葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC27的克隆及其植物表达载体的构建

本研究从赤霞珠(Vitis vinifera L.cv.Cabernet Sauvignon)葡萄果实中提取RNA,克隆得到葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC27;从中蔬6号番茄子叶提取DNA,克隆得到番茄果实特异启动子基因E8.以实验室保存的pCAMBIA 1301为起始载体,分别构建了2个植物表达载体pCE8-SUC27vs和pCE8-SUC27.在这两个载体中,VvSUC27的表达均受番茄果实特异启动子E8的调控,pCE8-SUC27vs含有来自拟南芥葡萄糖转运蛋白基因AtVGT1的细胞液泡膜定位的信号肽编码序列和NOS终止子;pCE8-SUC27包含来自葡萄的蛋白质细胞质膜定位的信号肽编码序列和NOS终止子,在pCE8-SUC27vs质粒的基础上,构建了E8控制下的GUS植物表达载体pCE8-GUS.植物表达载体通过冻融法成功地转入到农杆菌EHA105菌株中.将包舍不同质粒的根癌农杆菌注射到番茄果实中进行了启动子功能的瞬时表达验证,获得了阳性GUS染色结果.研究为下一步葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC27在果实中的特异表达分析奠定了基础.     

烟草转GroEL基因抗双生病毒的研究

双生病毒是全球性的重要植物病毒,为提高植物对此病毒的抗性,分离了烟粉虱体内GroEL基因,将其连接到棉花韧皮部特异启动子PGHNBS下游,构建到植物表达载体PBI121上,采用农杆菌介导法转化烟草,获得抗性苗.对抗性植株进行PCR、RT-PCR和病毒侵染检测,结果表明:GroEL基因已经整合到烟草基因组中,并且在转录水平上表达.病毒侵染检测结果显示转基因烟草植株中没有检测到病毒,证明韧皮部特异表达GroEL基因抗双生病毒是可行的.     

棉花生长素结合蛋白(GhABP)的初步研究

本文利用从棉花(GossypiumhirsutumL.)纤维中获得的生长素结合蛋白(auxin-bindingprotein)基因cDNA全长,经生物信息学分析,构建了由棉花纤维特异表达启动子E6驱动的该基因过量表达载体(pBE6::GhABP1(GUS))。通过农杆菌介导法将该基因转化棉花,获得了经PCR检测的阳性胚性愈伤组织。为近一步研究生长素结合蛋白在棉纤维发育过程中的功能奠定了基础。     

植物基因启动子的类型及其应用

不同的植物启动子使植物基因具有不同的表达特性,按其作用方式大体可以分为3类,即组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子.另外还有两类较为特殊的启动子--双向启动子和可变启动子.在这些启动子中,除了含有基本启动子外,还存在一些特异的顺式调节元件,这些顺式调节元件在基因的特异表达中发挥重要作用.不同类型的启动子在植物基因工程中得到广泛的应用.     

不同启动子在转基因烟草中抗番茄黄化曲叶病毒的研究

为了提高植物对番茄黄化曲叶病毒的抗性,利用CaMV35S启动子、棉花韧皮部特异启动子PGHNBS、拟南芥韧皮部特异启动子SUC2分别构建了含有不同启动子控制下的烟粉虱内GroEL基因的植物表达载体P-Gro-EL、P-PGHNBS-GroEL、P-SUC2-GroEL。通过农杆菌介导转化法,获得了一批抗卡那霉素的转化再生烟草植株。RT-PCR结果表明,3个启动子皆驱动GroEL基因在转基因烟草中表达。对转化再生烟草的一次病毒注射侵染结果显示,共有19株抗性烟草植株,其中,转P-GroEL载体的有7株,转P-PGHNBS-GroEL和P-SUC2-GroEL载体的各有6株;2次病毒注射侵染的结果显示,获得7株抗性烟草植株,它们是转P-GroEL载体的1株、转P-PGHNBS-GroEL和P-SUC2-GroEL载体的各3株。2次接种的试验结果表明,PGHNBS和SUC2转基因烟草植株的抗病效果均比CaMV35S转基因植株明显。证明利用韧皮部特异表达GroEL基因可以获得抗番茄黄化曲叶病毒的转基因植物。     

高等植物绿色组织特异表达启动子研究进展

为实现目的基因的定点、定时表达,组织特异性启动子的开发和应用成为植物基因工程中的研究热点。绿色组织特异启动子驱动外源基因在茎叶等绿色组织中特异表达,并且启动子的组织特异性是由其上存在的正负调控元件相互作用而决定的。综述了绿色组织特异启动子的种类及调控元件,并对其在植物基因工程中的应用前景进行了展望。     

3种不同启动子构建ACC脱氨酶基因植物表达载体

从阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)UW4菌株克隆出ACC脱氨酶(1-aminocyclopmpane-1-carboxylic acid deaminase)基因连接至pGEM-T vector上,并采用3种不同启动子(组成型表达启动子CaMV35S、花特异表达启动子CHSA及衰老特异表达启动子SAG12)分别构建ACC脱氨酶基因的植物表达载体,经PCR及酶切鉴定均已构建成功.为后期选择不同的花卉等植物材料遗传转化研究打下基础.     

棉花GhCOMT1基因的正义、反义与RNAi干扰载体的构建及转化

[目的]咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid 0-methyltransferase,COMT)是苯丙烷代谢途径中的一个关键酶催化,通过转基因技术深入研究GhCOMT1基因在棉纤维发育和木质素代谢途径中的作用.[方法]采用由棉纤维组织特异性启动子E6驱动的GhCOMT1基因构建正义、反义表达载体GhCOMT1基因的植物表达载体和RNAi干扰载体并转化棉花.[结果]目的基因成功整合至表达质粒中并且获得转基因后代.[结论]构建了由棉纤维组织特异性启动子E6驱动的GhCOMT1基因正义、反义表达载体;同时克隆了GhCOMT1基因的一段450 bp高度保守的NBD区序列,构建了GhCOMT1基因的RNAi干扰载体,并将上述载体转入农杆菌菌株LBA4404并成功转化棉花.     

植物HSP70反义基因工程雄性不育表达载体的构建及鉴定

[目的]为更好地研究HSP70热激蛋白基因与植物雄性不育的关系。用PCR方法克隆了水稻花药特异表达启动子Osg6B,将其与设计合成的HSP70反义片段连接,构建了由水稻花药特异表达启动子Osg6B驱动的HSP70反义表达载体,并进行了PCR和酶切鉴定。[结果]克隆的Osg6B启动子序列与所发表的序列同源性高达97%,启动子区域的顺式调控元件完整;构建的由水稻花药特异表达启动子Osg6B驱动的HPS70反义表达载体通过了菌落PCR验证和表达载体值粒的酶切鉴定,载体构建成功。[结论]该表达载体的构建将为植物基因工程雄性不育的利用奠定基础。     

转蚕丝芯蛋白基因获得高强纤维棉花植株

采用花粉管通道技术,将棉纤维细胞特异表达启动子(E6)驱动的蚕丝芯蛋白基因导入陆地棉品种"泗棉3号"。共注射600朵花,收获497粒种子。通过GUS报告基因组化检测筛选,获得5株GUS阳性棉株。又经卡那霉素涂叶法鉴定,其中4株具有良好的卡那霉素抗性。用依据E6启动子序列和蚕丝芯蛋白基因序列设计的两对引物,对这5株棉花进行PCR扩增,获得1株转蚕丝芯蛋白基因棉株。纤维品质测定结果表明,这株转蚕丝芯蛋白基因棉花T1代纤维比强度达到34.6cN/tex,比对照"泗棉3号"(比强度为28.6cN/tex)提高了21.0%,T2代纤维比强度比对照平均增高23.3%。     

棉花花粉中高效转录U6启动子的克隆及功能分析

【目的】以棉花品种新海16基因组DNA为模板,克隆海岛棉（Gossypium barbadense L.）GbU6启动子,筛选出能在棉花生殖细胞中（花粉）高效转录的GbU6启动子,为利用基因组编辑技术进行棉花分子育种奠定重要基础。【方法】采用两轮PCR方法克隆完整的GbU6启动子。根据网上公布的棉花基因组数据库序列,利用Primer 5.0软件设计5对引物,进行第一轮能覆盖完整GbU6启动子的PCR扩增,产物克隆测序正确后,再利用transfer PCR法将GbU6启动子精确亚克隆到CRISPR/Cas9基因组编辑载体中;第二轮扩增产物测序正确后,运用DNAMAN软件对克隆成功的5个GbU6启动子序列中具有转录功能的必要元件进行分析;然后以pBI101质粒DNA为模板,PCR扩增并克隆GUS报告基因,经酶切鉴定、测序正确后,用BbsⅠ酶切GUS,连入经同样酶切后的5个GbU6启动子对应的CRISPR/Cas9基因组编辑载体中,转化、酶切鉴定,获得对应的5种GbU6::GUS的表达载体。将含有CaMV35S启动子驱动的GUS表达载体作为棉花花粉瞬时转化的阳性对照,以上述6种表达载体DNA为模板,采用高保真酶的PCR扩增法获得高浓度DNA片段,利用基因枪轰击法将5种GbU6::GUS和阳性对照的DNA片段分别转化棉花花粉,并进行GUS染色,最后用体式显微镜观察染色情况。每个启动子的基因枪转化重复3次,最后根据染色深浅筛选出在棉花生殖细胞中高效转录的GbU6启动子。【结果】经两轮PCR扩增后获得5种GbU6启动子,启动子长度分别为1 166、1 119、1 134、1 214和1 176 bp,并构建获得了相应的5种CRISPR/Cas9基因组编辑载体;对拟南芥和克隆的5个GbU6启动子序列进行序列比对,结果表明,GbU6启动子区与拟南芥U6启动子一样,也含有比较保守的-60 bp位置的USE元件和-30 bp位置的TATA框,而且这两个元件之间的距离也非常固定;用GbU6::GUS的DNA片段瞬时转化棉花花粉,发现基因枪瞬时转化的3次重复结果显示克隆得到的5个GbU6启动子有4个能驱动GUS在棉花花粉中表达,棉花花粉被染成蓝色。其中GbU6-5P::GUS的染色相对较深,接近于CaMV35S启动子。【结论】成功克隆了棉花生殖细胞中高效转录的GbU6启动子,为构建棉花CRISPR/Cas9基因组编辑载体系统提供了有效的启动子。     

外源纤维改良基因对棉花纤维品质的影响研究

将由棉纤维细胞特异表达启动子驱动的外源纤维改良基因(兔角蛋白基因)，通过花粉管通道转基因法，导人陆地棉品种(系)苏棉16号、泗棉167、渝棉1号和H1。检测结果表明，转兔角蛋白基因苏棉16号和泗棉167的纤维比强度分别比相应对照增加了23．2％和29．6％，马克隆值下降了13．3％和17．0％，纤维长度与对照接近。结果还表明，外源基因对高品质棉花品种(系)渝棉1号和H1纤维品质的影响不明显，只是衣分有所增加。     

棉花种子特异性启动子的克隆及序列分析

启动子是基因表达的重要顺式调控元件,在基因工程中,种子特异性启动子可以调控外源基因在种子中特异表达,提高表达效率,增强转基因的效果。本试验根据棉花LEA蛋白D34基因序列设计引物,以海岛棉基因组DNA为模板,通过touch down PCR技术,获得D34基因的种子特异性启动子片段。测序结果表明该片段长1 384 bp,与已发表的D34基因序列相似度为94.87%。该片段除了含有启动子的基本元件TATA框、CAAT框外,还含有种子特异性启动子元件E-box、G-box、B-box、AACA基序等。此外,对其顺式元件做了生物学功能分析。     

棉花油酸脱饱和酶基因ghFAD2-1倒位重复构建的遗传转化研究

以种子特异性表达的大豆凝集素基因启动子、终止子以及棉花△ 12脱饱和酶基因ghFAD2 - 1进行倒位重复基因构建 ,以农杆菌介导法转化陆地棉品种Coker315。经PCR及Southern杂交证实倒位重复基因已转入棉花中。种子内脂肪酸含量分析结果表明 ,该倒位重复基因构建的表达及沉默效应在不同的转基因品系间存在差异 ,油酸由对照的 19 6 %提高到 2 6 0 %～ 77 8% ,其余组份含量则明显下降     

棉花GhCAD6基因表达载体构建及GUS基因的瞬时表达

[目的]以GUS基因为报告基因,构建GhCAD6基因的瞬时表达载体.[方法]采用PCR方法和基因枪法.[结果]用PCR法,以pGEM-T-CAD6质粒为模板,获得GhCAD6基因目的片段.然后将其克隆到瞬时表达载体pRTL2-GUS/NIa中,获得由CaMV35S启动子调控目的基因的pGUS-CAD6融合表达载体,使目的基因能够和GUS基因同时表达.采用基因枪法将pGUS-CAD6转化到洋葱表皮细胞中,暗培养24 h,经GUS组织化学染色,检测到多个洋葱细胞呈现蓝色.[结论]构建的瞬时表达载体可在植物细胞中高效表达,为进一步研究棉花GhCAD6基因的功能奠定了实验基础.     

天然彩色棉纤维特异表达启动子LTP3的克隆及其在烟草中的表达特异性

报道天然彩色棉纤维特异表达启动子LTP3,大小为1 548 bp。经测序分析,与GenBank中登录的海岛棉（Gossypium hirutum L.DES119）特异表达启动子序列同源性为99%,仅有个别碱基发生改变,而启动子的基本元件未发生突变。将克隆的启动子与报告基因GUS融合,构建植物表达载体pBI-LTP3,...     

多启动子驱动苘麻epsps优化基因植物表达载体的构建及其转化

转基因抗草甘膦作物是商业化最广泛的转基因作物之一,但是棉花的雄蕊对草甘膦敏感,在四叶期后喷施草甘膦会造成抗草甘膦棉花雄性败育,不能正常授粉,最终导致产量降低。为降低草甘膦对棉花育性的不良影响,有针对性的构建了棉花生殖器官优势表达的arf1启动子、棉花草甘膦高效诱导表达的ag2启动子和组成型启动子CaMV35S驱动苘麻epsps优化基因的串联三表达盒植物表达载体,采用农杆菌喷花法将其转入棉花,对T0代喷施草甘膦筛选获得8株对草甘膦有较强抗性并且生殖发育正常的植株;PCR和RT PCR分析表明外源基因已整合至棉花基因组并正确表达。为探索用不同类型启动子驱动相同基因以扩大外源基因在植物中的表达范围和培育具有自主知识产权的抗草甘膦转基因棉花打下基础。     

陆地棉转录因子GhNAC7的克隆及功能分析

【目的】从陆地棉中克隆GhNAC7,分析其结构和功能,研究其在棉花不同组织中以及叶片不同发育时期的表达量。并转入拟南芥进一步探究其在棉花叶片衰老过程中的作用。【方法】利用中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室建立的棉花衰老叶片cDNA文库中的序列,获得1个含有NAM结构域的EST,使用Oligo6.71设计引物,重新在陆地棉叶片cDNA中进行克隆。使用Gene Structure Display Server软件分析GhNAC7结构,使用在线工具Plant CARE分析启动子序列,利用在线工具Gen Scan进行氨基酸序列翻译。同时,利用拟南芥基因组数据库(TAIR)进行序列比对,选取得分较高的NAC家族基因,使用MEGA 6.06软件和Gene Doc软件进行进化树分析和氨基酸比对。以XbaⅠ和SacⅠ为酶切位点构建35S::GhNAC7-GFP融合表达载体,分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术分析GhNAC7在棉花不同组织、不同叶片发育时期以及在200μmol·L~(-1) ABA调控下的表达量。通过构建p GhNAC7-GUS融合表达载体并转拟南芥,分析其启动子特异性。以Eco RⅠ和SalⅠ为酶切位点,利用p BI101和p BI121载体,分别构建融合表达载体并转拟南芥进行过表达分析。【结果】从陆地棉中成功克隆GhNAC7,其全长为1 064 bp,包含3个外显子,2个内含子。生物信息学分析结果表明,GhNAC7开放阅读框为834 bp,可编码277个氨基酸,其蛋白质分子量为31.35 k D,等电点为9.22。结构域分析表明其属于NAC转录因子的NAM亚家族,进化树分析显示GhNAC7与ANAC041、ANAC083同源性最高,其中,GhNAC7与ANAC083结构域位置均为17—58 aa。其启动子核心元件包含一系列与衰老、激素、胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位表明其蛋白为核蛋白。组织特异性表明GhNAC7在真叶、子叶、花、花药和衰老真叶中均明显表达,其中在衰老的真叶中表达量最高。启动子特异性分析表明,其GUS活性在衰老的叶片中最强。在拟南芥中过表达该基因,转基因植株比野生型表现出明显的衰老症状。荧光定量PCR分析表明,ABA处理后6 h GhNAC7明显上调表达,并在48 h表达量达到最高,这表明ABA可调控GhNAC7表达从而调节棉花叶片衰老。【结论】GhNAC7可以促进棉花叶片衰老并受ABA的调控。