南瓜韧皮部特异性启动子在转基因棉花中的表达

以自行构建的重组南瓜韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBII2.利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化棉花(Gossypium hirsutum L.)品种珂字312,共获得转pBII2和对照pBI121的抗卡那霉素棉花再生植株243株,筛选出172株为转基因阳性植株.Southern blot分析确证外源Gus基因插入拷贝数在1个或2个以上.对这些转基因棉花植株进行Gus染色结果表明dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动Gus基因的表达,前者仅在棉花的韧皮部内特异表达,而CaMV35S启动子驱动的Gus基因为组成性表达.Gus酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动Gus基因表达水平相当,但是转pBII2棉花植株的Gus富集在韧皮部组织.证明了dENP启动子驱动的外源基因在棉花中具有韧皮部特异而高效表达的特征,从而可用于棉花抗病、抗蚜虫转基因研究.     

Expression Pattern of Ａ Recombinant Phloem-specific Promoter from Pumpkin in Transgenic Potato Plants

以本实验室构建的重组南瓜(Cucurbita moschata)韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBdENP。利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化马铃薯(Solanum tuberosum)品种Favorita，经过抗生素筛选，共获得转pBdENP和对照pBI121的抗卡那霉素马铃薯再生植株106株。通过PCR初步筛查，筛选出65株为转基因阳性植株。通过Southern blot对部分植株进一步分析,确证外源gus基因已经插入到转基因马铃薯植株的基因组中，插入拷贝数在1个或2个以上。对这些转基因马铃薯植株进行GUS染色结果表明, dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动gus基因的表达，前者仅在马铃薯的韧皮部内特异表达，而CaMV35S启动子驱动的gus基因为组成型性表达。GUS酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动gus基因表达水平没有明显区别。以上结果证明dENP启动子驱动的外源基因在马铃薯中也具有韧皮部特异而高效表达的特征，从而可用于马铃薯抗病、抗蚜虫转基因研究。     

棉花GDP-甘露糖-3’,5’-异构酶基因的克隆及其表达分析

根据棉花盐胁迫相关的EST序列设计特异性引物,利用3’,5’-RACE技术,从棉花叶片中克隆出GDP-甘露糖-3’,5’-异构酶(GDP-mannose-3’,5’-epimerase,GME)基因,命名为GhGME。基因全长1 467 bp,开放阅读框1 131 bp,编码376个氨基酸,分子量为42.39 6 kDa,等电点pI=6.291。利用荧光定量Real-time RT-PCR方法对棉花根、茎、叶和3种处理下该基因的表达特性进行分析,结果表明,GhGME在根、茎中高水平表达,在叶中表达量较低。在4℃低温和200 mmol/L NaCl处理下该基因表达上调,然而用100μmol/L GA3处理则表现为下调表达。GhGME的不同表达情况暗示该基因可能在棉花抗逆反应中起着重要的作用,为该基因在棉花中抗逆功能和应用研究提供了基础。     

棉花冠菌素不敏感因子GhCOI1基因分离和对大丽轮枝菌的抗性分析

为了解决黄萎病对棉花的危害,利用基因工程技术培育抗病棉花品种是当前育种的主要目标。从棉花中克隆了一个黄萎病抗性基因GhCOI1,其编码冠菌素不敏感因子。GhCOI1基因序列全长2 213 bp,编码一个600氨基酸的多肽,分子量为68 k Da,等电点p I是7.06。GhCOI1含有典型的F-box和LRR结构域。组织表达分析表明,该基因在根器官优势表达,并且其表达受到大丽轮枝菌浸染诱导。利用病毒诱导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术,抑制了GhCOI1基因在棉花植株中的表达;通过大丽轮枝菌接菌分析表明,GhCOI1基因沉默能够引起植株的抗性下降,发病加重。研究结果表明GhCOI1参与棉花对大丽轮枝菌抗性调控,因此,其可以作为棉花抗病育种的候选基因。     

75份腰果种质资源的RAPD分析

利用RAPD技术,对75份国内现有的腰果种质资源进行遗传亲缘关系及分类研究。利用45个随机引物对75份腰果种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,共扩增出407条谱带,其中多态性谱带为294条,多态率达72.24%,表明75份腰果种质资源具有丰富的多态性。75份国内现有的腰果种质遗传相似性分析结果表明,各种质资源间的遗传相似系数在0.690~0.936之间,平均相似系数为0.841;通过UPGMA法建立了75份腰果种质资源的亲缘关系聚类图,当D=0.79时,将75份腰果种质划分成16个类群。分析结果表明多数来源相同的种质资源表现出较为密切的亲缘关系。     

水稻抗病基因Xa21转入3个粳稻品种的抗性初步分析

 通过农杆菌介导转化,将已克隆的水稻白叶枯病抗性基因Xa21转入我国辽宁省3个粳稻品种:沈农606、辽粳454、辽粳294,共获得独立转基因系205个。通过PCR、GUS染色和Southern blot分析,证明Xa21基因已经整合到3个粳稻栽培品种的基因组中。通过温室接种菲律宾白叶枯病小种6的代表菌系PXO99,T₀代转基因水稻除了3-34表现部分抗性外,其它的转基因材料均表现高度抗病,表明Xa21转基因水稻已经获得抗性;温室接种T₁和T₂代试验表明,单拷贝整合的转化体呈现3:1分离,同时单拷贝3-34材料也表现部分抗性和感病3:1分离,证明已整合的Xa21基因能稳定遗传;同时对3-34部分抗性机制进行了分子生物学检测,证明GUS基因全部丢失、Xa21基因部分丢失并导致部分抗性。获得部分抗性材料,对于深入研究Xa21基因的功能区和研究抗病分子机制具有重要的意义。     

一种简单高效提取棉花不同组织总RNA的方法

目前,虽然已经报道了几种比较有效的提取棉花组织总RNA的方法,但是这些方法往往费时费工,又很难同时适用于棉花不同组织的总RNA提取。以CTAB法为基础进行技术改良,同时结合LiCl沉淀等,总结出了一种简单、快速又普遍适用于棉花各组织总RNA的提取方法。试验证明,此法提取到的RNA纯度高、完整性好,适用于逆转录合成cDNA第一链、RT-PCR分析以及Northern杂交等分子实验。     

棉花 GhMDH 基因的克隆及其蛋白诱导和酶活性分析

分析棉花盐胁迫相关的EST文库,设计特异性引物,利用RACE技术从棉花中克隆出苹果酸脱氢酶（ Malate dehydrogenase ,MDH）基因,命名为GhMDH。基因全长1130 bp,最大开放阅读框1014 bp,编码338个氨基酸,分子量为35．495 kDa,等电点pI＝8．94。将该基因编码区插入到原核表达载体pET23b中,获得pET23b-GhMDH重组载体。利用IPTG诱导表达目标蛋白,发现通常条件下获得的重组蛋白以包涵体的形式存在。对诱导时间、IPTG浓度和温度等条件进行优化,结果表明,除了在28℃低温以下诱导的蛋白有少量为可溶,其他条件诱导的蛋白均以包涵体形式存在。为了得到足够的重组蛋白,对GhMDH包涵体蛋白采用脲素缓冲液溶解,对提取液进行镍亲和层析柱纯化,对洗脱的产物经脲素梯度透析复性。利用生化测定法测定目标蛋白的酶活性,结果表明,克隆的GhMDH基因编码蛋白酶具有脱氢酶活性。以上结果为GhMDH在棉花体内氧化还原动态以及参与抗逆功能等研究提供前提条件。     

抗虫基因及其在转基因棉花中的应用

随着现代分子生物学技术的发展,植物基因工程研究为植物抗虫育种开辟了新的途径,转基因抗虫棉的出现也有效地抑制了害虫对棉花作物的危害。本文讨论了多种抗虫基因,并论述了转基因抗虫棉的研究进展及其现实应用中出现的问题和对策。     

几个棉花基因的过量表达对遗传转化的影响

以棉花品种冀合713和晋棉14为材料,通过农杆菌介导法将4个棉花内源基因（GhPIP, GhAPX, GhCYP, GhWRKY）过量表达载体分别导入上述两种材料,均成功诱导出愈伤组织、并获得再生植株。结果表明转4个基因外植体的愈伤组织诱导、体细胞胚胎分化和植株再生存在着显著或极显著的差异,但两个品种之间的差异不显著。与转对照载体CK(pCAMBIA 2300) 相比,转录因子GhWRKY的过量表达显著地降低了愈伤组织的诱导、胚胎发生和植株再生;具有调控功能的蛋白酶基因GhCYP也显著地降低了愈伤组织诱导率;而两个酶蛋白基因GhPIP和GhAPX的过量表达在各过程中均没有不利影响。PCR鉴定结果表明获得再生植株的转化率没有明显的变化。上述结果揭示结构与功能不同的基因,在棉花中过量表达会不同程度的影响棉花的遗传转化效率,其中转录因子和调控蛋白的影响较大,这也为衡量棉花遗传转化中不同基因的导入所需要的工作量和群体大小提供了一些理论基础和实际应用价值。