中国抗虫棉GFM Cry1A杀虫基因的合成及表达载体构建

根据苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1A(b)和Cry1A(c)的氨基酸序列,采用植物偏爱密码子,人工合成了全长1824bp的融合GFM Cry1A Bt杀虫基因,并构建了带有多个表达调控元件的该基因高效植物表达戢体pGBI1214AB,以及该基因和修饰豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因的双价杀虫基因植物表达载体pGBI1214ABC。经在烟草中验证,这两种表达载体在植物中可高效表达并赋予转基因烟草抗虫性。为我国抗虫棉的研究打下了基础。     

转CryIA和CpTI双价抗虫基因大豆的获得与稳定表达

【目的】将抗虫基因转入栽培大豆中,提高大豆的抗食心虫能力。【方法】利用大豆未成熟子叶体细胞胚发生系统高效转化体系,将携带有人工合成的CryIA杀虫基因和CpTI基因的高效双价杀虫基因植物表达载体pGBI121S4ABC转化到大豆主栽品种吉林20与吉林27中。【结果】GUS活性分析、PCR、Southern blot检测证明,目的基因已整合到受体大豆基因组中。T1代转基因大豆抗虫测定表明,转基因材料虫食率比对照显著降低,抗虫能力显著提高。【结论】T3～T5连续3代接虫测定结果表明,转基因大豆株系0-195和0-150的虫食率均比对照低大约30%,其抗虫能力已基本稳定。     

转几丁质酶和 β-1,3-葡聚糖酶基因提高棉花对枯萎病和黄萎病的抗性

 枯、黄萎病是世界棉花生产中的两大重要病害。传统育种缺乏抗源，几丁质酶和 -1,3-葡聚糖酶是植物防御体系中的两种防卫因子，两者之间存在协同增效作用。据此构建了4个单价和2个双价基因(分别定位于细胞内或细胞外)的植物表达载体，通过花粉管通道法转化棉花，经PCR和Southern杂交检测以及1996 2000年温室及病圃多代筛选鉴定，已培育出对枯、黄萎病抗性提高的转基因棉花株系。将抗病基因导入国产抗虫棉品种GK19中，还获得了兼抗病、虫的转基因优系。     

转几丁质酶和(-1,3-葡聚糖酶基因提高棉花对枯萎病和黄萎病的抗性

枯、黄萎病是世界棉花生产中的两大重要病害.传统育种缺乏抗源,几丁质酶和(-1,3-葡聚糖酶是植物防御体系中的两种防卫因子,两者之间存在协同增效作用.据此构建了4个单价和2个双价基因(分别定位于细胞内或细胞外)的植物表达载体,通过花粉管通道法转化棉花,经PCR和Southern杂交检测以及1996(2000年温室及病圃多代筛选鉴定,已培育出对枯、黄萎病抗性提高的转基因棉花株系.将抗病基因导入国产抗虫棉品种GK19中,还获得了兼抗病、虫的转基因优系.     

转双价几丁质酶和葡聚糖酶基因对棉花主要病虫害及天敌发生的影响

以转双价基因（Chi+Glu）棉花株系61217-1为对象,以其受体品种“中棉所24”和转Bt棉花品种“鲁棉研28”为对照,研究转双价基因对棉花主要病虫害及天敌发生的影响。结果表明,转基因株系61217-1的抗黄萎病性较受体品种显著提高,同时对苗病、早衰和铃病具有显著的控制作用,对叶斑病发生具有显著促进作用,对角斑病无显著影响;与受体品种相比,转基因株系61217-1上蚜虫、棉铃虫和棉盲蝽发生危害显著减轻,对红蜘蛛、白粉虱、蓟马及天敌瓢虫、草蛉、小花蝽、蜘蛛均无显著影响。     

转基因抗虫棉及其害虫防治技术

转基因抗虫棉是指植株体内含有人工合成的抗虫基因的棉花 ,换句话说 ,就是植株自身具有杀虫作用的棉花。根据所含抗虫基因的类型 ,转基因抗虫棉可分为两种 ,一种是只含有一种Ｂｔ杀虫基因的抗虫棉叫单价抗虫棉 ,另一种是同时含有Ｂｔ和ＣｐＴＩ两种杀虫基因的抗虫棉叫双价抗虫棉。由于Ｂｔ和ＣｐＴＩ杀虫机理不同 ,所以与单价抗虫棉相比 ,双价抗虫棉抗虫谱广泛 ,而且不易丧失抗性 ,可以延长在生产上的使用年限。目前生产上应用的美国抗虫棉品种均为单价抗虫棉 ,我国的抗虫棉品种既有单价的 ,也有双价的。1　国内外转基因抗虫棉研究简介1 987…     

转几丁质酶和葡聚糖酶双价基因棉花株系的抗病性

采用人工病圃、重病田、苗期室内鉴定相结合的方法,对转双价(Glu+ Chi)基因棉花株系中棉所24进行抗病性评价分析.结果表明,转基因株系与受体中棉所24相比,不仅对枯萎病和黄萎病的抗性显著增强,而且对苗病、叶斑病和铃病的抗性也有所增强,对早衰的抗性影响不大.同时对棉花生育期、结铃性等生物学特性进行对比,转基因株系与受体中棉所24相比,出苗率降低,生育期推迟.     

高效双价(Bt+cpti)表达载体的构建及其表达分析

以已有的中间载体和表达载体为基础,对Bt、cpti基因进行了修饰。在cpti基因的5′端增加了大豆胰蛋白酶抑制剂SKTI信号肽序列,在3′端增加了内质网滞留信号肽KDEL序列,然后在Bt基因的5′端增加了叶绿体靶向肽序列,构建了带有信号肽的双价表达载体PGBIC(K).B.4A和不含信号肽的对照载体PGBIC.B.4A。通过农杆菌介导的喷花法转化陆地棉Y18,Southern杂交结果显示,外源基因已经整合到了受体植物基因组中;ELISA结果显示,所获得的5株阳性株蛋白表达量分别提高了1~8倍不等。在杀虫实验中,修饰的双价载体的转基因植株1/4-1由于蛋白表达量的积累而显示了较高的棉铃虫抗性。为获得更高抗性的双价转基因抗虫棉提供了一种新的方法,并为基因工程中提高外源蛋白积累量的研究。     

过表达GhMYB4基因对棉花茎秆木质素合成的影响

旨在探究过表达陆地棉(Gossypiumhirsutum)GhMYB4基因对棉花茎秆木质素合成的影响。利用Wiesner组织化学染色的方法对棉花茎秆进行染色,并用Klason法对棉花茎秆的局部位置进行木质素总量测定。对距离下胚轴0～1 cm、2～7cm、10～12 cm处不同茎秆部位的次生壁木质素进行化学组织染色,定量分析染色组织结构发现,大部分的转基因株系相比对照受体株系在初生木质部和初生韧皮部的染色范围、细胞层数和染色程度上均有一定的显著性增加。通过对29个过表达转基因株系和对照受体株系在棉花茎秆距离下胚轴2～7cm处木质素总量的定量分析发现,有23个过表达转基因株系相比于对照受体株系的木质素总量有显著性的增加和1个株系出现显著性降低的现象。这些结果表明GhMYB4基因参与调控棉花茎秆的木质素生物合成。     

菜豆几丁质酶、烟草葡聚糖酶基因的分离克隆及双价表达载体的构建

几丁质酶基因(Chitinase,Chi)和葡聚糖酶基因(β-1,3-glucanase,Glu)具有协同抗真菌作用,根据GenBank号M13968,X53600分别设计引物,经RT-PCR扩增,克隆菜豆Chi基因和烟草Glu基因,将两个目的基因分别连上CaMV35S启动子和终止子Nos,然后串联在一起共同组建于一个表达载体pBI121中,重组表达质粒经过限制性酶切分析鉴定,结果表明含有双价抗真菌基因的植物重组表达载体已构建成功。为非洲菊、香石竹等花卉抗真菌基因工程育种奠定了基础。     

棉花S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及表达分析

利用i TRAQ技术从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)HM-40中筛选并克隆到S-腺苷甲硫氨酸合成酶Gh SAMS基因。Gh SAMS基因的开放阅读框全长为1 182 bp,编码393个氨基酸,预测Gh SAMS蛋白质含有15个磷酸化位点,推测其功能的行使可能与激酶磷酸化相关,进化分析表明S-腺苷甲硫氨酸合成酶与茶树(Camellia sinensis)的SAMS蛋白质相似性最高。q RT-PCR分析表明,在接种黄萎病菌VD07菌系后,Gh SAMS表达量逐渐增加,随着接种时间的延长,其相对表达量随之增加,推测其在陆地棉抗黄萎病防卫反应中可能起重要作用。在嫁接棉株中,利用VIGS技术成功地沉默Gh SAMS基因,然后对沉默棉株接种黄萎病菌VD07,鉴定其病情指数为62.5,抗性级别为感病;而转化空载体和未接种载体处理的嫁接棉株病情指数分别为30.0和31.2,抗性级别为耐病,表明Gh SAMS基因沉默后嫁接棉对黄萎病的抗性丧失。推测Gh SAMS基因在陆地棉抗黄萎病的过程中可能起重要作用。     

Selection of Homozygous Cotton Lines Transformed with Two Insect-Resistant Genes

A plant expression vector containing a chimeric Bt29K gene coding for the activated Cry1Ac protein and the arrowhead proteinase inhibitior gene API-B were introduced into the cotton cultivar Jihe321 mediated by Agrobactertium tumefaciens. Based on the results of kanamycin resistant testing, PCR detection for both foreign genes and insect bioassay using Heliethis armigera, nine transgenic homozygous cotton lines with insect-resistance of more than 90% and better agronomic traits were bred through six generations from the original transgenic plants. Results from insect bioassay and sequence analysis of the PCR products of plants from some homozygous lines indicated that the chimeric Bt29K gene was stably inherited in these transgenic cotton lines. The main agronomic characters of these homozygous cotton lines, such as boll productivity and fibre strength, were better than that of the original cotton cv. Jihe321.     

高温对转基因抗虫棉中Bt杀虫基因表达的影响

 Bt抗虫棉中Bt杀虫基因能否稳定表达是影响转基因抗虫棉应用前景和商品化生产的重要因素。以转基因双价抗虫棉139-20的R5代材料，通过不同温度处理，研究温度处理对Bt杀虫基因表达的影响。结果表明，温度变化影响抗虫棉早期的生长发育和Bt杀虫基因的表达，从而影响了抗虫棉生长发育过程中Bt杀虫蛋白含量降低的时间。高温处理后可使Bt杀虫基因在生长发育期中的沉默时间提前，导致Bt杀虫蛋白含量急剧降低，具体原因可能是由于转录后水平的基因表达调控，引起特异Bt 杀虫基因mRNA的降解。因此，在生产实际中，应予以提前采取措施，预防高温期棉铃虫危害。     

转两类抗虫基因棉花优良纯合品系的选育

 用含合成的Cry1Ac杀虫蛋白嵌合基因 (Bt2 9K)及慈菇蛋白酶抑制剂B(API B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体 ,通过根癌农杆菌介导转化棉花生产品种冀合 32 1,获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。在对转化再生植株进行PCR、卡那霉素抗性和抗虫性测定的基础上 ,经 6代筛选培育出棉铃虫抗性 90 %以上且农艺性状优良的 9个转双抗虫基因棉纯合品系。各纯合株系子代植株的抗虫性及部分序列检测结果进一步表明上述Cry1Ac嵌合蛋白基因是能稳定遗传的。这些品系具有很好的农艺性状 ,其结铃性和纤维比强度明显高于转化受体冀合 32 1,这些纯合系可直接用于生产或作为双抗虫棉种质利用。     

棉花钠尿肽基因GhPNP1的耐旱功能分析

【目的】分析棉花中钠尿肽GhPNP1的结构特征、表达模式以及耐旱功能,并分析其耐旱机制,为将该基因应用于作物改良奠定基础。【方法】通过对从植物中水平转移到大丽轮枝菌中的钠尿肽基因AVE1进行同源性搜索,得到与AVE1蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用MEGA5软件对AVE1蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用MEGA和expasy在线工具进行蛋白序列分析;并根据编码该蛋白的核酸序列设计引物在陆地棉品种奥3503中克隆到其同源基因GhPNP1。使用多种生物信息学软件分析GhPNP1的分子特性,包括GhPNP1编码蛋白的等电点、分子量、信号肽、进化关系等进行预测分析。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析GhPNP1在不同器官部位的组织表达模式以及受到PEG模拟干旱胁迫处理后的表达模式。将GhPNP1的cDNA序列连入CLCrV沉默载体中,构建GhPNP1的病毒诱导基因沉默载体CLCrV:GhPNP1,转入农杆菌,并通过和辅助载体CLCrVB共侵润2叶期幼苗进行叶片注射,获得GhPNP1的沉默植株。利用PEG模拟干旱处理沉默植株检测其耐旱性,并测定沉默植株的失水率、相对含水量、丙二醛（MDA）含量、总抗氧化活性（T-AOC水平）、离子渗漏率等与植物抗逆相关的生理指标。【结果】从陆地棉奥3503中克隆到的GhPNP1的开放阅读框长度为396 bp,编码131个氨基酸,信号肽长度为15个氨基酸,通过系统进化树分析GhPNP1编码的蛋白含有保守的钠尿肽结构域,与可可树的PNP蛋白进化关系最近。GhPNP1在棉花植株的根、茎、叶中均表达且在茎中表达量较高,PEG模拟干旱处理后根、茎、叶中的GhPNP1均上调表达。GhPNP1沉默后棉花植株耐旱性显著降低。在干旱条件下,GhPNP1沉默植株的MDA含量、离子渗漏率、叶片失水率均高于对照的未沉默植株;而沉默植株的总抗氧化能力（T-AOC水平）、相对含水量显著低于对照的未沉默植株。【结论】从棉花中克隆得到一个植物钠尿肽基因,受干旱胁迫诱导上调表达,沉默后耐旱性降低。推测GhPNP1可能通过cGMP信号途径参与棉花的干旱胁迫,在干旱胁迫下对棉花耐旱性起正调控作用。     

酵母耐盐相关基因HAL1在棉花中的功能表达

【目的】克隆酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）耐盐基因HAL1（halotolerance）并转化棉花,探究该基因在棉花中的功能,进一步探究酵母耐盐相关基因在高等植物中的具体功能。【方法】根据NCBI核酸数据库中酵母耐盐基因HAL1的mRNA全长序列信息,利用RT-PCR技术从酿酒酵母As2.375中克隆该基因。选择酶切位点XbaⅠ和SmaⅠ对表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion技术构建pBI121-ScHAL1::GFP融合表达载体。以自发荧光较弱的陆地棉品种Y-2067、ZA-23、GZ-2的花粉为材料,用基因枪轰击棉花花粉进行瞬时表达研究。采用基因枪活体转化技术将外源基因表达载体pBI121-HAL1::GFP转化棉花盐敏感材料中s9612,获得T0棉花转基因种子。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因T0种子进行耐盐性发芽试验,并进行分子检测,对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析。【结果】从酿酒酵母As2.375中克隆耐盐基因ScHAL1,基因全长885 bp,共编码294个氨基酸。对其序列进行分析,发现HAL1蛋白中丝氨酸所占比例最大,整个蛋白呈碱性且带正电,属于亲水性蛋白。根据蛋白二级结构预测结果,推测该蛋白的结构功能域可能主要由无规则卷曲和β-折叠片构成。棉花花粉瞬时表达结果表明,转化HAL1后,3种陆地棉花粉的绿色荧光现象都明显增强,说明该基因可以在这3种陆地棉的花粉中表达。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因棉花T0种子和受体材料中s9612自交种进行胁迫,发现转基因种子萌发能力明显强于受体材料,表明HAL1可以提高种子耐盐性。根据基因核苷酸序列设计2对引物对T0转基因棉花幼苗进行分子检测,将纯化后的PCR产物进行直接测序,测序结果证明转基因成功。对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析发现,在600 mmol·L^-1 NaCl和400 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下转基因植株叶盘叶绿素含量均高于对照植株,且在600 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫后,转HAL1植株叶绿素含量反而高于400 mmol·L^-1 NaCl溶液处理后的叶盘。【结论】成功从酿酒酵母中克隆基因HAL1,酵母HAL1对提高棉花耐盐性具有重要作用。     

转G10aroA棉花株系的获得及分子生物学鉴定

【目的】培育具有抗草甘膦除草剂的棉花材料具有极其重要的意义。利用农杆菌介导法在棉花中转入编码EPSPS酶的抗草甘膦除草剂基因G10aroA,通过体细胞愈伤诱导组织培养技术获得能够稳定遗传的转基因棉花株系材料。【方法】首先,利用不同草甘膦抗性筛选条件比较分析不同棉花受体材料的愈伤诱导效率;其次,以R15材料作为受体,利用含有G10aroA的农杆菌侵染下胚轴切段,在进行体细胞愈伤诱导的组织培养过程中通过草甘膦抗性筛选获得棉花再生植株,对获得的棉花再生植株进行纯合繁育。在此基础上,利用PCR扩增检测证实外源G10aroA在转基因植株中能够稳定遗传;利用RT-PCR分析其外源基因在转基因植株不同组织中的转录水平进行研究、并进一步利用Western-blot对转基因植株中外源蛋白的表达进行分析。【结果】在优化的草甘膦筛选条件下,以草甘膦浓度为2.5 mmol•L-1的抗性条件进行棉花愈伤诱导筛选并获得棉花再生植株;利用特异引物进行PCR检测结果表明,在检测的全部再生植株中,扩增得到1.8 kb预期大小目标条带的阳性株系32株,其中,收获的27个株系的外源目标基因能够在T0、T1转基因植株中稳定遗传;对G10aroA在转基因株系L12、L14的不同组织中的转录表达进行定量RT-PCR分析表明,外源G10aroA在转基因棉花植株的不同组织中表达具有差异,相对表达量高低依次为茎、苞叶、叶和花;另外,蛋白检测结果进一步表明,该外源基因能够在转基因株系L7、L12和L14中植株中正常表达为预期46 kD的EPSPS蛋白。【结论】通过农杆菌介导法转化外源抗草甘膦基因G10aroA,在草甘膦抗性条件下进行棉花体细胞诱导的组织培养,成功获得转外源G10aroA的棉花再生株系,并通过分子生物学方法研究证实外源G10aroA能够在T0、T1转基因株系中稳定遗传、转录以及表达。     

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。     

棉花蔗糖合成酶3基因第1个内含子在基因表达中的作用

为了研究棉花SUS3基因编码区的第1个内含子在基因表达调控中的作用,分离该内含子并将其插入到GUS基因编码区中构建载体Susfig::121,将载体Susfig::121通过农杆菌介导转入拟南芥.对转基因拟南芥进行GUS活性分析,发现该内含子对GUS基因在拟南芥中的表达具有负调控作用,并且特异抑制报告基因在花粉中表达....     

陆地棉细胞色素P450超家族基因GhCYP85A2-1的克隆与功能分析

【目的】研究细胞色素P450超家族CYP85A亚家族基因在棉花株高发育中的生物学功能,为陆地棉株高分子育种提供理论依据和基因资源。【方法】 采用同源克隆方法,从陆地棉中克隆CYP85A家族基因GhCYP85A2-1,利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus, TRV)诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing, VIGS)构建GhCYP85A2-1基因沉默载体,利用qRT-PCR技术检测侵染棉花幼苗的基因表达量。【结果】 GhCYP85A2-1基因沉默植株的株高显著降低,基因的表达量也显著下降。【结论】 GhCYP85A2-1基因在棉花株高发育过程中起到重要调控作用。