苋色藜NDR1基因抗病毒特性初步研究

以抗病毒植物苋色藜为材料,克隆拟南芥NDR1的同源基因,确定其亚细胞定位及该基因表达和抗病毒特性分析,为转基因抗病育种奠定技术基础。根据苋色藜转录组测序分析结果,采用RT-PCR克隆获得两个与拟南芥同源的NDR1基因,分别命名为Ca NDR1a和Ca NDR1b,并通过实时定量PCR分析病毒侵染后基因的表达情况;构建植物瞬时表达载体,发现Ca NDR1a和Ca NDR1b定位于细胞膜;构建Ca NDR1a和Ca NDR1b植物表达载体,遗传转化获得转基因烟草,经酶联免疫吸附测定(ELISA)分析T1代植株对烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)的抗性。生物信息学分析揭示Ca NDR1a和Ca NDR1b是NDR1的同源基因。Ca NDR1a和Ca NDR1b在苋色藜接种TMV和CMV后显著上调表达。Ca NDR1a和Ca NDR1b定位于细胞膜上,并且病毒对Ca NDR1a和Ca NDR1b的胞内定位没有影响。ELISA结果显示部分转基因株系对TMV和CMV的抗性增加。初步表明Ca NDR1a和Ca NDR1b是拟南芥NDR1的功能性同源基因,参与植物对病毒的内源免疫反应。     

转苋色藜NDR1基因水稻的获得及对白叶枯病抗性的初步研究

NDR1(non-race-specific disease resistance)基因能介导植物广谱抗病,在植物的防御反应中发挥重要作用。以特色抗病植物苋色藜为材料,克隆并鉴定了NDR1的同源基因Ca NDR1a和Ca NDR1b。在此基础上,利用该基因分别构建植物表达载体,农杆菌介导转化法获得转基因水稻,经PCR和Southern杂交证明外源基因已整合到水稻基因组中。选取部分株系进行水稻白叶枯病抗性鉴定,记录接种后3 d、5 d、10 d的叶片病斑长度,结果表明:转Ca NDR1a、Ca NDR1b基因水稻对白叶枯病具有一定的抗性,可延迟发病。外源基因在转基因水稻植株中均有较高水平表达,但抗病性较好株系Ca NDR1基因的表达量并非最高。农艺性状调查结果显示多数转基因植株株高较对照组矮,但结实率、千粒重等农艺性状与对照组相比并无显著差异。     

草莓FaAP1基因植物表达载体构建及在拟南芥中的超表达

为研究草莓AP1同源基因FaAP1的功能,构建了其植物表达载体pBI121-FaAP1,并导入到农杆菌菌株GV3101中。利用花序浸染法将该基因导入拟南芥,经抗性筛选、PCR检测表明获得了3个转化株系。结果显示,与对照相比,转基因株系明显早花,成花时间可提早10d以上;同时其营养生长受到抑制,植株个体矮小,莲座叶数目减少;在早花的同时,转化株系花器官异常,不能形成种子。表明草莓FaAP1基因参与了成花过程的调控。     

AtICE1和AtCBF1~3基因表达载体的构建与转化烟草研究

植物抗寒属于复杂的数量性状。单一基因转化,植株抗寒性提高有限。本文利用拟南芥的AtCBF1~3和AtICE14个基因构建植物表达载体pVCT2276,通过农杆菌介导法转化烟草,获得35株抗性苗。经抗性筛选以及PCR鉴定,8株显示为阳性植株。将其中5株繁殖成株系,为后续的抗寒鉴定奠定基础。     

陆地棉GhBI-1基因在拟南芥中的异位表达及耐盐性研究

前期工作中,我们从陆地棉基因组中分离了GhBI-1基因全长cDNA,构建了GhBI-1过量表达载体并转化拟南芥。本研究在此基础上,利用卡那初步筛选获得转基因拟南芥,通过PCR进一步验证,得到具有卡那抗性并且遗传稳定的T3代纯合株系。利用不同浓度NaCl处理野生型和转GhBI-1基因拟南芥,结果表明,转基因拟南芥在200 mmol/L NaCl胁迫后,萌发率和生长情况要好于野生型拟南芥,过量表达GhBI-1基因能够提高拟南芥耐受盐胁迫的能力。     

一个抗旱/抗寒基因过表达载体构建及转基因植株的筛选鉴定

[目的]进一步研究LWT1基因在调控低温和干旱应答中的功能,构建拟南芥LWT1基因过表达载体,获得相应的转基因株系.[方法]以野生型拟南芥的cDNA为模板,利用PCR扩增LWT1基因全长,将该基因连接到pART27载体上.将获得的重组载体转化至农杆菌菌株GV3101,通过浸花转化法将LWT1重组载体转化到拟南芥野生型植株中,利用转基因筛选与遗传鉴定获得LWT1转基因阳性植株.[结果]LWT1基因CDS全长990 bp,PCR电泳结果一致,测序比对结果正确.通过抗性筛选和分子鉴定获得转基因植株.[结论]LWT1过表达载体构建成功并获得相应的转基因株系,为进一步研究该基因的分子机制奠定基础.     

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。     

拟南芥PHOT2基因超表达载体的构建及转化

采用PCR技术扩增拟南芥PHOT2基因编码序列,并将其转入pSUPER1300超表达载体中,构建了pSUPER1300-PHOT2超表达载体,利用农杆菌介导花序转化法,转入拟南芥野生型gl1、phot1突变体中。PCR扩增及RT-PCR分析表明,该基因超表达,筛选到了潜在的转基因株系。     

拟南芥血红蛋白1（AtGLB1）超量表达载体和RNAi表达载体的构建及转化

为研究拟南芥血红蛋白1基因(AtGLB1)的功能,将AtGLB1基因构建入超表达载体pMD和RNAi载体pZYI中,并采用花序浸染法将重组质粒转化拟南芥Columbia得到了转基因植株。对超表达株系和RNAi株系的纯合体进行Northern分析,结果表明:超量表达的拟南芥株系中AtGLB1的表达水平比野生型高很多,而表达被抑制的RNAi株系中几乎检测不到AtGLB1基因的表达。这些AtGLB1表达水平不同的拟南芥株系的获得可为该基因功能的后续研究以及在农业生产中的应用奠定一定基础。     

烟草DREB转录因子新基因的克隆与功能分析

采用同源克隆及cDNA末端快速扩增法(rapid amplification of cDNA ends,RACE),从烟草中克隆到1个新的烟草DREB基因,命名为NbDREB2a.序列分析表明该基因全长1191 bp,编码330个氨基酸,具有典型的DREB转录因子保守的AP2结构域.实时RT-PCR分析表明,该基因能在烟草的根、茎、叶中表达,受低温、干旱和高盐诱导.酵母转录激活实验证明,该基因可以特异性结合DRE顺式作用元件,并能激活报告基因的表达.为了研究该基因在植物抗逆反应中的功能,利用农杆菌介导法,将该基因转化到模式生物拟南芥中,筛选到了单拷贝插入的、纯合的拟南芥株系;对获得的转基因拟南芥进行干旱及高盐处理,结果表明,与对照相比,超量表达该基因能够明显地提高拟南芥对干旱及高盐的抗性.     

过表达蝶呤还原酶PTR1基因促进植物叶酸合成的研究

叶酸是生物体维持正常生命活动所必需的小分子代谢物，还原态的蝶呤参与叶酸的合成。通过利用组成型启动子驱动依赖NADPH的蝶呤还原酶基因（NADPH-dependent pterin reductase gene, PTR1）在模式植物拟南芥和烟草中进行过表达,探讨了来源于利什曼原虫的PTR1基因对植物叶酸合成代谢的影响。结果表明，在过表达PTR1的转基因拟南芥和烟草植株中，叶酸含量有不同程度的升高，其中转基因拟南芥的5-甲酰四氢叶酸有显著提高,而转基因烟草中5-甲基四氢叶酸有显著提高。说明将来源于原生动物的蝶呤还原酶引入植物，可以促进转基因植物中叶酸的合成代谢，为深入了解植物叶酸合成代谢的规律奠定了基础。     

烟草糖基转移酶基因SM-Ngt1在拟南芥中抗菌核病的初步研究

通过对转糖基转移酶基因SM-Ngt1的拟南芥T2代阳性植株接种油菜菌核病菌,鉴定其对菌核病的抗性,并应用实时荧光定量PCR(RT-PCR)确定植株中SM-Ngt1的表达水平。结果表明,拟南芥中SM-Ngt1基因对菌核病具有一定的抗性,且抗性的高低与体内SM-Ngt1的表达量具有明显的一致性。     

AtNHX1提高烟草耐盐性的研究

[目的]探讨利用AtNHX1基因提高烟草耐盐性的效果。[方法]利用农杆菌侵染的方法对烟草的叶盘进行遗传转化,将拟南芥的液泡膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因AtNHX1成功地转入了烟草中,对获得的28株潮霉素抗性转基因植株中的6株进行了Southern检测,并用200mmol/LNaCl对转基因植株进行盐分胁迫与耐盐性鉴定。[结果]分子检测表明,AtNHX1已经整合到烟草的基因组中,并得到了表达。在盐分胁迫下,各转基因株系具有较高的光合速率和PSⅡ活性,光合速度和Fv/Fm值均显著高于野生型对照,株系T1、T5的SOD酶活分别是野生型的1.8和2.1倍,各转基因株系GR活性也均显著高于野生型,而MDA含量则低于野生型。[结论]转At-NHX1基因的各株系的耐盐性较野生型对照有了较大程度的提高。     

BS2基因在烟草中的功能解析

BS2蛋白来源于枯草芽孢杆菌B111,具有较强的黄萎病抗性,能抑制黄萎病菌孢子萌发并破坏其菌丝生长。BS2基因全长1 566 bp,共522个密码子,由于物种间偏爱密码子的差异,若不对其进行密码子优化而直接导入植物,会造成基因表达量低甚至不表达。按植物密码子对BS2基因进行优化合成,共优化了332个密码子;生物信息学分析得出:1～28位氨基酸为N端信号肽,成熟的BS2蛋白由224～521位氨基酸构成,是一种中性锌金属肽酶;亚细胞定位将BS2蛋白定位于细胞膜;牛津杯法检测得出转基因烟草株系的蛋白粗提液有很强的抑菌活性;未侵染黄萎病菌的对照组,T1代转基因植株与野生型长势基本一致、表型无明显差异;黄萎病菌V991侵染组,转基因烟草的表型性状明显优于野生型,且两组中转基因烟草的SOD、CAT活性和SA、ABA含量均显著高于野生型,说明BS2基因可以显著提高转基因烟草的黄萎病抗性。     

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。     

Activity of the photosynthetic apparatus and antioxidant enzymes in leaves of transgenic <Emphasis Type="Italic">Solanum lycopersicum</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">Nicotiana tabacum</Emphasis> plants,with <Emphasis Type="Italic">FeSOD1</Emphasis> gene

Introduction of the FeSOD gene enhanced the stability of the photosynthetic apparatus of plants to the action of oxidative stress caused by UV irradiation. The expression of Arabidopsis thaliana FeSOD gene, targeting the enzyme in chloroplasts due to a signal sequence, leaded to significant changes in ultrastructure of cell subcompartments of tobacco and tomato leaves. The activity of superoxide dismutase in leaves of transgenic tomato plants exceeded the value of activity of this enzyme of control plants. Transgenic tobacco plants showed increasing in SOD activity compared with control non-transgenic tobacco. The activity of AP in the leaves of transgenic tobacco and tomato plants was similar with that of control non-transgenic plants, but activity of one accession of transgenic tomato, which is also characterized by high values of SOD activity, exceeded the value of control plant. Differences in ultrastructural organization of chloroplasts in the cells of transgenic and control tobacco and tomato plants have been manifested in a strong enlargement in the size of plastoglobuli. These distinctions were evident especially in the cells of the leaf parenchyma of transgenic tomato as well as transgenic tobacco. Also, a quantity of starch grains in the plastids of guard cells was increased. Chloroplasts in the cells of leaf parenchyma in transgenic plants contained less a starch grains than in wild-type plants.     

马铃薯Y病毒复制酶基因植物表达载体构建及转基因烟草的培育

用ＢａｍＨＩ／ＫｐｎＩ从重组克隆ＰＺＤ－１中切下马铃薯Ｙ病毒脉坏死株系复制酶基因，将其插入质粒ＰＲＯＤ２相庆切点中构成植物表达载体。用重组ｐＲＯＤ２转化农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）ＬＢＡ４４０４菌株，通过重组农杆菌侵染叶盘将复制酶基因转入烟草品种ＮＣ８９中获得转基因植株。分子生物学检测结果表明，复制酶基因在转基因烟草中获得品种ＮＣ８９中获得转基因植株。分子生物学检测     

大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2的克隆及功能分析

【目的】对大豆(Glycine max)水杨酸结合蛋白基因Gm SABP2进行克隆与表达分析,并转化拟南芥进行耐盐、耐干旱分析,进一步了解该基因耐盐、耐干旱的分子机制。【方法】以拟南芥SABP2为探针,搜索大豆基因组数据库,从中挑选出同源性最高的序列,将其命名为Gm SABP2。利用电子克隆技术,从大豆叶子中克隆得到大豆水杨酸结合蛋白基因Gm SABP2。通过DNAMAN程序进行氨基酸的多序列比对,利用NCBI的CD-search进行氨基酸的保守结构域分析,应用MEGA程序进行系统进化树分析。对大豆幼苗进行盐和干旱胁迫处理来分析其在胁迫下的表型变化。通过Real time-PCR分析大豆幼苗在盐和干旱处理条件下Gm SABP2的表达特性。利用Gateway技术构建植物表达载体p Earley Gate103-Gm SABP2,转入根癌农杆菌EHA105,利用蘸花法侵染拟南芥,经抗性筛选得到转基因株系。对野生型植株和转基因植株进行盐和干旱胁迫处理,并统计在胁迫条件下两者的种子萌发率、主根长和成熟植株的存活率。【结果】克隆得到Gm SABP2的c DNA序列,序列全长1 235 bp,其开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸,分子量为29.15 k D,等电点为5.58。氨基酸序列比对发现大豆和毛白杨、可可以及烟草相似度较高。利用NCBI的CD-search发现大豆SABP2序列中存在一个Abhydrolase_6(pfam:12697)水解酶保守结构域。大豆SABP2蛋白属于α/β水解酶超家族。应用MEGA程序构建多物种的系统发生树,发现大豆和毛白杨及可可亲缘关系较近,而与拟南芥亲缘关系较远。对大豆幼苗胁迫后的表型分析发现,在盐和干旱条件下大豆幼苗均受到明显的胁迫效应。Real time-PCR分析表明大豆幼苗叶子中的Gm SABP2在盐和干旱处理条件下均上调表达。拟南芥耐逆性分析发现,在正常培养条件下,野生型植株和转基因株系均能正常萌发、生长。在高盐(150 mmol·L-1Na Cl)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为38%,12 d大小幼苗主根长为0.4 cm,成熟植株的存活率为49%;转基因株系的种子萌发率为67%,12 d大小幼苗主根长为1.1 cm,成熟植株的存活率为78%。在模拟干旱(20%PEG6000)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为31%,12 d大小幼苗主根长为0.5 cm,成熟植株的存活率为36%;转基因株系的种子萌发率为57%,12 d大小幼苗主根长为1.0 cm,成熟植株的存活率为66%。【结论】Gm SABP2在拟南芥植株对盐和干旱的抗性中有一定的作用。     

转菊芋凝集素基因烟草的抗蚜性研究

研究了转菊芋凝集素基因对桃蚜的抗性。结果表明 ,转基因烟草对桃蚜具有抗性。同对照植株相比 ,T0 转基因烟草使桃蚜的平均虫头数下降 70 %。在T1 转基因烟草中 ,转hta -b和hta -c基因烟草对桃蚜繁殖的抑制率分别为 5 0 .1 %,64.6%,同时 ,对桃蚜若虫的发育具有明显的抑制作用。初步认为 ,菊芋凝集素基因是一种对同翅目害虫具有抗性的新基因 ,对同翅目害虫的抗虫基因工程具有应用价值