芸薹属TT8基因家族RNA干扰载体的构建

类黄酮是植物的重要次生代谢物质,拟南芥透明种皮8(TT8)是调控花青素苷、原花青素、种皮黏液生物合成的1个转录因子,参与决定植株彩色、种皮色泽、种皮黏液分泌等性状.本研究采用PCR法从甘蓝型油菜中克隆了592 bp(不计人工酶切位点)的芸薹属TT8基因家族的RNA干扰片段,将其反义片段、正义片段采用No Ⅰ+Swa Ⅰ、BamH Ⅰ+Xba Ⅰ双酶切方式分别插入到改进型植物RNA干扰平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11 380bp的重组载体pFCC5941M - BTT8 Ⅰ(简称为pBTT8 Ⅰ),多种PCR鉴定结果表明构建成功；然后转化根癌农杆菌,获得工程菌株,可用于芸薹属植物相关性状的分子机理研究和遗传修饰.     

白菜型油菜DFR基因的克隆与序列分析

By using RACE (rapid amplification ofcDNA ends) based homologous cloning strategy, we have successfully isolated the genomic and full-length cDNA sequences of a gene encoding typical DFR (dihydroflavonol-4-reductase) from black-seeded Brassica campestris L. var. oleifera DC.. The gene, designated BcDFR here, is 1 722bp in length and harbors 5 introns with typical splice sites of plant DFR genes. BcDFR cDNA is 1311bp in length with a 1 158bp ORF as well as a 25bp 5‘ UTR and a 128bp 3‘ UTR. The encoded BcDFR protein is 385 aa with a calculated Mw of 42.85kD and a pI value of 5.55. The nucleotide and amino acid sequences of this gene share extensive homologies to plant DFR genes of wide origins especially high similarities to Cruciferous DFR genes. Sequence analyses such as phylogenetic analysis, conserved domain search and substrate specificity region detection all indicated that BcDFR gene is a quite potentially biofunctional gene. Its cloning enables us to further dissect the possible relatedness between DFR gene and Brassica seed coat color traits and to create transgenic novel yellow-seeded rapeseed germplasm through antisense- or RNAi-suppression of DFR gene expression in black-seeded elite cultivars.     

利用多种质资源选育多抗型棉花品种的育种学启示

用选自陆海杂交后代的抗蚜选系抗７７为母本与具中棉亲缘的丰产品种江苏棉１号杂交，后代与父本江苏棉１号回交２次，经２０代综合鉴定和多性状定向选育的川棉１０９。该品种抗棉蚜，抗枯萎病和立枯病，耐黄萎病，耐旱，抗倒，耐瘠薄；并克服了陆地棉密茸毛与短纤维的连锁，将抗虫与抗病、丰产与优质有机组合；综合性状鉴定为国内领先和国际先进水平．目前己累积推广２７万ｈｍ２，是利用多质资源培育多抗型丰产品种的实例。多质资源是前提，多抗性、强生长势、强补偿力等构成了川棉１０９丰产稳产的综合遣传优势。启示育种目标日趋综合的现代棉花育种应选择宽广的质源，培育多抗性取代单抗性，并以胁迫和非胁迫双重条件下的产量比较为核心，实现抗性与丰产性的统一。     

一种快速低廉的PCR探针标记方法

【研究目的】探针标记技术是分子生物学和基因工程研究中常用实验技术,需要发展高效、快速、低成本、安全、简捷的DNA探针标记方法;【方法】利用普通的Taq酶进行PCR探针标记,电泳和Southern杂交检测探针标记结果;【结果】电泳检测发现标记产物在电泳时相对非标记的对照表现明显滞后,表明探针标记成功;电泳条带清晰明亮,表明探针标记效率高;Southern杂交条带清晰,说明该方法标记的探针可用于Southern等分子杂交实验;【结论】利用普通的Taq酶进行PCR探针标记,是一种低成本、高效、快速的DNA探针标记方法。     

△6-脂肪酸脱饱和酶基因种子特异表达载体的构建

以napA基因序列设计引物,以甘蓝型油菜中油821基因组总DNA为模板,通过PCR扩增,克隆了种子特异表达napin启动子。序列分析表明,试验得到扩增片段长1148bp,含有其它napin启动子序列共有的高度保守序列。将扩增序列与真菌匍枝根霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因RnD6D连接,构建了RnD6D的种子特异表达载体pCNR,为获得高产γ-亚麻酸的转基因油菜奠定了基础。     

烟草类异黄酮还原酶基因家族的分子克隆

为揭示类异黄酮还原酶(Isoflavone reductase-like,IRL)在烟草次生物质合成和生理功能中的作用,从品种龙里红花烟中克隆普通烟草IRL(NtIRL)基因家族2个成员的全长cDNA和gDNA序列,完成了生物信息学分析、Southern杂交和RT-PCR等分子鉴定。NtIRL1基因为1 946bp,全长cDNA为1 257bp;NtIRL2基因为2 089bp,全长cDNA为1 261bp。NtIRL1和NtIRL2蛋白均为310个氨基酸,分子质量分别为34.652和34.650ku,等电点分别为5.58和5.78。2个蛋白可能发生磷酸化等翻译后修饰,无信号肽,定位于细胞质,但有可能通过跨膜域与质膜发生联系。预测这2个蛋白的K8~G88为AdoHycase(cl09931)保守域,I9~T239为NmrA(pfam05368)保守域,并具有PIP类型蛋白的所有保守性基序和活性残基。预测2个蛋白的二级结构以α螺旋和延伸链为主;三级结构具有PIP酶典型特征,中间有1个催化裂口。BLAST和系统发生分析进一步证实NtIRL家族属于PIP大家族,与IFR的关系比PCBER和PLR更近。Southern blot杂交也证明,普通烟草基因组中有且只有2个IRL基因存在。半定量RT-PCR结果显示,NtIRL1和NtIRL2均在根中优势表达,在地上部各器官中表达很弱或无表达。     

甘蓝型油菜MAPK1在损伤和病原菌胁迫下的表达模式分析

【目的】分析BnMAPK1组织特异性表达特征,探究其在损伤和病原菌胁迫下的特征及参加的信号途径。【方法】在电子克隆的基础上,克隆BnMAPK1的启动子序列。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测BnMAPK1的诱导表达特征。【结果】从甘蓝型油菜中克隆了MAPK1的启动子序列,发现它含有多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件。还发现植物激素茉莉酸甲酯（MeJA）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）和过氧化氢（H2O2）,及损伤（wound）和核盘菌（sclerotinia sclerotiorum）均能在转录水平上激活BnMAPK1。甘蓝型油菜在损伤和接种核菌盘后,JA信号途径标志基因PDF1.2的表达量被诱导上升,而SA信号途径标志基因PR-1被抑制,推测甘蓝型油菜可能是通过茉莉酸（jasmonic acid,JA）信号途径响应损伤和病原菌入侵。【结论】甘蓝型油菜MAPK1受多种植物激素和胁迫的诱导,并且其启动子中含有多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件,可能MAPK1在植物体抵抗外界多种胁迫中起重要作用,并且甘蓝型油菜可能是通过JA信号途径对损伤和病原菌入侵做出响应。     

查尔酮合酶蛋白表达技术、结构、活性和进化

查尔酮合酶(CHS)是类黄酮途径的首步关键酶,参与合成所有类黄酮和异黄酮物质,参与决定多种植物重要性状。NCBI已有2917条CHS序列登录和释放。单个物种基因组中的CHS普遍由基因家族编码,通过基因加倍而产生。CHS蛋白的表达技术目前均是基于大肠杆菌的原核表达,多采用Novagen公司的pET载体系统,最通行参数为37℃条件下1 mmol/L IPTG诱导3h,表达蛋白普遍采用His-Tag进行亲和纯化,采用质谱或免疫分析技术进行身份检测,通过对生化反应底物和产物的HPLC检测可以精确分析酶活。苜蓿等植物的CHS蛋白已完成X射线晶体衍射研究,获得了三维结构和活性位点构象的初步解析,并与植物Ⅲ型PKS超家族中的其它酶类进行了比较。CHS蛋白的催化活性中心含有一个Cys-His-Asn三联体,另外CoA结合通道和内部的起始/延伸/环化腔关系到CHS蛋白的底物特异性及聚酮化合物链延伸的长度。植物Ⅲ型PKS超家族中,其它酶的结构骨架和催化方式与CHS相似,但活性位点残基的变化可能会造成活性中心结构的改变,进而产生底物特异性、催化能力和产物种类的显著变化,是蛋白水平进化的根本动力。     

甘蓝型油菜烯脂酰-CoA还原酶基因BnECR的克隆及功能分析

反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2, 3-enoyl-CoA reductase, ECR)是催化超长链脂肪酸(VLCFAs)合成的脂肪酰-CoA延长酶之一。根据已报道拟南芥等的ECR基因设计引物，采用RACE (rapid amplification of cDNA ends)方法从甘蓝型油菜中克隆ECR的全长cDNA序列和对应的基因组序列，命名为BnECR (GenBank登录号分别为FJ899705和FJ899706)。序列分析结果显示，BnECR的全长cDNA序列为1 328 bp，对应的基因组序列为2 093 bp，由4个外显子组成，在ORF的上、下游分别有一个163 bp的5′UTR和一个232 bp的3′UTR。根据编码区预测BnECR前体蛋白为一个310个氨基酸残基的多肽链，包含ECR蛋白的重要功能位点K₁₄₄、R₁₄₅及一个NAD(P)H结合基序G₂₂₅SGGYQIPR/HG₂₃₄。NCBI Blastn、氨基酸序列多重比对及保守域分析表明, 该基因与拟南芥AtECR基因的同源性最高，是对应拟南芥AtECR的垂直同源基因。RT-PCR分析表明，BnECR基因在甘蓝型油菜根、茎、叶、花及角果中均有表达，其中在茎中的表达量最高。BnECR在高芥酸材料种子发育中后期的表达量显著高于低芥酸种子，表明BnECR可能参与甘蓝型油菜芥酸的合成。将BnECR克隆到酿酒酵母的穿梭表达载体中，分别转化野生型酵母By4743和突变体菌株YDL015c，添加半乳糖诱导表达。气相色谱分析表明，BnECR在酿酒酵母中有效表达，转化菌株中的芥酸(C22:1)占总脂肪酸含量的1.34%，比对照增加了52%；对突变体的转化结果表明芥酸含量恢复到野生型水平。     

芸薹属DFR基因家族RNA干扰载体的构建

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)是类黄酮途径的一个关键酶,对种皮色泽和花色的形成具有重要作用。本研究从甘蓝型油菜克隆了600 bp(不计人工酶切位点)的芸薹属DFR基因家族的RNA干扰片段BDFRI,将其反义片段和正义片段分别插入到本课题组新近改造的植物RNAi平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区之间、间隔区与终止子之间,构建了11 400 bp的RNAi干扰载体pFGC5941M-BDFRI,通过多重PCR鉴定证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌菌株LBA4404中形成了工程菌株。此载体的构建为进一步研究DFR基因参与决定芸薹属种皮色素和茎叶彩色性状的分子机理和代谢调控奠定了基础。