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cDNA3′端202bp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。     

海岛棉GbNPR1基因全长cDNA的克隆及其在烟草中的表达

【目的】为棉花抗黄萎病基因工程育种提供新的基因源。【方法】以海岛棉为材料，利用同源序列法和RACE技术克隆海岛棉中SAR途径的主要抗病信号元件NPR1(none expresser of PR gene)的全长cDNA序列。【结果】推导的氨基酸序列与已知NPR1的同源性较低（39%～57%），但在功能区的同源性较高（79.2%），GbNPR1蛋白中含有BTB和锚蛋白重复序列结构域，且在起始密码子上游存在2个W框。在拟南芥中，A.tNPR1起始密码子上游有3个W框，对诱导NPR1的表达和激活NPR1介导的植物防卫反应至关重要，锚蛋白重复序列则是NPR1实现其功能必不可少的。构建了组成型植物表达载体，通过农杆菌介导法导入烟草，转基因植株经PCR和Southern杂交检测，表明目的基因已整合到烟草基因组中。离体叶片接种法对转基因烟草进行抗病性鉴定，表明对烟草赤星病菌（Alternaria alternata）的抗性有明显提高。转基因烟草经T1代遗传分析发现，基因以单拷贝插入。【结论】本研究得到的基因为海岛棉中NPR1的同源基因。     

大豆疫霉根腐病抗性相关基因SDR1的克隆及功能分析

【目的】获得大豆疫霉根腐病抗性相关基因,为培育大豆抗病品种提供理论依据。【方法】在以大豆抗病品种绥农10构建的受疫霉菌诱导后差异表达的cDNA消减文库的基础上,选取文库中一条与其它植物的DR1基因具有较高同源性且上调表达的EST序列。通过RT-PCR方法从绥农10中克隆该基因,并构建到植物表达载体pCAMBIA3301上,以感病品种东农50的子叶节为外植体通过根癌农杆菌介导的方法进行大豆遗传转化。【结果】该基因全长805 bp,开放读码框为471 bp,编码156个氨基酸,在此命名为SDR1。遗传转化获得转基因PCR鉴定阳性植株5株,Real-time PCR检测T1转基因植株较非转基因植株SDR1表达量提高20倍以上的有3株,经Southern杂交分析表明,出现杂交信号的有3株。经离体叶片接种大豆疫霉菌,转基因大豆的抗性较非转基因大豆明显提高。【结论】成功克隆了大豆疫霉根腐病抗性相关基因SDR1,并通过对过量表达的大豆转基因植株的抗病性鉴定初步确定了SDR1的抗病功能。     

基于花粉介导法转化的玉米自交系抗病植株的获得

【研究目的】将几丁质酶基因导入玉米自交系,获得抗玉米丝黑穗病的转基因植株。【方法】采用花粉介导法进行转化,获得的种子及后代植株检测方法包括：潮霉素抗性筛选、PCR扩增、Southern blot杂交分析以及田间抗病鉴定。【结果】通过转化获得种子43粒,对种子进行潮霉素抗性筛选得到9株抗潮霉素植株;经PCR检测,Southern blot杂交分析得到5株转基因植株。田间抗病鉴定结果显示,转基因植株或株系的丝黑穗病抗性提高1～2级。【结论】花粉介导法转化玉米自交系是获得抗病育种材料的一条快捷、有效的途径。     

羽衣甘蓝的BoRACK1基因抗病性分析

【目的】RACK1可与多种信号分子相互作用并影响不同的信号转导途径,可能参与了植物在生物和非生物逆境胁迫中的多种应答。【方法】为研究羽衣甘蓝RACK1对抗病性中的功能,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得转化植株,并对3个独立转基因株系进行抗逆性分析。【结果】接种后转基因植株表现明显的抗病表型,抗病防御相关基因和表达量显著高于野生型。【结论】RACK1基因在羽衣甘蓝抗病过程中具有正调控作用,通过上调逆性相关基因的表达量增强抗逆性。     

苦豆子凝集素基因植物表达载体的构建及其对烟草的转化

[目的]了解苦豆子凝集素基因(SAL)的功能,将该基因构建到植物表达载体并转化烟草,获得转基因植株。[方法]利用RT-PCR技术,提取苦豆子总RNA进行反转录得到cDNA,通过PCR扩增得到苦豆子凝集素基因SAL,并将其克隆到植物表达载体pCAMBIA1301上,产生重组质粒pCAMBIA1301-SAL。采用农杆菌介导法将重组质粒转化烟草,并进行分析鉴定。[结果]构建了植物表达载体pCAMBIA1301-SAL,转化烟草后经筛选获得76株转基因植株,经抗性筛选及PCR和RT-PCR鉴定,其中27株显示为阳性植株。[结论]苦豆子凝集素基因已经在烟草中成功表达,为进一步研究验证转基因烟草的抗病效果奠定了基础。     

植物转基因抗性策略研究进展

通过转基因技术使植物获得抗病性是控制植物病毒感染的一种重要技术途径。RNA干扰技术的出现为植物转基因抗性策略的研究提供了新思路。植物转基因抗性产生方法主要是通过表达不同的病毒蛋白(外壳蛋白、复制蛋白、运动蛋白及其他病毒蛋白)、RNAs(反义RNA、卫星RNA、缺陷干扰RNA、发夹RNA及人工微小RNA)、非病毒基因(核酸酶、抗病毒蛋白抑制子及植物体)、宿主来源的抗性基因(显性抗性基因和隐性抗性基因)及各种宿主防御反应因子等。介绍了以上几种抗性策略并分析了目前尚存在的问题,以期为植物转基因抗性策略研究的学者提供参考。     

hrpZPsg12转基因烟草及其抗性评价

【目的】将来源于大豆细菌性斑点病菌(Pseudomonas syringae pv.glycinea)Psg12菌株的hrpZPsg12基因导入烟草"云烟87",对转化植株进行烟草普通花叶病毒(TMV)、烟草马铃薯Y病毒(PVY)和烟草野火病菌(Pseudomonas syringae pv.tabaci)的抗病性鉴定,为培育多抗烟草新品系奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法,将hrpZPsg12基因转入烟草"云烟87"中,对T0和T1代转基因植株进行PCR检测、Southern杂交,并对T1代转基因植株的抗病性进行评价。【结果】hrpZPsg12基因成功转入"云烟87"中,PCR检测表明共获得7株T0代阳性植株、35株T1代阳性植株。对T1代PCR阳性植株进行Southern检测,表明外源目的基因hrpZPsg12已经整合进烟草基因组中,并可在转基因后代植株中稳定遗传。抗病性测定表明,T1代转基因烟草对TMV和PVY表现高抗,对烟草野火病表现中抗。【结论】获得了高抗TMV和PVY及中抗烟草野火病菌的转hrpZPsg12基因植株20和15株。     

棉花抗枯萎病相关GhB301基因对烟草的遗传转化及功能分析

【目的】ERF是乙烯信号传导途径中的重要转录因子,在植物与病原菌互作中发挥着重要的调控作用。棉花抗枯萎病相关Gh B301基因是从棉花中获得的ERF-B3亚组基因,探索该基因在烟草异位表达后的功能,为进一步研究其在棉花抗枯萎病中的功能奠定基础。【方法】以p PZP35S表达载体为基础,构建Gh B301的过表达载体;采用农杆菌介导法转化烟草并获得转基因植株。【结果】经卡那霉素筛选、PCR和RT-PCR检测,获得3株转基因阳性植株;q PCR分析显示,转基因阳性植株中部分病程相关蛋白基因的表达量较野生型明显升高。【结论】棉花抗枯萎病相关基因Gh B301在烟草中异位表达后可能会通过增强部分病程相关蛋白基因的表达来提高植株抗病性。     

外壳蛋白基因片段介导的高抗TuMV研究

为了获得对芜菁花叶病毒（TuMV）高度稳定的抗性,选取TuMV的外壳蛋白（CP）基因近3′端保守区共377 bp的核苷酸序列,构建了抗TuMV的发卡结构RNAi载体,并转化了TuMV的天然宿主拟南芥。转基因植株用北京地区TuMV主要流行的强致病株系BJ-C4人工接种。鉴定的8个转基因株系中有3个株系表现出对TuMV的高度抗性。定量PCR结果显示,高抗转基因株系体内几乎检测不到病毒的积累。     

串联的人胸腺素α1基因在番茄中的高效表达

 【目的】提高免疫活性多肽人胸腺素α1（Tα1）在番茄中的表达量。【方法】根据植物偏爱密码子对Tα1基因进行优化，并将其顺式串联成四联体，同时在单体基因间插入肠激酶剪切位点基因序列，以便表达的融合蛋白可以被肠激酶切割成单体。利用农杆菌介导法将单体Tα1基因和四联体Tα1基因分别转化进入番茄。【结果】两个基因转化番茄后分别得到卡那霉素抗性再生植株19株和10株，PCR和Southern杂交检测证明，部分番茄基因组中整合了外源基因。经过Western和ELISA分析，串联的Tα1基因已经在番茄果实中表达，表达量最高相当于20.2 μg Tα1?g-1果实鲜重，高于单体基因的表达量。【结论】基因串联的方式提高了Tα1基因在番茄中的表达量。     

苹果茎痘病毒库尔勒香梨分离物外壳蛋白基因的原核表达

【目的】苹果茎痘病毒为潜隐性病毒,该病毒寄主范围和分布广泛,能侵染多种果树。目前侵染新疆库尔勒香梨,造成了严重的经济损失,研究了解ASPV的功能基因及治病机理,并诱导其表达,制备出高效的血清,将病害的损害度降到最低。【方法】用新疆库尔勒香梨携毒枝条的韧皮部提取苹果茎痘病毒RNA,根据已经公布ASPV(EU095327)核苷酸序列,设计合成1对CP基因的引物,通过RT-PCR扩增出CP基因,将其克隆至表达载体pET-3a中。【结果】经测序表明,目的基因CP已正确地整合至表达质粒中。【结论】重组质粒转化大肠杆菌BL21,在不同时间下诱导均获得了表达,且表达蛋白产物的分子质量大小与预期值一致,并可被特异性抗体所识别。     

东莞大蕉超表达拟南芥CBF1基因及其抗寒性检测

【目的】研究超表达拟南芥CBF1基因（AtCBF1）对大蕉抗寒性的影响,为从大蕉克隆抗寒相关基因奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法转化东莞大蕉的胚性细胞悬浮系,获得转AtCBF1基因的大蕉植株;利用GUS组织染色、PCR、RT-PCR以及RT-qPCR对转基因植株进行鉴定;比较低温处理后的转基因株系和对照的冷害特征以及超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量等生理生化指标,鉴定转基因大蕉植株的抗寒能力。【结果】试验共获得6个抗性再生转化系。GUS组织染色结果表明,除T1外,其余均为阳性;PCR鉴定结果表明,AtCBF1在6个抗性再生转化系均为阳性,而GUS基因在T1转化系中没有检测出;RT-PCR结果表明,AtCBF1在6个转化系均得到表达,对T1、T2和T3 3个转化系进行RT-qPCR检测发现,AtCBF1基因在3个转基因株系表达水平存在差异;在低温处理下,转基因植株的叶片相对电导率、MDA的累积都低于非转基因植株,而SOD总活性高于对照;低温处理条件下,转基因植株叶片的冷害症状明显轻于对照。【结论】AtCBF1在大蕉中超表达,具有增强大蕉SOD活性,降低因低温导致的MDA含量和离子渗漏率,缓解质膜过氧程度,进而改善大蕉植株抗低温胁迫的能力。     

PVYN与PVYO病毒RT-PCR快速检测体系研究

 马铃薯Y病毒（PVY）是侵染马铃薯的重要病毒之一，严重影响马铃薯的生产。本文通过对PVY病毒N株系（PVYN）与O株系（PVYO）的基因序列进行比较，在其外壳蛋白同源区设计一对通用引物，建立了PVY病毒的RT-PCR检测体系。另外在N株系与O株系同源区设计一条3′引物，选择N株系与O株系差异区设计两条5′端引物，建立了可鉴定PVYN与PVYO的复合RT-PCR体系。这个体系的建立，对于马铃薯脱毒苗的检测与PVY病毒的调查及病理研究都具有一定的应用价值。     

转录靶向猪Jiv基因shRNA细胞株的建立 及抗猪瘟病毒转基因猪的构建

【目的】构建转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的阳性细胞株,通过比较各细胞株对猪瘟病毒增殖的干扰效果,筛选对猪瘟病毒增殖有明显抑制作用的细胞株,为抗猪瘟转基因猪的构建提供材料。【方法】研究设计了靶向猪Jiv基因的4个shRNA干扰片段,并构建插入干扰片段的慢病毒(P1、P2、P3、P4)。将慢病毒分别转染PK-15细胞,阳性细胞接种猪瘟病毒后72 h用实时荧光定量PCR检测猪瘟病毒RNA的量,以比较4种干扰细胞株对猪瘟病毒增殖的干扰效果。将对猪瘟病毒增殖有较好干扰效果的P2慢病毒干扰载体转染猪胎儿成纤维细胞,获得稳定表达靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的猪胎儿成纤维细胞株,作为抗猪瘟病毒转基因猪构建的供体细胞,将细胞核移植到成熟的去核猪卵母细胞中,获得体细胞核移植胚胎,移植入受体母猪输卵管中进行转基因猪构建,对获得的转基因猪进行外源基因的鉴定。【结果】获得了4株转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段的PK-15细胞株,其中转入P2干扰载体的细胞株对猪瘟病毒的增殖有明显的抑制作用,将转入P2干扰载体的猪胎儿成纤维细胞株为核供体细胞通过体细胞核移植,获得经鉴定为外源基因插入阳性的转基因猪。【结论】细胞Jiv基因的表达对猪瘟病毒的增殖有一定的影响,筛选获得的一个干扰细胞株对猪瘟病毒的增殖有明显的干扰效果;通过体细胞核移植技术获得一头转入靶向猪Jiv基因shRNA干扰片段（P2）的转基因猪。     

烟草NbbZIP28突变体的创建及其对病毒侵染胁迫的响应

【目的】b ZIP类转录因子参与植物的生长发育、激素信号、抗病性及抗逆性等多种生物胁迫过程。前期研究表明黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)或烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染本氏烟(Nicotiana benthamiana)上调内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERs)因子NbbZIP28;NbbZIP28沉默导致病毒积累量上升,本研究旨在验证NbbZIP28对病毒侵染胁迫的响应机制。【方法】通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和烟草遗传转染创建NbbZIP28基因突变植株,以野生型植株为对照,分别浸润接种侵染性克隆TMV-GFP、摩擦接种TMV-GFP或CMV接种液,检测突变体植株对病毒侵染胁迫的敏感性变化,接种CMV后0—48 h,采用q RT-PCR检测内质网应激相关的未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)基因的表达。本氏烟接种TMV 24 h、接种CMV 48 h后,在接种叶上浸润融合蛋白NbbZIP28-GFP,瞬时表达48 h后,采用Western blot检测病毒诱导NbbZIP28蛋白的水解激活;采用在线搜索工具Plant CARE分析NbbZIP28启动子区域中参与防卫和应激反应的顺式作用元件。【结果】CRISPR/Cas9定点敲除NbbZIP28后,目的基因靶位点缺失了10个碱基,导致翻译错误、蛋白功能变化。在正常生长条件下,转基因阳性植株与野生型无显著的表型差异。植株接种TMV-GFP后4—8 d,突变体中的病毒浸润斑亮度或初侵染点数目均显著高于野生型,扩展至新叶的速度较快。接种CMV后12—48 h,突变体中UPR相关基因Bi P、PDI、CAM及NbbZIP28下游基因NF-YC2的表达量显著低于野生型;5—7 d突变体中的病毒外壳蛋白(coat protein,CP)基因表达量显著高于野生型,花叶及皱缩症状更显著。蛋白质序列比对分析显示NbbZIP28具有与拟南芥Atb ZIP28相同的S1P和S2P蛋白酶水解位点。Western blot检测发现,与接种清水对照相比,TMV或CMV侵染显著促进了全长的融合蛋白NbbZIP28-GFP在S1P和S2P位点发生裂解。NbbZIP28启动子序列中包含5个参与热应激反应的顺式作用元件(heat stress response element,HSE)、3个参与低温反应的顺式作用元件(low temperature response element,LTR)、1个参与防卫和应激反应的顺式作用元件(TC-rich repeats)。【结论】病毒侵染促进NbbZIP28的水解激活并上调相关的UPR基因;NbbZIP28敲除导致植株对病毒的敏感性上升,病毒诱导的UPR基因表达被抑制。NbbZIP28为病毒侵染胁迫下的UPR调控因子,在病毒侵染早期通过上调UPR信号和提高寄主基础防卫反应而延缓病毒的侵染和增殖。     

白粉菌诱导的小麦类萌发素蛋白的克隆、定位及表达分析

 【目的】克隆受白粉菌诱导的小麦类萌发素蛋白基因,分析其在感、抗病单株中的表达模式,探讨其在小麦抗白粉病过程中的作用机制。【方法】根据基因芯片结果,结合电子克隆与RT-PCR方法,克隆到一个受白粉菌诱导的小麦类萌发素蛋白基因。通过中国春缺体-四体系对获得的基因片段进行定位。运用荧光定量PCR方法分析了该基因片段在抗病植株、感病植株白粉菌诱导的时空表达模式。【结果】获得了一个具有完整开放阅读框的小麦类萌发素蛋白基因片段,命名为TaGLP5(GenBank 登录号为FJ594470)。系统进化分析表明该基因片段与已知的来自禾本科的萌发素蛋白分属不同的进化分支,很可能是新的小麦萌发素蛋白成员。通过中国春缺体-四体系将该基因片段定位在小麦的5A染色体上。定量PCR分析结果表明,该基因的表达受白粉菌诱导,且在接菌后的24 h以前抗病中的表达量高于同期感病株。【结论】本实验获得的类萌发素蛋白是一个新的成员。该类萌发素蛋白在感、抗植物受白粉菌诱导上调表达,但是表达量、表达时间上存在差异。推测该基因参与了小麦对白粉菌的防御反应。