异源表达irrE转基因烟草的耐盐耐旱性

【目的】IrrE是从耐辐射异常球菌中发现的全局调控蛋白,主要通过修复强辐射等逆境条件下DNA损伤,提高耐辐射异常球菌对极端逆境环境的抗性。研究按植物密码子优化的irrE后导入烟草对转基因烟草耐逆能力的提高,为棉花等作物耐逆育种研究打下基础。【方法】按照植物密码子优化细菌irrE并合成基因;通过酶切连接法构建irrE植物表达载体;通过叶盘法转化烟草并PCR验证获得阳性转基因再生苗;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析转基因株系中irrE的表达量;通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测IrrE编码蛋白;通过NaCl和甘露醇模拟盐处理和干旱处理分析纯和转基因株系的耐盐耐旱性,通过测定抗逆相关生理指标鉴定其对植物耐逆的贡献。【结果】按照植物密码子对irrE进行改造,共优化了241个密码子;构建了高效植物表达载体GBI-IE;利用除草剂草甘膦作为筛选剂获得转基因再生幼苗,并通过PCR验证共获得15个独立的转基因株系;通过q RT-PCR分析从中选取两个表达量最高的株系GO1和GO2进行后续的抗逆性分析;Western blot验证IrrE编码蛋白在GO1和GO2中能正确翻译。转基因烟草耐盐耐旱性分析:种子萌发试验表明,正常1/2 MS培养基上,转基因株系GO1和GO2发芽率和非转基因野生型对照之间没有明显的差异。然而250 mmol·L~(-1)NaCl培养基上GO1和GO2萌发率分别为78.8%和90.0%,野生型仅为10.3%,分别提高了68.5%和79.7%。类似地,300 mmol·L~(-1)甘露醇条件下,野生型的萌发率为39.7%,转基因株系GO1和GO2分别提高了42.9%和50.8%;正常萌发的种子移栽到250 mmol·L~(-1) NaCl和300 mmol·L~(-1)甘露醇条件12 d后,转基因株系根长、侧根数以及鲜重等生理指标显著高于野生型对照;温室中正常生长30 d的苗期烟草在250 mmol·L~(-1) NaCl处理下,转基因烟草SOD、CAT活性比野生型对照分别提高了48.80%和88.55%,而MDA含量比野生型对照降低了61.61%,胁迫响应基因Nt ABF2、Nt LEA5、Ntzfp、Nt CDPK2在GO1和GO2转基因株系中表达量均显著高于非转基因野生型。和盐处理结果类似,300 mmol·L~(-1)甘露醇的处理下,转基因烟草的耐旱生理生化指标均优于非转基因对照。【结论】烟草中异源表达耐辐射异常球菌irrE可以显著提高耐盐耐旱性;其多效性耐非生物胁迫能力的提高表明其可作为植物耐逆基因工程的优良基因源。     

转基因烟草的耐盐性研究

通过植物基因工程技术,获得了分别表达编码细菌1-磷酸甘露醇脱氢酶基因(mtlD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶基因(gutD)的转基因烟草。Southern和Northernblot结果表明,mtlD基因和gutD基因均已整合到烟草染色体DNA中,并转录产生对应的mRNA。糖醇含量测定表明,在所测试的mtlD基因转化烟草中,均有不同剂量的甘露醇的合成;在gutD基因转化烟草中,gutD的表达导致了细胞内山梨醇相对浓度的提高。在含1.75%NaClHoagland溶液中的耐盐实验表明,转化植株的耐盐性比非转化植株的大为增强。     

柽柳rd22基因的序列分析及耐盐性研究

【目的】验证从抗逆植物柽柳中克隆得到的rd22基因的耐盐能力。【方法】采用根癌农杆菌介导法,对烟草进行rd22基因的遗传转化,将分子检测为阳性的6个转基因烟草株系和非转基因对照烟草的组培苗进行盐胁迫(NaCl浓度分别设为0(CK),110,220和330 mmol/L)试验,通过观察相对电导率、SOD活性和相对生长量的变化,研究rd22基因的耐盐能力。【结果】生物信息学分析表明,来自柽柳的rd22基因属于BURP蛋白家族。分子检测证明,该rd22基因已整合到烟草基因组中,并在mRNA水平上有不同程度的表达。相对电导率和SOD活性分析表明,随着盐胁迫浓度的增加,各转基因烟草株系的相对电导率均呈上升趋势,且均小于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330mmol/L时,非转基因对照烟草的相对电导率高达16.49%,而各转基因烟草的相对电导率最大为14.91%。各转基因烟草株系的SOD活性也随着盐胁迫浓度的增加均呈上升趋势,且均大于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330 mmol/L时,转基因烟草SOD活性是对照烟草的1.10~1.39倍。相对生长量分析表明,盐胁迫浓度达到110,220,330mmol/L时,各转基因烟草株系相对生长量均高于对照株系,非转基因烟草的相对生长量分别为59.92%,36.99%和12.72%,转基因烟草的相对生长量平均为67.00%,44.05%和17.47%。【结论】rd22基因的导入,提高了转基因烟草的耐盐性。     

农杆菌介导BtCry1Ac、NTHK1双价基因转化烟草植株的研究

为探讨多基因植物转化载体p096899中外源基因BtCry1Ac和NTHK1在转基因植株中的表达情况,通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法转化野生烟草,经卡那霉素筛选,初步获得了10株转基因烟草植株.经PCR鉴定,证明目的基因已被整合到烟草基因组中.利用荧光定量PCR和ELISA分析目的基因在转录水平和翻译水平的表达量,并对转基因烟草株系进行了抗虫试验和耐盐性试验.结果表明,目的基因在转录水平和翻译水平分别得到表达,但表达量存在差异,其中2号转基因株系毒蛋白表达量最高,其含量达可溶性总蛋白的0.028 5％;饲虫试验中,部分转基因烟草株系对斜纹夜蛾的毒杀作用明显高于未转化烟草,其中2号转基因株系的抗虫性最高,饲喂第6天斜纹夜蛾幼虫死亡率达到75.56％,与Bt毒蛋白表达量相一致;在盐胁迫下,转基因烟草的叶片生长状况均好于对照(非转基因)烟草的生长.证明BtCry1Ac基因和NTHK1基因的转入在一定程度上提高了烟草的抗虫性和耐盐能力.     

表达谱芯片对灰绿藜和水稻NHX1基因在转基因拟南芥中表达差异的研究

[目的]基因芯片作为高通量、高效率的DNA分析技术,已被广泛地用于植物抗逆性功能基因的分析之中.为探讨盐生植物和甜土植物NHX1基因调控盐应答过程和亲水性C端的功能研究提供借鉴,进一步揭示盐生植物和甜土植物耐盐机制的差异,为植物耐盐机理的实际应用提供依据.[方法]利用Affymetrix拟南芥表达谱芯片对过表达盐生植物灰绿藜和甜土植物水稻NHX1基因及缺失部分C端基因的转基因拟南芥进行基因表达差异的分析.[结果]在盐胁迫的转基因拟南芥组织中,筛选出在四组转基因型拟南芥中共同差异表达的基因有394条,占筛选基因总数的1.64;,其中上调表达的基因有177条,下调表达的基因有217条.将这些差异基因初步分为12类, 包括非生物性与生物性刺激的应答过程、胁迫应答过程、电子转移和能量途径、信号转导和转录等功能类别.[结论]表明植物耐盐过程是一个多基因参与的复杂的变化过程, 涉及到许多相关基因的变化.联系两两比较散点图和聚类分析结果从理论上说明,转基因拟南芥cgNHX1,cgNHX1dc,osNHX1和osNHX1dc耐盐性有依次减弱的趋势.     

转獐茅AlNHX基因烟草的耐盐生理研究

[目的]研究从禾本科盐生植物獐茅中分离的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因AlNHX在盐胁迫下的功能和表达。[方法]转化AlNHX的烟草经过抗生素和PCR筛选后,用不同浓度的NaCl处理30 d,测定其单株干重、相对电导率、细胞渗透压以及K+/Na+比。[结果]在不同浓度NaCl处理下,转基因烟草的相对干重和细胞渗透压均高于对照烟草。在300 mmol/L NaCl处理下,转基因烟草的相对电导率明显低于对照。K+、Na+含量测定表明在盐胁迫下转基因烟草的根部和叶片均维持一个相对较高的K+/Na+水平。[结论]AlNHX是一个有效的耐盐基因,可进一步应用于单子叶农作物的基因改良研究。     

过量表达甜菜BvNHX1基因提高拟南芥的耐盐性

Na+/H+逆向转运蛋白调节细胞内的离子平衡,在植物耐盐性起重要的作用。为了研究甜菜液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白BvNHX1基因在植物耐盐中的作用,构建了植物表达载体pROKⅡ-BvNHX1转化拟南芥.在含有卡纳霉素的培养基上筛选转化子,并利用Southern和Northern杂交技术检测,进一步证实BvNHX1基因已整合到拟南芥基因组并能正常转录。选取纯合转基因株系进行耐盐性分析实验表明,过量表达BvN-HX1基因的拟南芥在种子萌发和苗期都提高了植株耐盐性,盐处理下转基因植株的鲜重、干重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。结果表明过量表达BvNHX1基因提高了转基因拟南芥的耐盐能力。     

转麻疯树甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草耐盐性

 【目的】研究麻疯树甜菜碱醛脱氢酶(JcBD1)的功能。【方法】通过RT-PCR和RACE的方法从麻疯树中克隆甜菜碱醛脱氢酶基因（JcBD1）的全长cDNA序列。将从麻疯树中克隆的JcBD1 cDNA与CaMV 35S组成型启动子融合,构建植物表达载体pBI-JB,利用根癌农杆菌介导转入烟草。对获得抗性的植株用PCR、RT-PCR及Western杂交检测分析,同时测定转基因烟草植株的电导率、JcBD1酶活性及抗盐性等特性。【结果】由JcBD1 cDNA序列推测的JcBD1氨基酸序列与已知的BADH具有很高的同源性,包括BADH家族绝对保守区域十肽“VSMELGGKSP”和半胱氨酸残基。这两部分区域在甜菜碱醛脱氢酶底物特异性结合过程中起着重要作用,与酶的催化活性有关。PCR及RT-PCR检测证明外源JcBD1已整合到烟草基因组中并成功表达,转化率为56.7%。转基因植株的电导率明显低于未转基因植株。盐胁迫处理后,在转基因植株的蛋白提取样中能检测到Western杂交信号,而在未转基因植株中没有检测到杂交信号;转基因植株的蛋白提取样中能检测到甜菜碱醛脱氢酶活性,而对照没有活性,表明JcBD1在转基因植株中得到了表达。转JcBD1烟草在盐胁迫下,生长势明显强于未转基因植株。【结论】JcBD1能在异源植物中正常翻译、表达;JcBD1是盐害胁迫相关的重要基因。     

深海嗜热菌超氧化物歧化酶基因耐盐性研究

为探究深海嗜热菌(Thermophile thermus)中铁离子超氧化物歧化酶Fe-SOD基因(Tt SOD)与植物耐盐性的关系,对该基因的全长序列进行了分析,构建了Tt SOD基因过量表达载体,并将该过量表达载体成功转化烟草中,获得转基因植株。结果表明,该基因全长615 bp,是典型的Fe-SOD。转Tt SOD基因烟草中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,而丙二醛(MDA)含量显著降低;转基因烟草的种子萌发率、叶绿素和类胡萝卜素含量显著提高。本研究的结果表明植物过表达Tt SOD基因,提高了转基因烟草耐盐能力,为选育作物耐盐性新品种提供技术参考。     

水稻转录因子Os1137的克隆及其耐盐性分析

通过PCR方法从水稻cDNA中克隆得到转录因子Os1137的编码基因,构建由ubi启动子驱动的该基因的植物表达载体p3300-Os1137,并用农杆菌介导法将其导入烟草,研究不同盐浓度下转基因烟草的生理指标,分析其抗盐性。结果表明,将该基因导入烟草植株中能够显著抑制NaCl胁迫下植物体内MDA含量的增加,并能够提高植物体内的脯氨酸含量。该基因能够提高转基因烟草植株的抗盐性。