A Preliminary Study on Transferring △6-Fatty Acid Desaturase Gene from Borago Officinalis into Soybean

采用RT-PCR法扩增出中国境内生长的琉璃苣△6-脂肪酸脱氢酶基因,序列分析表明,该基因全长为1359个核苷酸,与美国德克萨斯州的琉璃苣△6-脂肪酸脱氢酶基因同源性可达到99％.将克隆到的基因连接pRTL2质粒的35S启动子,构建重组载体pPTN-D6D,并通过农杆菌介导的子叶节转化系统,将该基因导人到垦农18和小粒豆2个大豆品种中.经PCR检测分析,初步证明琉璃苣△6-脂肪酸脱氢酶基因已导入并整合到大豆基因组中.     

Δ6-脂肪酸脱氢酶基因克隆及其共转化表达载体的构建

采用RT-PCR的方法从海南玻璃苣中克隆了Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(Δ6-dsa).DNA序列测定结果表明,Δ6-dsa全长1 347bp编码448个氨基酸.Δ6-dsa序列在genbank中采用BLAST程序进行同源序列分析,结果表明,Δ6-dsa核苷酸序列与克隆自美国德克萨斯州的玻璃苣Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的核苷酸序列完全相同.Δ6-dsa克隆进T-easy Vector后形成质粒pGΔ6-DSA.把质粒pGΔ6-DSA上的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因片段克隆进含有T-DNA和35S启动子的质粒pGIN22中,形成含有目的基因的表达载体pGIN23.把表达载体pGIN23与另一个含有T-DNA、启动子、筛选标记基因的表达载体PLPN28进行亚克隆,使得筛选标记基因和Δ6-dsa分别插入到同一质粒的2个相互独立的T-DNA内,构建成共转化表达载体pLIN61.     

双T-DNA表达载体转化大豆的研究

利用含有筛选标记基因和目的基因△6-脂肪酸脱氢酶基因的双T-DNA共转化表达载体pLIN61,经农杆菌EHA101介导,采用子叶节转化法转化大豆,使用除草剂Glufosinate作为筛选剂,获得了一批携带有玻璃苣△6-脂肪酸脱氢酶基因的转基因大豆,转化效率为2.0%,共转化频率及实际转化率分别为56.25%、1.12%.PCR检测和Southern杂交结果证明,玻璃苣D6D已经整合到大豆的基因组上.RT-PCR检测结果显示,玻璃苣△6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因大豆的转录水平上得到了表达.     

向大豆导入深黄被孢霉△6-脂肪酸脱氢酶基因的初步研究

通过农杆菌介导法，将深黄被孢霉△^6-脂肪酸脱氢酶基因导入到栽培大豆吉育43，黑农36，黑农37等品种。采用多种外植体和感染方法，从子叶节和胚轴诱导出丛生芽与再生植株，经过在含50mg/L卡那霉素的筛选培养基中连续筛选，获得一批转基因植株。经PCR检测和DNA分子杂交分子，初步证明外源基因已导入并整合到大豆基因组中。     

农杆菌介导的花生Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2 RNAi抑制表达遗传转化研究

以成熟花生种子萌动4d的上胚轴为受体材料,采用农杆菌介导的转化方法,将倒位重复Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2片段分别与CaMV35S启动子和种子特异性表达的大豆凝集素启动子相连导入花生。经PCR检测证实含有AhFAD2倒位重复基因片段的RNAi抑制表达框架已成功转入花生。     

农杆菌介导的花生Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2 RNAi抑制表达遗传转化研究

以成熟花生种子萌动4d的上胚轴为受体材料,采用农杆菌介导的转化方法,将倒位重复Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2片段分别与CaMV35S启动子和种子特异性表达的大豆凝集素启动子相连导入花生.经PCR检测证实含有AhFAD2倒位重复基因片段的RNAi抑制表达框架已成功转入花生.     

AhFAD2 RNAi抑制表达遗传转化研究**

以成熟花生种子的萌动4d的上胚轴为受体材料，采用农杆菌介导的转化方法，将倒位重复Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2片段分别与CaMV35S启动子和种子特异性表达的大豆凝集素启动子相连导入花生。经PCR检测证实含有AhFAD2倒位重复基因片段的RNAi抑制表达框架已成功转入花生。     

花生△12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2B在酿酒酵母中的表达及功能分析

花生油中亚油酸(LA,C18:2Δ9,12)含量很高,为了研究花生Δ12脂肪酸脱氢酶(Δ12 FAD)的功能,用RT-PCR方法从花生未成熟种子中扩增出AhFAD2B的cDNA,连接到酵母表达载体p416中,并转化酿酒酵母K601,得到工程菌Kp4AFAD2B。气相色谱分析脂肪酸成分,结果表明该基因能在酵母K601中表达,并使菌株产生了两种新的脂肪酸即棕榈二烯酸(C16∶2Δ9,12)和亚油酸(C18∶2Δ9,12),含量分别占总脂肪酸的2.1%和9.2%,棕榈油酸(C16∶1Δ9)和油酸(C18∶1Δ9)含量与对照相比相应地下降,证明该基因编码的Δ12脂肪酸脱氢酶除能作用于C18∶1Δ9,还具有催化16碳的C16∶1Δ9底物在Δ12位脱氢生成C16∶2Δ9,12的功能,但在两种底物之间可能更偏爱C18∶1Δ9。     

△^6-脂肪酸脱氢酶基因克隆及其共转化表达载体的构建

采用RT—PCR的方法从海南玻璃苣中克隆了△^6-脂肪酸脱氢酶基因(△^6-dsa)。DNA序列测定结果表明，△^6-dsa全长1347bp编码448个氨基酸。△^6-dsa序列在genbank中采用BLAST程序进行同源序列分析，结果表明，△^6-dsa核苷酸序列与克隆自美国德克萨斯州的玻璃苣△^6-脂肪酸脱氢酶基因的核苷酸序列完全相同。△^6-dsa克隆进T—easy Vector后形成质粒pG△^6-DSA。把质粒pG△^6-DSA上的△^6-脂肪酸脱氢酶基因片段克隆进含有T—DNA和35S启动子的质粒pGIN22中，形成含有目的基因的表达载体pGIN23。把表达载体pGIN23与另一个含有T—DNA、启动子、筛选标记基因的表达载体pLPN28进行亚克隆，使得筛选标记基因和△^6-dsa分别插入到同一质粒的2个相互独立的T—DNA内，构建成共转化表达载体pLIN61。     

大豆CHR2-1基因生物信息学分析与大豆遗传转化

大豆异黄酮是有助于人类身体健康的一类次级代谢产物,大豆查尔酮还原酶（chalcone reductase, CHR）基因是控制大豆异黄酮主要组分大豆苷元生物合成的关键酶之一。为拓宽大豆CHR研究范围,促进异黄酮代谢机理研究,进而推进大豆品种改良,本研究利用基因工程技术对大豆CHR2-1基因进行克隆及生物信息学分析,并且构建植物表达载体pCAMBIA3301-CHR2-1,通过农杆菌介导法将目的基因整合到东农50受体大豆基因组中,PCR筛选鉴定获得大豆转化植株。结果表明：GmCHR2-1基因编码的蛋白属于非分泌型蛋白,可能在细胞质中发挥主要功能,属于非跨膜类蛋白并不在细胞中发生迁移;该蛋白存在22个潜在磷酸化位点,其中苏氨酸（Thr）4个、丝氨酸（Ser）18个;该蛋白由α-螺旋（40.63%）、延伸链（14.29%）、β-转角（4.13%）和无规则卷曲（40.95%）4个部分组成。PCR鉴定表明,转化植株基因组包含草丁膦抗性基因Bar、终止子NOS和启动子35S位点,初步确定已将GmCHR2-1转入到东农50大豆品种基因组中,并获得T₂阳性植株转化苗12株。     

根结线虫16D10基因与花生FAD2基因RNAi载体构建

针对根结线虫16D10基因和花生△12脂肪酸脱氢酶(FAD2)基因的核酸序列设计了两条含有GUS内含子的RNA干扰结构序列.以pBS-T质粒为中间载体,将这段序列连接进植物转化载体pRI 101-AN中,获得针对两个基因的RNAi载体.经SalI和KpnI双酶切验证,目的序列已准确插入目标载体.此载体可用以培育抗根结线...     

花生ω-3△~(15)-脂肪酸脱氧酶基因AhFAD3A的克隆及其表达

花生油中的α-亚麻酸含量在不同种质资源中存在着差异,与籽仁的不同发育时期也密切相关。本研究通过生物信息学分析并利用RACE的方法,从萌发的花生子叶中克隆了一个参与花生α-亚麻酸合成的ω-3△15-脂肪酸脱氢酶基因,命名为AhFAD3A。利用荧光定量PCR分别比较分析了AhFAD3A和Ah FAD8基因在花生不同组织、籽仁发育不同阶段、萌发过程中的表达特征,结果表明:AhFAD3A基因主要在花期的叶片组织和根部、籽仁形成期表达,在其它发育阶段该基因的表达量比较低,证实该基因的表达与花生籽仁中α-亚麻酸的形成呈正相关;AhFAD8基因在花生的整个生育阶段的绿色组织中表达、非光合组织中几乎不表达。以上研究结果为进一步确定AhFAD3A基因的功能、表达调控及其与花生籽仁中α-亚麻酸形成的关系提供了研究基础。     

茶树△12-脂肪酸去饱和酶基因FAD2和FAD6的克隆与表达分析

本研究在茶树转录组测序的基础上,以铁观音茶树的芽叶为材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树不饱和脂肪酸合成途径中的关键限速酶—△12-FAD(12-脂肪酸去饱和酶)基因的包含完整ORF的cDNA序列(CsFAD2和CsFAD6)。生物信息学分析结果表明,CsFAD2的全长为1 184 bp,其开放阅读框(ORF)长度1 149 bp,编码382个氨基酸,定位于内质网上,其氨基酸序列与油茶FAD2的同源性最高达97%;CsFAD6的全长为1 425 bp,其ORF长度为1 311 bp,编码436个氨基酸,定位于叶绿体上,其氨基酸序列与葡萄FAD6同源性达81%。荧光定量PCR结果表明,铁观音茶树幼苗在4℃低温胁迫处理72 h过程中,这两个基因的表达均受低温的诱导,其表达量随着处理时间的延长而升高,在处理48 h时,表达量水平最高;在100 g·L-1的PEG胁迫处理12 h过程中,这两个基因的表达均受PEG胁迫处理的诱导;在ABA(100μmol·L-1)胁迫处理72 h过程中,在处理6~24 h期间,CsFAD2的表达量显著升高,而CsFAD6的表达不受ABA处理的影响,CsFAD6的表达量在处理72 h时显著降低;在Na Cl(250 mmol·L-1)胁迫72 h过程中,CsFAD2的表达量全程降低,而CsFAD6在处理24~72 h期间表达量显著升高。     

T5代γ-亚麻酸转基因大豆的遗传稳定性分析

利用PCR检测和标记基因抗性检测对表达γ-亚麻酸转基因大豆第5代植株的外源基因遗传稳定性及目的基因和抗性基因的分离情况进行了分析。结果表明:在20个转基因大豆株系中,有2个转基因大豆株系(TS824和TS825)只含有△6-fad基因而没有bar基因;7个转基因大豆株系(TS81、TS83、TS85、TS87、TS811、TS814、TS818)只含有bar基因而没有△6-fad基因;9个转基因大豆株系(TS88、TS89、TS810、TS813、TS815、TS816、TS817、TS819和TS820)既有△6-fad基因也有bar基因;2个转基因大豆株系(TS82和TS86)既没有△6-fad基因也没有bar基因。因此,△6-fad基因在部分株系中获得了稳定的遗传,同时有2个株系目的基因和抗性基因在后代中分离。     

大豆苯丙氨酸代谢途径关键酶基因的挖掘定位及结构分析

利用大豆基因组物理图和遗传图的整合图谱,应用blast软件将基因序列与大豆基因组数据库进行比对,完成了9个大豆天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的定位以及结构分析。结果表明:9个基因分别定位在大豆的13个连锁群D1a、B1、N、I、O、C1、C2、F、L、A2、J、D1b以及B2上,并获得了基因所在序列两侧标记。利用大豆的cDNA和gDNA序列信息,获得了9个基因的结构,外显子数目为5～12个,内含子数目为4～11个。     

大豆GmAAP 基因的克隆、生物信息学分析及亚细胞定位

本研究以大豆Williams 82为实验材料，采用RT-PCR技术克隆到了GmAAP 基因，其开放阅读框长度为1440 bp，编码479个氨基酸。生物信息学分析表明，GmAAP蛋白分子量为53.286 kD，理论等电点为8.93，不稳定指数为34.04，属于稳定的蛋白结构；其二级结构中α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲分别占据47.18%、15.66%、2.71%、34.45%；跨膜区与疏水性分析显示其含有10个跨膜区，且构成跨膜区的氨基酸多为疏水性氨基酸；GmAAP与野生大豆AAP6亲缘关系最为相近，且序列比对的一致性为100%，可能为大豆AAP6 基因。构建融合表达载体，利用PEG-Ca2+介导法转化拟南芥原生质体进行亚细胞定位分析，结果显示GmAAP定位在质膜上。AAP能提高豆科植物对外源氮的吸收与利用率，进而增加种子内贮藏蛋白含量，提升大豆品质。本研究的结果可为GmAAP 功能 的进一步研究奠定基础，同时也为氮素的高效利用提供候选基因。     

大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因电子定位与结构分析

运用电子定位的方法,利用大豆基因组物理图和遗传图的整合图谱,完成了17个大豆天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的定位以及结构分析。结果表明:这些酶基因分别定位在A1、B2、D1a、D1b、D2、F、G、H、J、L和N等11个连锁群上,并获得了相应连锁群区间两侧的标记;在基因结构分析上,AHAS、DHDPS、HK与TS没有内含子,DHAD基因的内含子数目最多,为13个,AK基因有12个内含子。通过定位获得的对应分子标记可以为基因分子辅助育种奠定基础,而基因结构信息能更好的实现基因功能分析。     

Identification and Functional Characterization of Genes Encoding Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acid Biosynthetic Activities from Unicellular Microalgae

In order to identify novel genes encoding enzymes involved in the biosynthesis of nutritionally important omega-3 long chain polyunsaturated fatty acids, a database search was carried out in the genomes of the unicellular photoautotrophic green alga Ostreococcus RCC809 and cold-water diatom Fragilariopsis cylindrus. The search led to the identification of two putative “front-end” desaturases (Δ6 and Δ4) from Ostreococcus RCC809 and one Δ6-elongase from F. cylindrus. Heterologous expression of putative open reading frames (ORFs) in yeast revealed that the encoded enzyme activities efficiently convert their respective substrates: 54.1% conversion of α-linolenic acid for Δ6-desaturase, 15.1% conversion of 22:5n-3 for Δ4-desaturase and 38.1% conversion of γ-linolenic acid for Δ6-elongase. The Δ6-desaturase from Ostreococcus RCC809 displays a very strong substrate preference resulting in the predominant synthesis of stearidonic acid (C18:4Δ^6,9,12,15). These data confirm the functional characterization of omega-3 long chain polyunsaturated fatty acid biosynthetic genes from these two species which have until now not been investigated for such activities. The identification of these new genes will also serve to expand the repertoire of activities available for metabolically engineering the omega-3 trait in heterologous hosts as well as providing better insights into the synthesis of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) in marine microalgae.