Cre/loxP定位重组系统在植物雄不育和杂种优势中的利用研究

Cre—loxP是来源于噬菌体P1的一种位点特异性重组系统。目前，它已广泛应用于基因功能鉴定，动植物及微生物基因组的修饰以及基因的表达和调控。雄性不育系在杂种优势的利用中具有重要意义。本实验是以Cre—loxP系统调控细胞毒素基因barnase在植物雄性器官发育的特异时期在特异组织表达，从而达到控制植物育性的目的。1．在本实验中，通过PCR方法克隆了解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens的barnase基因，及其抑制因子barstar的DNA序列，同时，构建成功双元表达载体及基因枪转化载体，并已获得经分子险测呈阳性的小麦植株。2．osg6B是来源于水稻花药绒毡层的特异性的启动子，它在小孢子发育的四分体时期至单核花粉期在花药绒毡层中特异启动基因的表达，它具有较为严紧的时空特异性。以osg6B为启动子，构建了一组受控于Cre／loxP位点特异性重组系统的适用于基因枪法转化小麦的载体系统。其中，转不育基因(og6B—barnase)小麦植株生长正常，但开花后，花粉量明显减少，自交不能得到正常种子。进行花粉活力检测发现，转基因小麦大部分花粉表现为败育。花粉离体萌发试验表明，转不育基因小麦的花粉离体萌发率极低，几近败育。说明以osg6B驱动barnase在小麦花药中的表达可以导致雄性不育。3．以osg6B为启动子，构建了一组受控于Cre／loxP的用于控制双子叶植物育性的双元表达载体系统。以转cre基因的烟草作为受体，以含阻断序列的质粒农杆菌进行二次转化。二次转化株营养生长正常，但开花期花器官表现异常。具体表现为花瓣异常开裂或不开裂，花丝变短或粘连，花药提早萎蔫或异常开裂。推测这种现象的出现与启动子的组织特异性或barnase的渗露表达有关。4．二次转化株花粉染色因不同株系出现全部败育、部分不育和多数可育的情况。花粉离体萌发实验也得到了相似的结果。这说明通过筛选，利用Cre／loxP得到完全不育的植物株系是完全可行的。5．获得了9个barnase的突变体，初步推测第十四位氨基酸及第八十位氨基酸与核糖核酸酶活性有关。同时，发现barnase的第316位核苷酸序列为易突变位点，自然发生的突变多插入一个C，从而产生终止位点的改变。这或许会为今后barnase的克隆与利用提供一些参考。     

马铃薯损伤诱导型启动子Wun1基因的克隆及其GFP表达活性

通过聚合酶链式反应(PCR),以马铃薯基因组DNA为模板,根据已报道Wun1序列设计了一对特异引物,在优化的PCR反应条件下扩增出了Wun1基因片段,通过序列分析与文献报道的碱基序列有96.86%的同源性,该基因已登录到GenBank(No.AY803296)。以pBIPG(携带GFP基因)的质粒DNA为模板,通过PCR技术亚克隆到了源自水母(Aequorea)大小为756bp的绿色荧光蛋白(GFP)基因,与已知序列同源率为100%。利用GFP基因作为报告基因,构建了用于比较鉴定所克隆启动子活性的pBIG(35S-GFP)和pBIWG(Wun1-GFP)两个植物表达载体,采用基因枪法进行对洋葱表皮细胞的遗传转化,检测Wun1启动子在受体细胞中调控基因表达的活性,结果表明克隆到的Wun1启动子活性强于组成型表达的35S启动子,GFP瞬时表达的分析方法也让我们有效的筛选到用于进行马铃薯抗病育种的调控元件。     

Molecular biology of male gametogenesis

Pollen development has been studied at a molecular level in several systems that are amenable to genetic or transgenic analysis. We have characterized several tomato genes that are expressed late in pollen development. Our goals in this research were 1) to determine the cis- and tran-acting factors that mediate pollen expression, and 2) to determine the functions of the proteins encoded by these genes. We currently favor the hypothesis that pollen-specific gene expression is mediated in a combinatorial manner. Antisense experiments have indicated an important role for the LAT52 protein during pollen hydration.     

Analysis of puroindoline a and b sequences from Triticum aestivum cv. `Penawawa' and related diploid taxa

Flanking sequences of the puroindoline a(pinA) and puroindoline b (pinB) genes from Triticum monococcum, T. urartu, Aegilops speltoides and A. tauschii were obtained by inverse PCR. Two accessions from each of these related diploid taxa were sequenced, and the sequences compared to those of the soft hexaploid wheat cultivar `Penawawa'. As expected from the origin of the D-genome in hexaploid wheat, the highest sequence identity was observed for the A. tauschii sequences, whereas the sequences for A.speltoides were the most divergent. The promoter sequences were further analyzed for putative regulatory elements, and the possible significance of several highly conserved sequence motifs is discussed. Western blots of Triton X-114 extracted proteins separated by SDS-PAGE confirmed the accumulation of pinA and pinB gene products in the endosperm of all the germplasm lines studied. The deduced amino acid sequences for the related diploid taxa do not imply any major structural changes as compared to the wild-type T. aestivum puroindolines, and is therefore in agreement with the soft endosperm texture of these species. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

松土促根剂对土壤质地、冬小麦产量和淀粉糊化特性的影响

为了解决近年来华北地区麦田因多年旋耕导致土壤耕层过浅、土壤质地变差、小麦根系发育不良以及小麦产量品质降低等问题,在平衡配方施肥的基础上,通过田间试验研究了Agri-star松土促根剂对土壤质地及小麦产量和淀粉糊化特性的影响。结果表明,施用松土促根剂和土壤深耕处理均可起到降低土壤容重,增加单位体积小麦根系质量,改善土壤理化性状的作用。此外,施用松土促根剂能够提高冬小麦成穗数和穗粒数,进而起到提高小麦籽粒产量的效果,其中以1号松土促根剂+配方肥处理籽粒产量最高,平均达7 925 kg/hm2,较单施配方肥处理增产12.9%。研究还发现,施用配方肥、添加松土促根剂或者进行土壤深耕处理能够改善小麦籽粒淀粉品质,同样也以1号松土促根剂+配方肥处理效果最好。综合比较分析,在当前华北地区免耕、旋耕麦田,应用Agri-star松土促根剂可以改善土壤质地,提高小麦产量和改善小麦籽粒淀粉品质,具有广阔的应用前景。     

不同促腐条件下秸秆直接还田对土壤养分时空动态变化的影响

通过两年田间定位试验,研究了冀东地区玉米秸秆连续直接还田对土壤氮素和磷素养分时空动态变化的影响。结果表明,玉米秸秆直接还田可明显提高土壤氮素和磷素供应水平。在调节秸秆C/N15∶1~35∶1范围内,调节秸秆不同C/N未改变秸秆还田后的转化进程,其转化对土壤氮素和磷素时空动态变化的影响亦无明显差异。在调节秸秆C/N的前提下配施促腐剂,使秸秆还田后的转化进程明显加快。     

甘蔗增糖增产剂试验结果

１９９３年９月下旬至１０月中旬，采用广西农业大学研制、生产的甘蔗增糖增产剂在对旱地和水田蔗的５个品种进行试验，喷药后４０～９０ｄ测定１３个点的甘蔗蔗糖分，平均比对照提高１．３０％（绝对值），甘蔗产量增加５８５０ｋｇ／ｈｍ２；８月份和９月份追施氮肥的甘蔗增糖增产较显著，甘蔗蔗糖分提高１．６９％（绝对值），增产１０３５１．５ｋｇ／ｈｍ２；８月份和９月份不追肥的甘蔗．喷施增糖增产剂的效果相对较差。平均来说，糖厂增利２５８２．２５元／ｈｍ２，农民增收８１９元／ｈｍ２。     

花药特异嵌合启动子的构建及雄性不育转基因拟南芥的获得

为了克服TA29／Barnase转基因雄性不育植物的温度敏感性，在TA29启动子上游串联了CaMV35 S启动子，同时在CaMV35 S启动子上游串联一个调节序列antherbox，构建成嵌合启动子antherbox-CaMV35 S-pTA29。该启动元件调控的GUS基因瞬间表达实验表明它是花药颈毡层特异的启动子。这个启动元件及其调控下的barnase基因构建植物表达载体转化，拟南芥菜，获得了雄性不育的转基因植株。     

小麦穗发芽抗性相关Vp1基因启动子的分离及功能验证

成熟期穗发芽严重影响小麦产量和品质。Vp1是调节胚发育, 促进胚成熟和休眠的重要转录因子, 对小麦种子休眠和穗发芽抗性具有重要作用。本研究分离了普通小麦B基因组Vp1基因的启动子, 生物信息学预测结果表明, 其含有9个脱落酸响应元件ABRE、2个DREB和6个MYB干旱响应元件、3个赤霉素响应元件GARE、1个水杨酸响应元件TCA-E、2个茉莉酸甲酯响应元件TGACG-motif、4个SKn-1和1个RYREPE胚乳特异表达元件。采用5′端缺失的方法, 构建了系列含Vp1启动子不同区段融合GUS报告基因的瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪转化小麦愈伤组织, 瞬时表达结果显示, Vp1启动子在无诱导的情况下不能启动GUS基因表达, 在低温、ABA、GA、PEG和NaCl诱导后可以启动GUS基因表达, 表现诱导表达特性, 且其诱导表达强度随启动子缺失片段长度变短而减弱。利用Gateway方法成功构建了6个启动子各缺失片段类型的植物表达载体, 并通过农杆菌介导转化四倍体小麦Stewart, 获得转基因植株。该启动子可有效启动GUS基因在转基因植株的花药、糊粉层、穗轴及根中表达, 其他组织中没有表达。当启动子片段大于660 bp时, 外源ABA可诱导启动子启动GUS基因在转基因植株茎节中的表达。     

陆地棉异质型ACCase基因的种子特异表达载体构建与遗传转化

异质型ACCase催化乙酞CoA形成丙二酞辅酶A是植物脂肪酸合成途径中的第一个关键的步骤,也是限速步骤:植物体内过量表达ACCase能够增加脂肪酸合成的底物,有可能导致植株种子含油量的增加.本实验采用GUS基因瞬时表达检测棉花愈伤组织中种子特异性表达启动子AGP的活性;利用RT-PCR扩增,克隆了陆地棉异质型ACCas...