梨糖转运相关基因PbTMT4启动子克隆及功能分析

以‘砀山酥梨’(Pyrus bretschneideri‘Dangshan Suli’)为材料,利用梨基因组数据库,通过PCR获得了糖转运相关基因PbTMT4(Pbr032130.1)2 211 bp的CDS序列及其编码起始位点上游长度为1 220 bp的启动子序列。使用农杆菌介导法将PbTMT4导入拟南芥,与野生型对照植株相比,转基因拟南芥植株的生长速度更快,抽薹、开花时间更早,叶片糖积累量更高。生物信息学分析表明,该启动子中含有多个与逆境应答、激素信号和光信号相关的顺式作用元件。为进一步分析PbTMT4启动子功能,构建了该启动子与GUS基因融合的植物表达载体并转化拟南芥。对T_3代转基因拟南芥各组织进行GUS活性染色和半定量分析,发现GUS基因在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,NaCl、干旱、GA_3、MeJA以及光照处理均能一定程度上提高转基因拟南芥中GUS基因的转录水平。逆境处理发现,PbTMT4转基因株系较野生型植株受到的伤害小。研究结果初步表明,PbTMT4可促进转基因拟南芥发育并提高糖积累量,可能在抗非生物胁迫中起重要的调控作用。     

AtGDPD-Like 6和AtGDPD-Like 7基因启动子表达特性及AtGDPD-Like 6蛋白定位

以野生型(Col-0)拟南芥为试材,采用RT-PCR法,研究AtGDPDL6和AtGDPDL7基因组织表达特性。以ProAtGDPDL6::GUS和ProAtGDPDL7::GUS转基因拟南芥为试材,采用GUS组织化学染色法,研究AtGDPDL6和AtGDPDL7基因启动子表达模式,并以Pro35S::AtGDPDL6-GFP转基因拟南芥为试材,采用激光共聚焦显微镜进行荧光观察,研究AtGDPDL6蛋白的细胞内定位。结果表明:AtGDPDL6基因在拟南芥花组织中特异表达;AtGDPDL7基因在花和角果中特异表达。AtGDPDL6和AtGDPDL7基因特异表达在拟南芥成熟的花粉囊和柱头中。AtGDPDL6蛋白定位于细胞膜和细胞壁区域。     

山茶花CjAPL1基因正义表达载体的构建及对拟南芥的转化分析

 为研究山茶花CjAPL1基因对于重瓣花形成的作用,构建了pCAMBIA1300-CjAPL1正义植物表达载体,酶切结果显示,CjAPL1基因正向插入pCAMBIA1300的启动子和终止子之间,表明CjAPL1植物表达载体构建成功。将pCAMBIA1300-CjAPL1采用农杆菌介导的花序浸染法转化拟南芥,获得转基因阳性植株65株。随机挑选表型变异明显的3株进行PCR扩增都得到了目的条带,Southern杂交鉴定进一步确认为转基因阳性植株。同时荧光定量检测到在转基因植株中CjAPL1基因表现出较对照显著提高6 ~ 25倍的表达量。转基因阳性植株表型变异明显,花柱和雄蕊数相比野生型各增加1枚和1 ~ 4枚,萼片边缘发育成白色的瓣化状,表明在拟南芥中过量表达CjAPL1基因可以引起花器官形态的变异和数量的变化,因此该基因在花器官形成和重瓣花发育中具有显著的调控功能。     

利用DAD1反义片段转化创建菜薹可调控雄性不育材料

 菜薹因为没有好的雄性不育材料或自交不亲和系，至今尚无一代杂种用于生产，根据拟南芥及白菜型油菜的花药不开裂基因DAD1的保守序列设计引物，扩增菜薹的DAD1基因片段（DAD1F），构建反义DAD1F植物表达载体，用农杆菌介导法转化菜薹，对转基因植株进行分子检测，鉴定其雄性不育性并进行育性恢复试验.克隆得到的菜薹的DAD1基因片段大小为678 bp，命名为BrcpDAD1F，其序列与拟南芥和白菜型油菜的DAD1高度同源，同源率分别为88％和99％；共得到了12株转基因植株，有6株在转录水平上得到表达，表现为雄性不育，花器官畸形，花粉活力低，萌发率不到10％，且开花后不能结角果或结空角果，或者得到极少种子但种子不萌发；用对照的花粉给转基因植株授粉可使其正常结实.以500 μmol·L^-1茉莉酸甲酯处理可使其雄性不育得到恢复，花粉可以在柱头和培养基上萌发，具有受精能力。T₁代可育株与不育株的比例都呈1:3分离, T₂代不同株系的育性分离比例不同，有些株系继续呈1:3的分离，有些株系全是可育株或全是不育株，说明反义抑制呈单基因稳定遗传。     

火龙果DREB1D基因的克隆及在转基因拟南芥中的功能分析

【目的】DREB(dehydration responsive element binding)是一类脱水响应元件结合蛋白，在植物响应高温、干旱、高盐和低温等多种非生物胁迫过程中发挥关键作用。以紫红龙火龙果（Hylocereus monacanthus）为材料，克隆得到DREB转录因子，并命名为HmDREB1D(HU02G01866.1)，探究其生物学功能。【方法】构建HmDREB1D基因植物过表达载体，通过亚细胞定位分析HmDREB1D基因在细胞中的位置。异源转化拟南芥，对T3代纯合系转基因拟南芥（OE3、OE4、OE5）进行生物学功能验证。【结果】火龙果HmDREB1D基因的开放阅读框全长723 bp，产生的蛋白定位于细胞核内，属DREB1s亚家族，具有典型的AP2结构域。将HmDREB1D基因转化至拟南芥获得超表达转基因株系，与野生型相比，转基因株系表现出较高的抗逆性。在干旱胁迫下，转基因植株T3代纯合系种子的萌发率高于野生型。转基因植株的叶片在逆境胁迫下表现出更低的电导率及更高的保护性酶活性。实时荧光定量PCR分析显示，RD20、HSP70和COR15A等逆境胁迫响应基因在Hm...     

杧果MiOFP1基因的表达与功能分析

【目的】卵形家族蛋白（ovate family proteins,OFPs）在植物生长发育及逆境响应过程中扮演重要角色。前期通过杧果成花基因酵母文库筛选，获得了一个MiOFP1基因，为明确其功能，对MiOFP1的表达模式和转基因功能开展了研究。【方法】在本研究中分析了杧果MiOFP1的启动子序列；通过实时荧光定量PCR技术分析MiOFP1在杧果不同组织器官和不同生长发育期叶片中的表达模式；转化构建好的超量表达载体并侵染拟南芥研究MiOFP1的功能。【结果】四季蜜杧MiOFP1启动子包含激素响应元件：ABA响应元件、GA响应元件、SA响应元件和乙烯响应元件，逆境响应元件：盐响应元件、脱水响应元件、MYC转录因子和MYB转录因子结合位点。组织特异性表达分析显示，MiOFP1在各组织器官中均有表达，且在童期实生树和成年期嫁接树的茎中表达量最高，在成熟果实中表达量最低；嫁接树不同成花发育时期表达分析结果显示，MiOFP1在营养生长期的叶中表达量最高，在成花诱导期和花发育期表达水平较低。转基因功能研究显示，超量表达MiOFP1的拟南芥出现晚花表型，抽薹期叶片中成花抑制基因FLOWERING LO...     

异源表达拟南芥赤霉素2–氧化酶基因对矮牵牛形态发育的影响

拟南芥赤霉素2–氧化酶基因AtGA2ox1在矮牵牛（Petunia hybrida）中过量表达导致转基因植株开花延迟,株形明显矮化,花冠变小,花冠表皮细胞变小,但花色变化不明显。施用多效唑对矮牵牛花冠的影响与过量表达AtGA2ox1一致。用拟南芥茎特异性表达基因At3g56700的启动子驱动AtGA2ox1在矮牵牛中表达时,转基因植株的表型变化在株系间存在明显的差异,但外源基因在茎中的表达量都明显高于叶和花中的,果实和种子的发育未受影响,通过对转基因后代的筛选可以获得株形矮化,其它性状的发育受影响较小的转基因株系。     

梨果实钾转运体基因PbKT12的克隆与功能验证

PbKT12是基于梨果实转录组分析筛选出的对施钾有强烈响应的钾转运体基因，本研究中进一步验证其功能。以‘黄冠’(PyruspyrifoliaNakai)梨果实为材料克隆得到PbKT12全长序列，分析表明该基因序列共2 730 bp，编码909个氨基酸；序列对比表明PbKT12与苹果中同源蛋白氨基酸序列相似性高达97%。亚细胞定位结果显示，PbKT12定位于细胞质膜上。PbKT12转化钾吸收缺陷型酵母R5421在低于5 mmol·L^-1 K⁺的培养基上能够恢复生长。qRT-PCR结果表明，PbKT12在梨果实和叶片中的相对表达量随盆栽土壤施钾水平增加而升高。使用农杆菌侵染花序法将PbKT12导入拟南芥，与野生型拟南芥相比，过表达PbKT12拟南芥植株的生长速度比野生型更快，抽薹、开花时间更早，植株葡萄糖积累量更高。采用X射线荧光光谱仪无损检测K+在拟南芥植株中的分布发现，在缺钾胁迫下过表达PbKT12拟南芥中K+向花序运输的量增加。因此推断，PbKT12在梨果实中具有促进K+转运和葡萄糖积累的作用。     

桃热激转录因子PpHSF18基因的克隆及功能分析

【目的】克隆桃热激转录因子PpHSF18基因，分析其在2种树型桃中的表达，探究其在分枝角度形成中的功能。【方法】测定一年生普通型桃大久保和柱型桃洒红龙柱枝条不同生长时期分枝角度，并分析11个桃PpHSFAs基因在2种树型中的表达；克隆PpHSF18基因，构建PpHSF18基因的过表达载体，并进行拟南芥遗传转化，探究其对拟南芥株型和分枝角度的影响。【结果】柱型桃品种洒红龙柱枝条分枝角度显著小于普通型桃大久保，大久保桃分枝角度随着枝条生长逐渐增大，而洒红龙柱桃分枝角度变化不明显；11个桃A类HSF转录因子家族基因在2种树型桃茎尖中的表达呈3种趋势，其中PpHSF18与PpLAZY1呈相同表达趋势，即在柱型桃中表达量显著高于普通型桃，且与水稻OsHSFA2D同源性最高；PpHSF18三个转基因株系分枝角度均小于野生型拟南芥分枝角度，表明PpHSF18参与植物分枝角度的形成。【结论】过表达PpHSF18导致转基因拟南芥分枝角度变小，为进一步解析PpHSF18在桃分枝角度形成中的作用提供理论依据。     

荔枝LcBES1的克隆、表达及功能分析

【目的】基于荔枝花穗RNA-seq数据,克隆荔枝BR信号途径的LcBES1,并对其序列特征、表达特点、基因功能及亚细胞定位进行分析。【方法】利用qRT-PCR对LcBES1在不同组织中的表达进行研究,利用MEGA 6软件进行系统进化树分析。通过转基因分析其在拟南芥中的基因功能,利用烟草瞬时转化系统分析其亚细胞定位。【结果】荔枝LcBES1 ORF长984 bp,编码327个氨基酸,具有经典的BES1_N结构域。qRT-PCR结果表明,LcBES1在果肉中的表达量最高,其次为果皮、根和茎,而在花、花穗和叶片中的表达量较低。转基因实验表明,LcBES1能够部分恢复拟南芥BR受体功能缺失突变体bri1的矮小表型,且可在细胞核位置观察到荧光信号。【结论】LcBES1是一个典型的BES1编码基因,编码蛋白定位于细胞核;LcBES1在荔枝果肉中高表达,LcBES1是油菜素内酯信号途径的正调控因子。     

桃ABA 8’–羟化酶基因PpeCYP707As在拟南芥中过表达的功能分析

以8年生‘中油4号’油桃为试材,对休眠期的枝条进行ABA和GA处理发现,ABA延迟芽体萌动,GA促进萌芽和提前开花,在桃芽萌发中ABA和GA起拮抗作用。利用转基因技术在拟南芥中过表达桃ABA分解代谢关键酶ABA 8’–羟化酶基因PpeCYP707A1、PpeCYP707A2和PpeCYP707A3,获得纯合株系,RT-PCR结果表明,目的基因在过表达株系中的表达量分别达到对照的23.86倍、7.37倍、3.23倍;过表达株系生长缓慢,抽薹、开花延迟,其中过表达PPECYP707A1株系生长最慢,开花最晚;过表达株系种子萌发和幼苗生长对ABA不敏感,受伤害程度小;10℃低温处理试验证明,过表达株系相对生长速率高于野生型,推测低温条件下,过表达CYP707As正调控拟南芥的生长发育。     

苹果细胞分裂素氧化酶基因MdCKX7.2的克隆及抗性鉴定

采用同源克隆和PCR技术从‘嘎拉’苹果(Malus×domestica Borkh.)中克隆细胞分裂素氧化酶基因MdCKX7.2(基因序列号:MDP0000279125)。该基因含有1 542 bp的完整开放阅读框,编码513个氨基酸。利用Plant CARE数据库对MdCKX7.2启动子顺式作用元件进行预测分析,发现MdCKX7.2启动子序列中存在光、干旱、脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯等响应元件。基因表达分析发现,‘嘎拉’幼苗中MdCKX7.2的表达明显受干旱和ABA的诱导。通过农杆菌介导的遗传转化获得MdCKX7.2转基因拟南芥植株。抗性试验表明,异位表达MdCKX7.2基因明显提高了拟南芥对干旱胁迫的抗性。拟南芥种子萌发试验表明,在拟南芥中异位表达MdCKX7.2提高了植株对ABA的敏感性,种子萌发率和幼苗鲜质量明显下降,与种子萌发相关基因的表达量明显上调。以上试验结果表明,MdCKX7.2在植物非生物胁迫响应中发挥重要作用。     

花椰菜中器官早期发育调控相关的miRNA(Bra-miR07)的克隆及功能研究

在前期通过高通量小RNA测序获得若干在花椰菜器官早期发育过程中呈现差异表达的未知功能miRNA基础上,重点对其中1个在花椰菜下胚轴和子叶中表现为显著差异表达的miRNA(命名为Bra-miR07)进行克隆鉴定及功能分析。研究表明,Bra-miR07前体序列全长为270 bp,可形成稳定的二级发夹结构。Bra-miR07在花椰菜子叶中呈现显著高表达。进一步构建了Bra-miR07的过表达载体并采用浸花法转化拟南芥,获得Bra-miR07过表达的转基因拟南芥株系。表型分析显示,Bra-miR07过表达可显著影响拟南芥植株生长。与野生型相比,过表达Bra-miR07株系表现为生长缓慢,植株矮小,育性降低等发育受阻特征。因此,上述结果预示着Bra-miR07可能也在花椰菜器官发育过程中发挥重要作用。     

利用CRISPR/Cas9系统敲除葡萄中VviEDR2提高对白粉病的抗性

利用CRISPR/Cas9系统定点编辑葡萄白粉病感病基因VviEDR2（Enhanced disease resistance 2），在VviEDR2的DUF1336结构域设计靶位点VviEDR2-T1，构建CRISPR/Cas9敲除载体，通过农杆菌介导法转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织。对PCR阳性植株进行靶位点扩增测序，结果表明，共有8个转基因植株在靶位点处发生不同类型的双等位基因突变，编辑效率为32%；突变体植株生长势较弱，叶片较小，茎秆丛生、细弱。进一步对突变体植株进行抗病检测，结果表明，接种葡萄白粉菌（Erysiphe necator Schw.）5 d后，突变体植株叶片上白粉菌孢子仅能萌发出少量较短初级菌丝，表皮细胞产生大量明显的H2O2，而野生型叶片中白粉菌萌发出大量初级菌丝、次级菌丝和吸器，无明显H2O2产生。这些结果表明，可以利用CRISPR/Cas9技术编辑葡萄感病基因VviEDR2，提高葡萄白粉菌抗性。     

茄子叶色黄化突变体的特征及遗传分析

以茄子叶色黄化突变体‘chl861-2’及其叶色正常近等基因系‘0643-1’为试材，研究其生长变化趋势、主要农艺性状、叶绿素含量变化和光合特性。该突变体具有叶绿素缺失突变特征，从子叶期开始表现出叶色黄化现象，子叶浅黄色，整个生育期真叶黄色。突变体植株生长缓慢，矮小，生育期延长，生长势和果实显著小于野生型，单果质量只有野生型的71.58%；在苗期、门茄开花期、四门斗开花结果期总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的含量比野生型亲本显著降低；在苗期、门茄开花期净光合速率（Pn）显著低于野生型，气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）低于野生型，胞间CO2浓度（Ci）高于野生型。以突变体与3个正常叶色自交系为亲本构建6世代群体，对突变体叶色黄化性状遗传规律进行分析，结果表明叶色黄化性状为隐性核单基因控制，将该基因命名为Smchl-1。     

‘粉红亚都蜜’葡萄NAC转录因子基因VvDRL1的功能初步分析

以欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’为材料,利用同源克隆法获得1个NAC转录因子,命名为VvDRL1（GenBank：XP-002281816）。该基因全长840 bp,编码280个氨基酸,与‘黑比诺’葡萄中该基因的同源性为100%,但是基因组DNA序列中存在6处单核苷酸突变。瞬时转化洋葱表皮细胞进行亚细胞定位分析,VvDRL1基因主要在细胞核内表达,属于核蛋白;通过农杆菌介导的叶盘法获得稳定整合的转基因烟草,T2代转基因植株生长迟缓,株高、叶面积和叶片细胞面积约为野生型烟草的60%、34%和31%,转基因植株叶片出现向内卷曲现象,利用石蜡切片进行显微结构观察,转基因植株主叶脉上表皮下缺失2 ~ 3层厚壁细胞,且海绵组织内的空隙明显多于野生型植株。研究结果表明,VvDRL1在调控植株的形态发育方面起着重要作用。     

番茄AP2/ERF超家族重鉴定及过表达SlERF.D.3株系表型分析

基于番茄基因组数据库的更新，系统地对番茄AP2/ERF超家族成员进行了更新，并对其进行了染色体定位、保守基序、基因结构和对灰霉菌及生长素胁迫响应的分析。共鉴定出141个ERF家族基因，其中新鉴定出的ERF亚家族成员42个；随机分布在12条染色体上，大都只含有外显子而无内含子，部分基因不同程度的受到灰霉菌和生长素处理的诱导表达。作为拟南芥AtERF109在番茄中的同源基因，SlERF.D.3的表达可被灰霉菌抑制且可迅速强烈地响应生长素处理。为进一步明确SlERF.D.3的生物学功能，以番茄‘Ailsa Craig’为材料克隆了此基因的编码区，构建过表达载体并转化番茄，获得了3个T0代过表达株系。与野生型相比，转基因株系的叶片较细长、向下卷曲，且果实出现乳状突起。这为研究SlERF.D.3在调节番茄的生长发育和胁迫响应过程中的作用奠定了基础。     

草莓FaRGA1基因沉默改变开花和匍匐茎抽生特性

RGA是赤霉素信号途径中抑制赤霉素介导反应的核心成分DELLA蛋白的一种，在植物生长发育中扮演重要角色。本研究中预测了栽培草莓FaRGA1的理化特征及二级结构，分析了FaRGA1蛋白保守结构域。系统进化树分析表明FaRGA1蛋白与森林草莓FveRGA1蛋白同源性较高，两者互为直系同源基因。构建了草莓RGA1基因的RNAi载体，以栽培草莓品种‘晶玉’为试材，通过农杆菌介导的遗传转化获得FaRGA1基因被沉默的转基因株系3个。与非转基因对照植株相比，3个FaRGA1沉默株系均表现出连续2年不开花且持续抽生匍匐茎的特性，且短缩茎明显伸长并发生木质化。本研究中发现FaRGA1基因在栽培草莓中对匍匐茎形成具有抑制作用并促进开花，这为今后基于FaRGA1的草莓分子育种奠定了基础。     

转MLPK反义基因对甘蓝自交不亲和性的影响

对反义MLPK基因在甘蓝柱头特异启动子SLR的驱动下,通过农杆菌介导转化法将其导入高度自交不亲和甘蓝材料‘TF’。转基因甘蓝T0代植株定量PCR分析结果显示,不同的转MLPK反义基因单株内源MLPK mRNA积累量具有明显差异,其中转基因植株花期柱头内源MLPK mRNA积累量明显低于野生型对照。花粉原位萌发的荧光显微镜观察结果显示,转基因甘蓝植株花期自交后,吸附在柱头上的花粉粒大量萌发,且穿过柱头的花粉管明显增加,并导致花期自交结籽数上升,转基因植株花期和蕾期自交亲和指数均明显高于野生型对照植株。结果表明,下调MLPK基因表达能部分打破甘蓝自交不亲和,提高其花期自交结籽能力。