转基因马铃薯内源农杆菌脱除

[目的]解决采用抗生素抑菌导致转基因马铃薯植株生长与分化受到抑制的问题。[方法]利用转基因植株诱导试管微型薯,由试管微型薯抽枝获得转基因脱菌植株。[结果]参试3个马铃薯品种中,SI、sⅡ最佳试管微型薯诱导培养基为MS＋6-BA0．5ms／L＋GA,0．1mg／L＋cef 150me／L,NT最佳试管微型薯诱导培养基为MS＋ZT0．5mg／L＋GA,0．1mg／L＋cef150mg／L;薯块抽枝最佳培养基为Ms＋ZT0．5mg／L＋NAA0．1mg／L;薯块直径O．5～0．7cm抽枝数最高;转基因脱菌植株在无抗生素快繁培养基中经30d培养污染率为0,脱菌植株茎段粗壮,无分枝现象。[结论]建立的方法脱茵简单易行,为转基因个体的筛选和生长排除了障碍。     

利用田间抗病基因近等混合系防治马铃薯晚疫病

马铃薯是世界上第四大粮食作物,是我国七大农作物之一。晚疫病是由致病疫霉菌（Phytophthora infestans）引起的毁灭性的病害,19世纪中叶曾造成举世闻名的“爱尔兰大饥荒”,至今仍然是马铃薯最严重的病害。提高抗晚疫病的水平是马铃薯育种的重要目标。马铃薯抗晚疫病育种是通过遗传操作来抵抗植物病害的最早的人类实践之一,但至今收效甚微,从野生种导入的抗病基因在田间很容易失效。马铃薯和致病疫霉菌的互作关系符合经典的“基因对基因”假说,只有马铃薯的抗病基因和致病疫霉菌的非毒力基因同时存在并表达时,抗病反应才能发生。致病疫霉菌是一种进化潜力非常高的病原,可以快速突变本身的非毒力基因,因而造成对应的马铃薯抗病基因的失效。要提高抗病基因的持久性,目前唯一的途径是同时释放多个抗病基因,人为造成田间抗病基因的多态性。马铃薯抗晚疫病基因的克隆取得了快速的发展,为通过转基因的手段创造田间抗晚疫病基因的多态性提供了基础。     

番茄生长素应答因子ARF1基因RNA干涉载体的构建及其对番茄的转化

将番茄生长素应答因子家族成员之一ARF1中的500bp左右的特异片段导入到植物载体pBI121中,构建成RNAi表达载体(pBI121-ARF1),通过根癌农杆菌介导转入番茄子叶,经组织培养和抗性筛选获得再生植株.PCR检测再生植株,初步鉴定为阳性植株,为后续进一步鉴定该基因功能奠定了基础.     

过敏反应促进蛋白基因hrap转马铃薯的研究

利用根癌农杆菌介导法,将由甜椒中分离出的一种过敏反应促进蛋白hrap基因导入马铃薯品种"Russet Burbank"和"大西洋"中。转化再生植株经过含卡那霉素培养基的生根筛选、PCR检测、Southern杂交鉴定表明目的基因已导入马铃薯品种中,RT-PCR检测结果表明目的基因已整合到马铃薯DNA中并表达。通过对转基因植株进行活体接种抗病性检测,获得了抗晚疫病和抗青枯病的植株。     

表达 HarpinEa基因的转基因马铃薯的晚疫病抗性分析

 通过根癌农杆菌介导,用Harpin_Ea基因转化马铃薯四倍体栽培种大西洋（Atlantic）,获得107个马铃薯转化株系。经过卡那霉素的抗性鉴定和PCR分子检测,有59株PCR检测成阳性,占所有转化植株的55.14%.实验对部分转基因植株进行室内抗病性评价,从24个PCR阳性株系中筛选到9个株系的抗病性与对照相比有显著差异(P<0.05),其中7株的抗病性与对照相比差异极显著(P<0.001)。结果初步表明Harpin_Ea基因已整合到马铃薯的基因组中并得到表达,提高了植株的晚疫病抗性。     

农杆菌介导法将fad2基因的ihpRNA表达框转入甘蓝型油菜

为获得转基因高油酸油菜新种质,以甘蓝型油菜品种宁油12号带柄子叶为转基因受体,通过与含有油酸脱饱和酶基因(fad2)ihpRNA表达载体(pCNFIRnos)的农杆菌LBA4404共培养,将油菜fad2基因的反向重复序列表达框转入宁油12号,获得转基因植株。结果表明:4日龄的带柄子叶在含有2,4-D 1 mg/L的共培养基中预培养48 h后,再进入不定芽诱导培养基中进行培养,能显著提高不定芽的诱导频率;在含20 mg/L卡那霉素的诱导培养基中抗性绿芽的频率达到5.04%;PCR检测卡那霉素抗性苗的基因组DNA,均扩增出NPTII基因和目的基因序列表达框的特定条带。初步证明目的基因序列已经整合到了油菜的基因组中。     

转NDR1基因烟草对赤星病和晚疫病的抗性增强

 NDR1(nonrace-specific disease resistance)基因在植物系统获得性抗性的信号传导途径中起着重要的作用,过量表达该基因的拟南芥对不同病原菌的抗性都有提高。利用PCR技术首次克隆了拟南芥Wassilewskija生态型的NDR1基因,与Columbia生态型相比,该基因共有7处碱基不同,引起编码氨基酸变化4处。构建了植物高效表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草,经PCR和Southern鉴定,外源基因已整合到植物基因组中。随机挑选10个转基因株系进行抗病性分析,其中3个株系对赤星病和晚疫病的抗性明显增强。     

致病疫霉（Phytophthora infestans）与马铃薯间相互作用机理的研究进展

 根据近年来致病疫霉（Phytophthora infestans）与马铃薯间相互作用的研究成果,阐述在致病疫霉（P.infestans）与马铃薯间相互作用的过程中,马铃薯小种专化性抗性基因与致病疫霉的无毒性基因间的相互关系,分析在此互作时所产生的二十碳四烯酸（AA）、二十碳戊烯酸（ＥＰＡ）、葡聚糖、茉莉酸（JA）以及各种病程相关蛋白（PR- protein）等物质的调控作用,从而进一步论述致病疫霉（P.infestans）与马铃薯间相互作用的机理。