马铃薯StmiR166b靶基因的鉴定及其表达分析

为阐明马铃薯(Solanum tuberosum L.)StmiR166b的生物学功能,以栽培品种‘甘农薯2号’试管苗为试验材料,采用定量PCR技术检测StmiR166b及其靶基因StHB14、StHB15在不同组织中的差异表达;利用pRS300质粒为模板,通过over-lapping PCR技术克隆了包含StmiR166b-StmiR166b*成熟体序列的前体结构,构建了其人工表达载体,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化马铃薯获得了转基因植株。结果表明,StmiR166b及其靶基因StHB14和StHB15在马铃薯根、茎和叶中均有表达,在转基因株系L1、L3中靶基因不同程度地下调表达;与非转基因对照相比,转基因株系的株高和根长变短,生长受到抑制。     

利用人工miRNA沉默StIAA22对马铃薯根系构型的影响

通过检测26个StIAA家族基因在马铃薯根系发育过程中的表达发现:18个StIAA基因在根系成熟后的表达量比发育初期显著上调,8个StIAA基因变化不显著。利用人工microRNA(artificial microRNA,amiRNA)技术对上调表达最为显著的StIAA22做进一步的功能研究:构建干扰表达载体pBI121-amiRIAA,通过根癌农杆菌介导法转入马铃薯栽培品种‘Dèsirèe’。经定量PCR检测,StIAA22在所有转基因株系中的表达均受到明显抑制;其根系形态构型与非转基因植株差异明显,根系生长受到抑制,根长明显变短,侧根数量增加,根系生物量减少。以上结果表明StIAA22在调节马铃薯根系形态建成中起关键作用。     

马铃薯miR319基因家族靶基因预测及其功能分析

通过生物信息分析发现，马铃薯miR319基因家族（Stu-miR319）共有3个前体基因，可生成5种成熟序列。序列比对发现，miR319成熟体序列在不同物种间具有高度的保守性，保守位点的分布差异较大。通过构建miR319前体基因的系统演化树发现，Stu-miR319的3个前体基因分属不同分支，且不同物种间的演化关系存在差异。组织特异性表达分析结果表明，Stu-miR319的5种成熟体在叶片中均有高表达。通过构建Stu-miR319前体基因过量表达转基因植株以及转录组测序分析发现，Stu-miR319-5p、Stu-miR319-3p、Stu-miR319a-5p和Stu-miR319b各有4个候选靶基因，Stu-miR319a-3p有2个候选靶基因。通过透射电镜分析发现，在Stu-miR319过量表达的植株中，导管细胞的细胞壁均有降解趋势，说明Stu-miR319基因家族对调控导管细胞细胞壁的完整性具有重要作用。     

中国水仙NtPLATZ1正、反义植物表达载体构建及转化烟草的研究

通过构建中国水仙锌指蛋白基因NtPLATZ1正义和反义两种植物表达载体,并用冻融法将其导入农杆菌EHA105菌株,介导遗传转化烟草,对遗传转化的烟草再生植株进行PCR-Southernblot和RT-PCR检测,研究NtPLATZ1的功能。结果表明成功将NtPLATZ1转化烟草,获得5株阳性转基因植株。NtPLATZ1在转基因烟草中过表达能抑制烟草的生长,抑制表达可促进烟草生长。     

马铃薯地上部绿色组织中糖苷生物碱合成调控的研究

为提高马铃薯品种(系)地上部分糖苷生物碱(SGAs)的含量,增强其抗逆性并改良块茎的品质。克隆了马铃薯茄啶鼠李糖基转移酶基因(sgt3)cDNA和1,5–二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因启动子(rbcS P);对sgt3亚细胞定位预测显示,该蛋白不具有叶绿体转运肽、线粒体导肽和分泌信号肽序列,推测可能位于细胞质;将克隆的sgt3 cDNA片段及rbcS重组到pCEPSP载体上,构建了具有草甘膦抗性标记的绿色组织特异表达sgt3基因植物表达载体。通过农杆菌介导法对马铃薯品种‘陇薯3号’和‘夏波蒂’进行转化,共获得了12株抗草甘膦的阳性转基因植株。对转基因植株的目的基因表达水平和SGAs含量分析发现,地上部sgt3基因相对表达量较未转化植株提高1.3~3.0倍,SGAs含量增加20%~37%,而转基因植株的块茎中SGAs含量变化不显著。本研究的结果为进一步培育枝、叶中高SGAs而块茎中低SGAs的马铃薯抗性品种提供了理论依据。     

毛白杨 PtAUX1超表达对光照反应的影响

利用构建好的PtAUX1的表达载体,转化毛白杨,获得转基因植株。通过PCR技术检测PtAUX1的转基因植株,分析转化植株在不同的光照长度和光照强度下的形态变化。结果表明:PtAUX1基因影响毛白杨对光照的敏感性,在低光照强度下,转基因毛白杨生长缓慢且叶片卷曲;表明PtAUX1基因通过生长素输入载体的不对称分布影响生长素的极性运输,进而参与叶片极性的建立,影响了器官形态和发育过程。     

苹果MdDRB1基因在番茄中异位表达与功能研究

【目的】将苹果Md DRB1基因转入番茄中,探究苹果MdDRB1基因在番茄中的异位表达与功能。【方法】采用农杆菌介导法,将苹果基因Md DRB1转入番茄植物体内,用PCR检测到该基因已整合到番茄总DNA中。对获得的5个转基因番茄株系进行半定量RT-PCR分析,挑选MdDRB1基因表达水平由低到高的3个株系,用实时荧光定量PCR检测与生长素有关的mi RNAs及相应靶基因的相对表达量。并对非转基因和转基因番茄进行3μmol·L-1IAA和5μmol·L-1IAA处理,对植株进行向光性检测。【结果】转基因株系中miR164、miR160、mi R393表达量下调,mi R167表达量上调,同时,它们分别对应的番茄中的靶基因SlNAC1、SlARF10和SlARF16、SlTIR1的相对表达量上调,SlARF8相对表达量下调。IAA处理后,转基因株系幼苗的侧根数目比未转基因植株增多,同时,转基因株系幼苗的向光性也增强。【结论】苹果Md DRB1基因在番茄中的异位表达,通过抑制生长素响应相关的mi R164、miR160、miR393和增加miR167的积累水平,部分解除其对下游靶基因SlNAC1、SlARF10和Sl ARF16、SlTIR1以及增加Sl ARF8的转录后基因沉默作用,进而提高了转基因番茄对生长素响应的敏感性。     

超表达草生欧文氏菌crtB基因促进转基因番茄类胡萝卜素合成的研究

利用重组PCR 技术,将草生欧文细菌八氢番茄红素合成酶基因crtB 与豌豆质体定位序列ts-rbcS 融合,插入质粒载体PMV 中,构建了植物表达载体pBI-ts-rbcS-crtB,并通过根瘤农杆菌EHA105介导转化番茄。PCR 检测、Southern 杂交和RT-PCR 分析表明,外源基因crtB 已整合到番茄基因组中,并在转基因植株中得到表达。转基因番茄果实中的类胡萝卜素总量增加1.3 ~ 2.5 倍,八氢番茄红素、番茄红素、β–胡萝卜素和α–胡萝卜素分别增加了4.3、1.8、2.2 和2.3 倍。转化株系中内源类胡萝卜素合成基因的表达也受到广泛的影响。crtB 基因过量表达有效促进了番茄果实中类胡萝卜素的合成和积累。     

平邑甜茶MhVPE基因ihpRNA干扰载体的构建及转拟南芥验证

 根据平邑甜茶液泡加工酶（vacuolar processing enzyme）基因MhVPE（GenBank登录号为FJ891065）cDNA序列,设计两对含有酶切位点的特异性引物F1/F2和R1/R2,以pMD-MhVPE质粒为模板,分别克隆了用于构建干扰载体的正反义片段pMD-F和pMD-R。将该正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置,构建成了含有内含子发夹结构的ihpRNA表达载体pART-RNAi-MhVPE。通过农杆菌介导,用花序浸泡法转化拟南芥进行验证,经过抗性筛选和PCR检测,得到17株转基因阳性植株;半定量RT-PCR结果显示所获得的转基因拟南芥植株中AtVPE同源基因的表达量明显降低,表明该干扰载体能够有效抑制VPE基因的表达,MhVPE基因的ihpRNA干扰载体构建成功,为进一步鉴定该基因的功能奠定了基础。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23调控抗白粉病的研究

利用同源克隆法得到抗白粉病的中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23的开放阅读框，并构建过表达载体；通过器官发生途径诱导不抗白粉病的欧洲葡萄‘无核白’分生愈伤组织并采用农杆菌介导法对其进行转化；经过PCR检测和Western blot鉴定，获得了5株VqSTS11超量表达植株和3株VqSTS23超量表达植株；人工接种白粉菌发现，转基因植株中白粉菌菌丝生长速度慢，孢子萌发受到一定的抑制，并且转基因植株中芪合酶基因相对表达量升高，抗病相关基因表达上调，芪类物质含量积累增多。本研究结果进一步证明中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23对白粉菌具有抗性，‘丹凤–2’可以为改良欧洲葡萄品种抗病性提供抗病基因，作为抗病育种的资源。     

利用CRISPR/Cas9敲除葡萄VviPDS1基因的研究

选择葡萄八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase)基因VviPDS1为靶标,利用CRISPR/Cas9系统构建基因敲除载体,瞬时转化葡萄叶片原生质体,检测到不同类型的突变。通过农杆菌介导转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织,筛选获得卡那霉素抗性植株71株。经PCR鉴定,其中53株为阳性植株,阳性率为74.64%。测序结果表明,共有20株在靶点发生不同类型的突变,编辑效率为37.74%;其中9株产生了双等位基因突变。对其进行氨基酸序列预测,在第202位氨基酸之后发生了不同程度的变异。利用CRISPR/Cas9系统敲除VviPDS1获得的突变体植株呈现整体矮化,其叶片出现不同程度白化。表明CRISPR/Cas9系统可以通过细胞中的瞬时或稳定表达进行基因编辑,可以实现在葡萄编辑植株中产生纯合敲除。     

利用CRISPR/Ca9技术靶向编辑芥蓝BoaZDS

以芥蓝(Brassicaoleraceavar.alboglabra)为材料,以ζ–胡萝卜素脱氢酶(ζ-Carotene desaturase,ZDS)基因为目标基因,建立其CRISPR/Cas9基因组编辑体系。在BoaZDS的编码区近5′端选择靶位点,构建了CRISPR/Cas9表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了19个芥蓝转基因阳性植株,Sanger测序分析发现其中13株成功突变,CRISPR/Cas9载体在芥蓝上的突变效率为68.42%,且所有突变植株均表现出明显的白化表型。     

黄瓜Rubisco 活化酶基因CsRCA 表达载体构建与遗传转化

 核酮糖–1,5–二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）是光合碳循环中的关键酶,为了探明其在植物体内的活化机制,用农杆菌介导法将Rubisco活化酶（RCA）基因CsRCA导入黄瓜,分别用PCR、real-time PCR和Western杂交法进行分子检测,分析转基因植株的表达量。酶切鉴定结果显示,CsRCA正向插入植物表达载体pCAMBIA1301的CaMV 35S启动子和NOS终止子之间,成功构建CsRCA的正义表达载体。将pCAMBIA1301-CsRCA导入黄瓜自交系‘08-1’,获得7株转基因植株,拷贝数均为2（非转基因植株的拷贝数为1）,转化率约为3.5%。表达分析结果表明,7株T0代转基因植株叶片的CsRCA mRNA表达量为野生型（WT）的1 ~ 1.98倍,在蛋白水平的表达信号显著强于WT。T1代转基因植株的叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、光合速率（P_n）及可溶性糖和淀粉含量均显著高于WT。研究结果表明,利用农杆菌介导法获得了稳定遗传的黄瓜CsRCA转基因植株,CsRCA过量表达能显著提高黄瓜叶片的P_n,增加干物质积累。     

Cre/loxp系统的构建及无选择标记转基因苹果植株的获得

从‘霞晖8号’桃中克隆了一个定位于第4条染色体上的钾转运体基因PpeKUP5,该基因编码625个氨基酸,具有10个跨膜结构域;PpeKUP5主要在根部表达,其次是叶和茎中,花和果实中的表达量极低;ABA、重金属Cr和Zn处理均显著诱导其在桃幼苗各组织中的表达,其中Cr处理最为显著,高钾胁迫及重金属Cu处理显著降低了其在根部的表达水平;细菌互补试验表明PpeKUP5具有吸收外界K+（KCl或K2SO4）的功能,且在偏中性pH值条件下最为显著。本研究表明PpeKUP5是一个主导桃树根部K+吸收的钾转运体,并可能在桃树适应高钾及重金属Cr、Zn和Cu等胁迫处理和ABA 响应中起着重要作用。     

发根农杆菌K599对菊花活体转化及其高效再生

 发根农杆菌K599侵染菊花无菌苗刻伤的叶片形成转基因不定根,生根频率为88.0%;不定根经过诱导培养形成愈伤组织,并再生完整植株,愈伤组织诱导率和分化率分别为75.0%和63.3%。诱导的不定根和再生植株经过PCR鉴定含有K599 Ri质粒中的rolC基因,qRT-PCR检测显示rolC基因在再生转基因植株中实现了正常表达。再生植株表现出矮缩、多毛状根特征,并能正常开花。建立的利用活体材料直接作为发根农杆菌K599侵染的受体诱导不定根的遗传转化体系,能克服假阳性不定根的出现;同时,利用不定根繁殖过程中顶端生长点区域无菌的特点,通过截取不定根顶端靠近生长点区域进行继代培养,结合使用头孢霉素杀菌,能达到有效抑制和杀灭农杆菌的目的,在随后的不定根诱导愈伤及分化过程中无须再使用抗生素杀菌,提高了转基因再生效率,为菊花的矮化育种和目标基因的转移提供了良好的试验体系。     

抗黄萎病基因StVe转化番茄的研究

 为了验证克隆自水茄（Solanum torvum Swartz）的StVe基因功能,将StVe连入中间载体p35S-2300::gus::noster的BamHⅠ和SacⅠ位点,取代gus基因构建植物双元表达载体p35S-2300::StVe::noster;用农杆菌介导法转化樱桃番茄22号获得了72株卡那霉素抗性植株,PCR和Southern blot检测确认有5株为阳性植株;RT-PCR结果显示,StVe在转基因番茄植株间的转录水平表达存在差异;PDA平板抑菌实验显示,转StVe基因番茄叶片总可溶蛋白具有抑制番茄黄萎病菌生理小种1（Verticillium dahliae race 1）生长的作用。     

马铃薯转萝卜抗菌肽基因植株的获得及其抗晚疫病的初步鉴定

为获得抗晚疫病的转基因马铃薯植株,采用根癌农杆菌介导法,以微型薯薯片为外植体,将萝卜抗菌肽基因（AFP）导入马铃薯栽培品种夏波蒂（Shepody）中,通过草甘膦抗性筛选和PCR检测获得了4株转基因试管苗,并经黑暗诱导获得了微型薯。采用离体叶片接种法,对微型薯长出的叶片进行抗晚疫病鉴定,结果表明这4个株系的抗病性均有一定程度的提高。     

拟南芥At-pri-miR828 基因的克隆及其对番茄的遗传转化

 MicroRNA828（miRNA828）是一种新近发现的生物学功能还未全面研究的miRNA。为从 不同角度阐明miRNA828 的生物学功能,从拟南芥中克隆到At-pri-miR828 基因并构建了该基因过量表达 的植物表达载体pC2300-pOT2-At-pri-miR828,通过农杆菌介导的叶盘法将pC2300-pOT2-At-pri-miR828 导入异源植物番茄品种‘Ailsa Craig’中。PCR 鉴定结果显示,外源基因At-pri-miR828 已成功整合到转 基因番茄基因组中,共获得9 个转基因株系,67 株转基因植株。定量PCR 检测结果显示,与野生型番茄 植株相比,转基因植株中miR828 的表达量显著增加,而生物信息学所预测的miR828 靶基因Sly-myb-like1 的表达水平则相应降低。花青素含量测定结果显示,miR828 过量表达的转基因番茄植株花青素含量明显 低于野生型植株,表明miR828 参与了番茄花青素的生物合成调控。