大豆转基因技术研究进展

目前,转基因大豆研究已成为国内外大豆分子生物学的研究热点,国外已成功将转基因大豆作为推动大豆产业发展的动力.我国转基因大豆研究处于起步阶段,缺乏具有自主知识产权的高效转基因大豆品种,应借鉴国外先进的转化技术和成功经验,立足现有技术,改进遗传转化体系.文章综述转基因大豆的应用概况和研究现状,介绍大豆遗传转化体系和大豆转基因方法,阐述目前转基因大豆存在的问题及应用前景     

大豆GmbZIP71基因的克隆及EMSA分析

通过PCR扩增的方法从大豆品种Harosoy中克隆到1个新的b ZIP基因(Gmb ZIP71),基因表达分析表明Gmb ZIP71在叶片、生长点、花、花芽、荚和根等多个器官中表达。将Gmb ZIP71构建到原核表达载体p ET29b上,导入大肠杆菌BL21(DE3)中,对其进行IPTG诱导。结果表明:在IPTG浓度为0.25 mmol·L-1,诱导时间为4 h,诱导温度为28℃时,重组蛋白得到表达,分子量大约为48 k Da,SDS-PAGE电泳结果表明重组蛋白主要以包涵体形式存在,用His蛋白纯化系统回收得到Gmb ZIP71-His重组蛋白,EMSA(electrophoretic mobility shift assay)实验表明Gmb ZIP71重组蛋白可以在体外与ACGT顺式作用元件结合。     

大豆种子蛋白质和油份性状的QTL定位

以栽培大豆TK780与野生大豆Hidaka4杂交后所得的96个重组自交系(RILs)群体为材料,应用已构建好的连锁图谱,采用MapQTL5.0MQM作图法(Multiple-QTL Model)以及Excel 2007软件对F10代群体的蛋白质含量和油份含量进行QTL定位以及相关性分析.结果表明:蛋白含量与油份含量存在...     

植物miR172及其靶基因调控开花与发育的研究进展

对于开花植物来说,生长发育进程、花器官的形成以及适时的完成开花是植物生存与种族延续的基础。对miR172及其靶基因调控植物开花与生长发育的研究进行了综述,以期更好地理解miR172及其靶基因在此过程中的作用机理,对包括植物开花和发育转型在内的重要农艺性状的改良及分子设计育种奠定基础。     

大豆TOE基因的进化分析及开花调控功能解析

为了进一步解析大豆中重要植物开花和花器官发育调控转录因子AP2的编码基因TOE的进化规律及其对开花功能的调控作用,为大豆TOE基因的功能解析和大豆纬度适应性研究提供基础,本研究利用生物信息学手段对大豆TOE基因进行聚类分析、序列特征分析、染色体区段共线性分析和组织特异性表达分析,预测关键开花基因启动子区段AP2结合位点,并验证不同单倍型大豆开花时间.结果 显示:从PlantTFDB数据库检索到12个大豆TOE基因,GmTOE6b(Glyma.02G087400)为新发现的大豆TOE基因.GmTOE6a和GmTOE6b均只有1个AP2结构域,其余大豆TOE基因均有两个AP2结构域.6个大豆TOE基因与拟南芥TOE1基因聚为一类;2个与拟南芥TOE2基因聚为一类;4个与拟南芥TOE3、AP2聚为一类.12个大豆TOE基因都有且仅有1个miR172靶位点,且该靶位点序列与拟南芥TOE的miR172靶位点序列高度一致.染色体区段共线性分析显示,大豆12个TOE基因按起源方式可以分为3类,6个随大豆基因组复制而产生;4个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因有共同祖先;2个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因无共同祖先.大豆开花关键基因GmFT2a和GmFT5a启动子序列中均含有多个AP2结合位点,GmTOE4b和GmTOE5b两个基因均可影响大豆的开花时间.研究结果说明大豆中12个TOE基因极有可能均是miR172的靶基因,虽然其编码蛋白的氨基酸组成非常相似,但它们的进化规律和组织特异性表达规律存在不同,它们在进化过程中可能存在功能分化.GmTOE4b和GmTOE5b可能通过结合GmFT2a和GmFT5a启动子上的顺式元件来调控其基因转录,从而调控开花.     

大豆BBX32基因生物信息学分析及基因编辑靶点设计

BBX32基因是一种含锌指结构的转录因子,广泛的参与植物生长和发育过程,但在大豆中,BBX32基因的具体生物学功能还尚未被解析.为研究大豆BBX32基因在大豆中的分子机理和生物学功能,本研究通过同源比对分析发现,大豆中含有两个与拟南芥BBX32同源的基因,分别命名为GmBBX32a和GmBBX32b.同时,通过检索RNA-seq数据库,对GmBBX32a和GmBBX32b在大豆中不同组织的表达部位进行分析,结果发现GmBBX32a在花、叶和豆荚中具有较高的表达量,而GmBBX32b在豆荚和花中具有较高的表达量,说明GmBBX32a和GmBBX32b可能参与大豆的开花和籽粒大小形成.此外,利用CRISPR/Cas9技术,构建GmBBX32a和GmBBX32b基因的敲除载体,并转化到大豆毛根中进行靶点检测,最终获得了有编辑效率的基因编辑载体,为接下来获得稳定转基因材料提供有效编辑靶点信息.     

非生物胁迫诱导的GmMYB的克隆与表达分析

本研究室根据一段抗逆的EST序列, 从栽培大豆东农42中克隆到4个开放阅读框均是外显子和内含子间隔构成的R2R3-MYB基因, 其中Gm02g01300、Gm03g38040和Gm10g01340与已公布的Willams 82基因组序列完全一致, Gm19g40650第375位的单核苷酸突变导致多肽链第125位的氨基酸发生置换(GAG³⁷⁵→GAC³⁷⁵, E¹²⁵→D¹²⁵)。以人工气候箱内模拟非生物胁迫(盐、碱、干旱和低温)处理栽培大豆东农42芽期, 选择适宜时间点, 采用荧光定量PCR技术, 检测R2R3-MYB基因的表达。结果表明, 4个基因的表达水平都存在明显波动, 呈诱导后短暂上调或下调两种表达模式, 但表达时间、强度和趋势存在明显差异; Gm02g01300受干旱诱导明显, Gm03g38040受多种胁迫条件诱导表达强烈, 推测这些基因在大豆非生物胁迫的调控中起到重要作用; 另外, 在子叶与胚间, 单个基因的表达也存在差异; 多种非生物胁迫条件下, 基因的表达不仅存在时空差异, 可能也具有调控模式的差异。     

利用Ln位点进行分子设计提高大豆单荚粒数

分子设计育种是将分子遗传学与传统育种相结合,并培育成具有优良性状的新品种的重要方法之一,尽管该方法很大程度上能够缩短育种进程,但在实际育种过程中却应用较少。在大豆的育种过程中,提高产量是主要的育种目标之一,其中,每荚粒数是决定大豆单株产量的关键性状之一。在大豆中,每荚粒数与叶片形状呈正相关,由一对等位基因Ln/ln控制,宽叶的大豆品种一般为Ln,窄叶的大豆品种一般为突变型ln,且ln伴随着更多的四粒荚。尽管Ln对于大豆单产的提高,具有潜在的重要作用,但将该位点应用于分子设计育种中,报道较少。本研究通过分析483份来自不同纬度大豆品种的Ln基因型发现,高纬度地区大豆品种一般为ln,而低纬度地区大豆品种一般为Ln。通过调查来自不同纬度的8个大豆品种的叶型和一粒荚至四粒荚个数发现,低纬度大豆品种均为圆叶品种,且几乎没有四粒荚。为将ln应用于低纬度地区大豆育种中,成功开发了Ln的分子标记,并通过连续回交的方法,将ln代换到圆叶型品种Willams 82和华夏3号中,获得了四粒荚较多的大豆新材料。本研究利用大豆分子设计育种的手段,提高了大豆单株产量,为加快大豆高产育种进程提供了重要的理论及实践基...     

SPL转录因子的研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein like)基因家族是植物特有的一类转录因子,主要通过结合下游基因启动子区的顺式作用元件GTAC基序,从而参与调控下游基因的表达。SPLs转录因子在植物的生长发育、信号传导、应答环境胁迫等方面有着重要的作用。目前研究表明,大豆SPL转录因子在参与调控大豆植株分枝数,产量和生育期等方面扮演重要作用。文章首先从该家族转录因子的克隆入手,回顾该基因家族的由来历史,然后介绍其结构上的保守性和独特性,最后重点综述SPL转录因子在植物中的调控网络,及其生物学功能,并对其在大豆及其它农作物生产上的应用前景及其调控植物性状的具体机制进行展望。