双价抗寒基因CBF3/COR15A转化大白菜的初步研究

为探索拟南芥的冷诱导转录因子CBF3和抗寒基因COR15A在"黔白"系列大白菜的转化体系,以"黔白"系列大白菜3个优良自交系作为研究对象,分别用大白菜4d苗龄的带柄子叶、半子叶、下胚轴作为外植体,利用农杆菌介导的方法将同时含有CBF3和COR15A双价抗寒基因的表达载体转入大白菜,就影响大白菜再生和遗传转化的因素进行研究。通过抗生素筛选得到大白菜T0代转基因抗性植株36株,经PCR检测后获得转基因阳性植株6株。经抗寒性初步鉴定,转基因大白菜植株抗寒性超过对照。     

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。     

黄瓜CsHIR1基因表达载体的构建及遗传转化

为了优化黄瓜遗传转化体系以及研究CsHIR1基因在黄瓜中的功能特性,本试验利用In-fusion技术构建植物表达载体pCAMBIA35S-CsHIR1,经过限制性内切酶SalⅠ和BamHⅠ双酶切检测、质粒PCR检测和测序鉴定,结果表明,表达载体pCAMBIA35S-CsHIR1已构建成功并转入农杆菌GV3101中。以黄瓜抗病种质‘PI197088’和感病种质‘CCMC’的子叶节为外植体,通过优化的农杆菌介导法初步将CsHIR1基因转入黄瓜中,经PCR检测获得25株阳性植株,其中8株阳性植株自交得到种子T1代,T1代PCR检测阳性率为44.7%,实时荧光定量分析表明CsHIR1在T1代阳性株中的相对表达量稍高于对照植株,有1株与对照组的差异较显著,这为进一步研究CsHIR1在黄瓜中的功能奠定了基础。     

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。     

基因枪法介导的转KN2基因小麦的获得及鉴定

【目的】获得转KN2基因的小麦植株,为研究KN2基因对提高转基因小麦抗寒性的作用,以及为利用基因工程提高小麦抗逆性奠定基础。【方法】以弱冬性小麦品种小偃22为供试材料,通过基因枪法,用含有KN2基因的植物表达载体和筛选标记基因bar共转化小麦幼胚愈伤组织,经过除草剂(Phosphinothricin,草丁膦)筛选和愈伤组织分化获得再生植株,并对得到的再生小麦植株进行PCR检测。【结果】采用基因枪法共轰击小偃22的幼胚愈伤组织1 680个,共获得再生植株17株,移栽到花盆中成活15株;根据目标基因序列设计特异引物,对成活的小麦植株进行PCR检测,结果表明获得含有bar基因和KN2基因的转基因阳性植株分别为6株和4株,转化率分别为0.36%和0.24%,bar和KN2的共转化率为0.24%。【结论】KN2基因成功地转入到小麦品种小偃22中。     

水曲柳FmSOC1基因烟草中遗传转化

为研究水曲柳SOC1基因对植物开花的调控功能,将水曲柳SOC1基因通过农杆菌介导法转入模式植物烟草中。利用PCR及Southern杂交法检测,结果有10株被确定为转基因植株。利用RT-PCR法对5株转基因烟草进一步分析表明,SOC1基因在3株烟草中表达。表型分析表明,转基因烟草植株生长较快,叶片窄小,开花时间提前。     

根癌农杆菌介导油菜CBF1基因转化拟南芥

[目的]为油菜CBF1基因应用于作物抗逆遗传改良提供理论依据。[方法]采用根癌农杆菌介导法将油菜CBF1基因转入拟南芥,筛选抗性转基因拟南芥植株,进行PCR检测和GUS染色。[结果]与不抗潮霉素的野生型拟南芥幼苗相比,对潮霉素具有抗性的转基因拟南芥幼苗的叶片比较大,根特别长。PCR检测表明38株抗性拟南芥植株中有29株能扩增出与目的基因大小一致的条带,阳性率为76.3%,而野生型拟南芥植株没有扩增出相应条带。阳性PCR扩增产物的测序结果表明油菜CBF1基因已经转入到拟南芥。GUS染色表明有22株转基因拟南芥植株呈现阳性。[结论]油菜CBF1基因可以整合到拟南芥基因组并能稳定表达。     

转紫色酸性磷酸酶基因GmPAP14大豆研究

为获得磷高效利用转基因大豆新材料,构建紫色酸性磷酸酶基因GmPAP14超表达载体pBI121-GmPAP14与pCAMBIA3301-GmPAP14,通过农杆菌介导子叶节转化技术将2个载体分别转入高产优质大豆品种,并分析了GmPAP14在转基因植株内的表达情况。结果显示,利用PCR和DNA测序分析可检测到转化植株中的目的条带,其中,转入p BI121-GmPAP14载体的保豆3号阳性植株有6株;转入pCAMBIA3301-GmPAP14载体的中豆32有9株,冀豆12有11株,农大豆2号20株。进一步将上述T0植株自交,目前已获得T_1转基因后代;经实时定量PCR检测,部分株系的GmPAP14表达量显著高于野生型对照,说明GmPAP14已整合到大豆基因组,并能够在转录水平正常表达。     

大白菜BrARGOS基因的分离与功能分析

 【目的】从大白菜自交系日喀则的叶片中分离新的拟南芥ARGOS的同源基因,进行氨基酸序列比对和该基因的表达模式分析,转化拟南芥分析其功能,并分析该基因的表达量与大白菜叶杂种优势之间的关系。为在大白菜中研究该基因的功能提供依据。【方法】利用RT-PCR从大白菜叶中分离出ARGOS同源基因的cDNA序列,采用DNAMAN软件分析该基因所编码的蛋白质的二级结构,通过半定量RT-PCR检测该基因在大白菜各器官中的表达水平,分析转基因拟南芥的表型鉴定该基因的功能,通过半定量RT-PCR分析该基因的表达量与大白菜叶的杂种优势之间的关系。【结果】根据拟南芥ARGOS序列,通过Blast检索到大白菜BAC库中的序列,根据该序列设计特异引物,以提取自日喀则叶片的RNA反转录产物为模板,通过PCR扩增出1个新的ARGOS的同源基因BrARGOS。对大白菜、拟南芥和番茄中3个基因所编码的蛋白质做序列比对分析发现,这3个蛋白质的C末端富含亮氨酸。BrARGOS蛋白的二级结构含有自由卷曲、伸展片段和α-螺旋。通过半定量RT-PCR分析,在大白菜各器官中均检测到BrARGOS基因的表达,在果荚中表达量最高,其次为子叶,茎生叶中表达量最低。通过PCR检测阳性转化体拟南芥基因组显示,NPTⅡ基因已经转入拟南芥基因组中,表明外源BrARGOS基因也同时转入拟南芥基因组中。与转空载体对照拟南芥相比,过量表达BrARGOS基因的转基因拟南芥的叶、花、叶鲜重和株高均显著增大/高。【结论】从大白菜自交系日喀则叶片中分离了1个新的ARGOS的同源基因BrARGOS,并分析了BrARGOS基因的表达模式和功能。在拟南芥中过量表达BrARGOS基因使拟南芥的地上器官显著增大。大白菜BrARGOS基因可能与调节植物器官大小有关。     

转hrpZpsta抗病基因大豆的研究

【目的】将具有广谱抗病性的hrpZpsta基因导入大豆,为培育抗灰斑病的转基因大豆新品系奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法,以大豆子叶节为受体,将具有广谱抗性的hrpZpsta基因转入大豆品种"吉林30"中,以耐盐基因badh作为筛选标记性基因,经过抗性筛选,对转基因植株进行PCR检测、Southern杂交和RT-PCR检测分析。【结果】确定的NaCl筛选浓度为200mmol/L。对T1、T2和T3代转基因植株进行PCR检测,得到T1代阳性植株30株,T2代45株,T3代284株,说明外源hrpZpsta基因在转基因后代中能够遗传。Southern杂交结果表明,外源目的基因hrpZpsta已经整合进大豆基因组中,且整合位点不尽相同。RT-PCR结果表明,hrpZpsta基因在受体大豆中获得表达。【结论】获得了hrpZpsta基因遗传表达的T3代转基因大豆株系。     

橡胶延伸因子REF基因的克隆、转化及功能分析

取巴西橡胶树新鲜橡胶胶乳,利用改良CTAB法提取胶乳总RNA,反转录合成cDNA。根据GenBank中REF基因序列的报道,设计特异性引物,Taq酶扩增,获得REF基因并构建DHN pBin 438-REF植物表达载体。利用叶盘转化法侵染橡胶草无菌幼嫩叶片,通过RT-PCR方法鉴定阳性植株,对其可溶性糖、胶乳和蛋白质含量等进行检测。结果表明,转基因橡胶草可溶性糖质量浓度为0.053 8g/L,约是野生型橡胶草的2倍;橡胶是野生型植株橡胶的1~3倍;而转基因橡胶草中REF基因在蛋白质水平高效表达,其中根和花梗中REF基因高效表达。本研究通过农杆菌介导的遗传转化,获得5株阳性转基因橡胶草植株,分子生物学结果表明,REF基因可在橡胶草中稳定表达,并显著地提高橡胶草中合成天然橡胶的生物量。     

长期继代培养的转基因苹果外源基因遗传及表达稳定性分析

为研究长期继代培养的转基因苹果组培苗中外源基因的遗传及表达稳定性，以继代培养9年的7个转GFP(绿色荧光蛋白)基因苹果株系组培苗为试材，分析转基因株系对Kan(卡那霉素)的抗性、DNA水平、转录水平和转录后水平GFP基因的遗传及表达稳定性。结果表明，在7个苹果转基因株系组培苗中均可检测出GFP特异基因片段，并且均可在含有50 mg/L卡那霉素的培养基上正常生长；绝对定量qRT-PCR检测发现，各转化株系GFP基因拷贝数并不相同；利用相对定量qRT-PCR法检测发现7个株系中GFP基因 mRNA表达量有明显差异，同时荧光显微镜下观察各转化株系叶片，绿色荧光强度有明显差异，利用SPSS软件对7个转基因株系中GFP基因拷贝数与GFP mRNA表达量相关性分析结果呈无显著相关性。以上结果表明，外源基因可以在长期继代培养的转基因苹果组培苗中保持其遗传稳定性，但不同转化株系中外源基因的表达量有显著差异，其表达量与拷贝数无显著相关，可能与外源基因在植物基因组中的插入位点有关。     

Production of Transgenic Tall Fescue Plants with Enhanced Stress Tolerances by Agrobacterium tumefaciens-Mediated Transformation

In order to improve stress tolerances of turf-type tall fescue （Festuca arundinacea Schreb.）, Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 carrying plasmid pCMD containing stress tolerance-related CBF1 gene from Arabidopsis thaliana was used to transform mature seeds-derived embryogenic calli of four cultivars. A total of 112 transgenic plants were regenerated from 32 independent lines and verified by histochemical detection of GUS activity, PCR assay and Southern hybridization analysis. The transformation frequency ranged from 0.92 to 2.87% with apparent differences among the cultivars. Stress tolerances of transgenic plants were enhanced, which was shown by the facts that transgenic plants had distinct growth superiority and significantly higher survival rate than non-transformed ones under high salinity and high osmosis stresses, and that relative electronic conductivity of in vitro leaves treated with low and high temoeratures, dehvdration and high salinity stresses was 25-30% lower in transgenic plants than in control plants.In addition,it was observed that growth of transgenic plants was inhibited due to constitutive overexpression of CBF1 gene under normal environmental conditions.     

转抗坏血酸过氧化物酶基因（APX）菊苣抗旱相关生理特性

在获得转抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)菊苣株系的基础上,对3个转基因株系的抗旱相关生理特性进行分析。结果表明：正常供水条件下,转基因株系与非转基因植株各项生理指标差异不显著;干旱条件下, 3个转基因株系菊苣叶片APX质量摩尔浓度均显著高于非转基因对照。3个转基因株系中有2个株系丙二醛（MDA）质量摩尔浓度低于非转基因对照,表明APX基因可显著提高菊苣APX活性,降低氧自由基浓度,减轻对细胞的伤害。3个转基因株系叶片相对含水量、脯氨酸质量分数、叶绿素质量分数、单株幼苗的根系生长量,均高于非转基因对照。可见,转APX基因菊苣具有较强的抗旱能力,从而验证APX基因的抗旱功能,为转基因材料应用于菊苣的抗旱育种提供依据。     

农杆菌介导的橡胶草遗传转化体系的建立

以橡胶草为试验材料,利用农杆菌介导法进行遗传转化研究。结果表明:50mg/L的卡那霉素(Kan)对橡胶草的抗性芽具有很好地筛选效果,生根筛选时,Kan的适宜质量浓度为35mg/L;最佳抑菌抗生素为羧苄青霉素(cb),适宜质量浓度为500mg/L,获得35株抗性试管苗,通过GUS染色及分子生物学检测,最终获得6株转基因植株,转化率为17.1%。可见,获得的橡胶草转基因植株,为橡胶草后续的遗传转化研究奠定了基础。     

拟南芥CYCD3;1基因植物表达载体的构建 及在烟草中的遗传转化分析

为了分析植物D型细胞周期蛋白在细胞周期中的作用,采用PCR方法从拟南芥花序中克隆出At CYCD3;1基因的全长c DNA序列。该基因的开放读码框为1131 bp,预测编码376个氨基酸,蛋白质的分子量为42701.6 Da,蛋白质的等电点为4.89。构建植物表达载体p ROKII-At CYCD3;1,并利用农杆菌介导的叶盘法将外源基因导入野生型烟草中。通过PCR及q RT-PCR检测显示,At CYCD3;1成功插入烟草基因组并在转录水平表达。表型观察显示转基因株系与野生型株系相比主要表现为花冠宽度变大,花瓣和萼片长度变长,果实变大,茎干弯曲,叶片卷曲,根尖细胞变小。综上,拟南芥At CYCD3;1基因的过量表达影响了植物的生长发育。     

玉米ZmSKIP基因的克隆转化

随着淡水资源的匮乏,干旱已成为影响玉米产量众多因素中最主要的非生物因素。而植物的耐旱性又属于数量遗传性状,这给广大遗传育种工作者带来了一个很大的难题。SKIP基因属于RNA调控基因,它参与调节生物体内多种RNA的剪切调控,进一步调整植物状态,应对逆境环境。利用BLAST搜索玉米基因组,得到相似度99%的玉米基因,命名为ZmSKIP。对该基因克隆和生物信息学分析,构建过量表达载体,使用原位转化法得到过表达该基因的转基因株。对转基因株进行耐旱性实验,并使用ELISA方法检测转基因株的ABA含量。结果显示,转基因株中ABA相对野生型上升明显,具有更高的耐旱性。初步推断ZmSKIP在玉米中可能调控相应的耐旱基因表达从而调节植物对逆境的适应能力。     

马铃薯StTrxF基因的克隆与功能分析

为探究马铃薯硫氧还蛋白基因(StTrxF)的耐盐生理机制,通过RT-PCR方法从马铃薯品种中薯5号中克隆得到全长549bp硫氧还蛋白基因(StTrxF)。该基因编码182个氨基酸,预测蛋白质分子量为44.17ku,理论等电点(pI)为5.23,具有典型的Thioredoxin结构域。由StTrxF基因推导的氨基酸序列与番茄、拟南芥、芝麻和赤霞珠等TrxF蛋白质氨基酸序列的同源性为96.02%～59.28%。构建植物过表达载体,导入拟南芥中,获得转基因拟南芥纯系植株。通过对转基因拟南芥植株的耐盐离体和盆栽鉴定,表明转基因植株的耐盐性显著提高。同时盐胁迫下,转基因植株的超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量显著提高,丙二醛(MDA)含量显著降低。结果表明,表达StTtxF基因通过增加转基因植株脯氨酸含量,提高SOD活性,降低MDA含量,以维持细胞渗透平衡并激活ROS清除系统,具有提高转基因拟南芥植株耐盐性的显著效果。     

ZmDREB2.7正调控玉米耐旱性的功能分析

为评价 ZmDREB2.7优异等位基因型对玉米耐旱性的作用，选择携带优异等位基因型的玉米自交系CIMBL70、CIMBL92做父本及敏感基因型的玉米自交系SHEN5003做母本，用于构建近等基因系群体。结果表明，NIL- ZmDREB2.7CIMBL70和NIL- ZmDREB2.7CIMBL92恢复率分别为 94.96%和95.11%；苗期存活率分别是81.34%和83.33%，显著高于轮回亲本（SHEN5003，37.3%）。为更加明确 ZmDREB2.7的耐旱效应，构建了 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7转基因玉米植株。转基因玉米材料 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-1和 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-10相对表达量更高，苗期存活率分别是68.05%和 70.83%，显著高于野生型（A188，58.33%）。在新疆大田干旱条件下， ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-1和 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-10两个株系均比野生型小区少减产20%以上。因此，研究结果可能为玉米耐旱新品种的培育提供有价值基因资源和可行的实践方案。