F3′5′H基因的克隆、表达载体构建与矮牵牛遗传转化

类黄酮3′5′羟基化酶(Flavonoid-3’,5-’hydroxylase;F3′5′H)是花色素苷代谢途径中的一个关键性酶,能使花色素的合成趋向于形成蓝色的飞燕草色素。从蓝紫色矮牵牛的花瓣中提取总RNA,利用RT-PCR技术克隆得到了约1.7kb的F3′5′H片段。F3′5′H的cDNA序列分析结果表明,克隆得到的序列与原序列同源性达到99.34%,开放读码框为1 521 bp,编码507个氨基酸。将推算的氨基酸序列与NCBI登录的氨基酸序列进行分析比较,发现与文献报道的存在2个氨基酸差异,氨基酸同源率为99.6%。将此基因构建到含有35S启动子的植物表达载体PBI-F3′5′H上,并通过农杆菌介导法对粉红色矮牵牛进行了遗传转化,初步鉴定获得了转基因植株。     

木质素合成酶基因F5H的克隆及其鉴定

通过RT-PCR从正在分化的2年生欧美杨107号茎的次生木质部提取mRNA,扩增出一基因片段,与pGM-T载体连接,重组质粒经EcoRI酶切、特异性引物扩增、测序鉴定。结果表明,该基因片段长度为867bp,与EMBL核酸序列库中VanDoorsselaere等发表的白杨杂种F5H的cDNA序列(PAJ10324)相比,同源性高达99.19%,可以断定所扩增的DNA片段即为F5H基因片段。     

水稻类黄酮3'-羟化酶基因克隆及植物表达载体的构建

参考GenBank中发布的水稻品种日本晴位于10号染色体的F3’H基因序列设计特异引物,用PCR方法从水稻基因组中克隆F3’H基因片段,并将该片段克隆到pMD18-T载体进行测序和序列分析。结果表明,克隆的F3’H基因全长1 789 bp,GenBank登录号为HQ876708,该基因与日本晴基因组序列同源性为100%。分别将F3’H基因插入植物双元表达载体pPZP2Ha3(-)和pPZP2Ha3(+)中,获得F3’H基因正义和反义植物表达载体,同时转入根癌农杆菌中。该研究为利用农杆菌介导法转化F3’H基因,进一步研究F3’H基因功能奠定基础。     

植物F3'H基因的序列与进化分析

类黄酮-3'-羟化酶(F3'H)催化二氢堪非醇生成二氢栎皮黄酮,是花青素合成途径关键酶之一,主要参与决定植物花色、种皮和茎叶着色等性状。利用生物信息学手段对植物类黄酮-3'-羟化酶基因的序列和进化特征进行系统性分析。基因结构分析表明,植物F3'H基因外显子数变异范围为2~7,单子叶植物包括2个外显子,绝大多数双子叶与陆生低等植物具有3或4个外显子。蛋白序列分析显示,植物F3'H蛋白具有13个保守基序,其中10个保守基序与结构域p450相互重叠,其他3个保守基序具有种属特异性。进化分析表明,植物F3'H蛋白具有4个类群,在GroupⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ亚群中分别检测到4、6、1、7个正选择位点(P0.05),这些位点主要分布在F3'H蛋白不规则卷曲区,说明植物F3'H蛋白主要受控于纯净选择。利用滑动窗口方法发现,5对直系同源基因受到负选择作用,但4对旁系同源基因受到正选择作用,发生适应性进化。试验结果可为进一步研究植物F3'H基因功能及其关键氨基酸位点提供参考。     

山葡萄中类黄酮3＇5’-羟化酶基因（F3’5＇H）cDNA的克隆和分析

用RT—PCR和SMARTRACE技术克隆了山葡萄F3’5’H基因的全长eDNA序列。GenBank登陆号为FJ645767,F3＇5＇HcDNA全长1779bp,包括开放阅读框1527bp,编码508个氨基酸,该基因表达产物相对分子质量为56．70kDa,等电点为9．28,是稳定蛋白。该基因属于P450超基因家族,不包含信号肽。氨基酸序列与欧亚种葡萄（DQ786631）、仙客来（GQ891056）、大豆（AY117551）、矮牵牛（Z22544）和飞燕草（AY856345）等植物的F3’5’H氨基酸序列的同源性系数分别为98％、81％、76％、76％和71％。     

非洲紫罗兰花瓣细胞pH值测定及F3‘5’H基因片段克隆

以白色和蓝色品种的非洲紫罗兰舌状花瓣为材料,测定其细胞液pH值,并利用RT-PCR技术,以NCBI上登记的马铃薯、矮牵牛、龙胆草、金鱼草和瓜叶菊的F3‘5＇H基因片段保守区域为模板,克隆乃芍,爿基因片段,为花色显色机理研究提供理论依据。实验结果表明：蓝色品种非洲紫罗兰细胞液的pH值大于白色品种非洲紫罗兰花瓣细胞液的pH值,随着花期的延长,两个品种非洲紫罗兰细胞液的pH值变化不断增大,且白色品种非洲紫罗兰花瓣细胞液的pH值变化大于蓝色品种非洲紫罗兰花瓣细胞液的pH值;其范围均在3．0-7．0之间,呈弱酸;在两种花色品种非洲紫罗兰中,都得到了F3‘5＇H基因片段的cDNA序列长度为392bp,与马铃薯、矮牵牛、龙胆草、金鱼草和瓜叶菊的F3‘5＇H基因保守区域片段的同源性分别为63．O％、55．4％、52．8％、49．0％和47．7％。     

山葡萄F3’5’H基因的克隆与表达及其启动子5′端缺失片段的功能分析

通过克隆山葡萄（Vitis amurensis）类黄酮-3’5’-羟化酶（flavonoid-3’,5’-hydroxylase,F3’5’H）基因及其启动子,并进行基因的原核表达和启动子不同缺失片段的瞬时表达,研究山葡萄不同种类花色苷的形成机制。克隆得到F3’5’H基因全长1 527bp,分析其理化性质发现,‘双红’品种F3’5’H较‘双丰’品种有所差异,通过对F3’5’H重组蛋白体外表达条件的探究,在温度为25℃、培养时间为11h且IPTG浓度为0.8mmol·L-1的条件下,目的蛋白在上清样品中有与预测重组蛋白分子量大小一致且较高浓度的表达带。山葡萄F3’5’H基因启动子序列共1 271bp,启动子序列中除具有核心启动子元件CAAT-box和TATA-box外,还有一系列光响应元件。采用启动子缺失技术研究不同长度缺失片段启动子在烟草中的瞬时表达,发现随着F3’5’H启动子缺失片段长度的增加,GUS酶活性呈先上升后下降的趋势。     

观赏海棠McF3'H的克隆及不同品种间表达差异分析

为了探究McF3′H基因与花色苷之间的关系,以苹果属观赏海棠‘王族’叶片总RNA为模板,通过RACE扩增,获得类黄酮3′-羟化酶(Flavonoid 3′-hydroxylase,F3′H)基因序列,其基因编码区共1 536bp,编码511个氨基酸,命名为McF3′H。McF3′H编码的氨基酸序列与其他物种的F3′H蛋白具有较高相似性。对3种不同叶色的观赏海棠品种‘火焰’、‘绚丽’和‘王族’叶片不同发育时期的McF3′H表达量、花青苷含量进行测定分析。结果表明McF3′H基因在3种不同叶色类型的观赏海棠品种叶片中均有表达,常色紫叶类‘王族’叶片McF3′H相对表达量明显高于新叶有色类‘绚丽’和绿色叶‘火焰’,McF3′H表达量与花色苷含量的变化规律较为一致。说明McF3′H在苹果属观赏海棠叶片花青苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

烟草orf25基因植物表达载体的构建及遗传转化

为更好地研究烟草雄性不育的机理,构建orf25基因的植物表达载体。orf25基因是ATP合成酶F(0)部分的4个亚基因之一。以雄性不育烟草MS革新3号为受体材料,利用组成型启动子Ca MV35S构建orf25基因植物表达载体,将表达载体p BI121-orf25导入根癌农杆菌LBA4404。采用根癌农杆菌介导orf25基因遗传转化MS革新3号,结果证明载体上的目的基因orf25已整合到烟草基因组中,并获得了52株转p BI121-Ca MV35Sorf25基因烟草植株,经PCR鉴定,转基因阳性植株有14株,转化率为26.9%。为下一步研究该基因的功能及其与烟草雄性不育性的关系提供依据。     

蚯蚓MT基因植物表达载体的构建及烟草转化

为了提高植物对重金属的耐受力和富集能力,从而减少重金属对土壤的污染,本研究将克隆的赤子爱胜蚓(Eiseniafoetia)MT基因,装入植物表达载体pPZP111,构建了植物表达载体pPZP-efMT。然后用三亲法将其导入根瘤农杆菌EHA105中,通过叶盘法转化烟草。经PCR检测,efMT基因已整合到烟草基因组中,为进一步验证转基因烟草的抗重金属能力奠定了基础。     

矮牵牛花特异表达启动子PchsA的克隆及蓝色基因F3′5′H表达载体的构建

[目的]克隆花特异表达启动子PchsA,将此启动子与蓝色基因“F3′5′H”构建新的表达载体,拟以该启动子驱动“F3′5′H”在其他花色中特异表达。[方法]根据GenBank报道的矮牵牛启动子的序列设计并合成一对特异引物,以蓝紫色矮牵牛总DNA为模板,用PCR仪扩增目的片段。[结果]PCR扩增出的启动子DNA片段长约550bp,回收后连接到PGM-T质粒载体上,经转化、筛选确定重组子,酶切鉴定后送上海生工生物工程公司测序,得到片段长度为553bp。经DNAMAN软件分析和GenBank上BLAST序列比对,显示序列与已报道序列同源性为98．55％。应用pcgene软件进行序列分析,结果表明试验克隆的启动子含有启动子所必须的所有调控元件,这与报道的序列基本一致。[结论]试验成功地克隆了CHSA启动子并将其与“F3′5′H”构建成能够在植物中进行道传转化的表达载体,为培育新型花色新品种奠定了基础。     

甘蓝型油菜F3’H基因反义植物表达载体的构建

类黄酮3’-羟化酶(F3’H)是类黄酮途径中的一个关键酶,对种皮色泽和花色的形成具有重要作用。通过PCR法扩增了甘蓝型油菜(Brassica napus L.)F3’H基因的一段特异保守片段F3’HA,并将其亚克隆到中间载体pCAMBIA2301G中,构建了F3’H反义植物表达载体pCAMBIA2301-F3’HA,通过PCR鉴定和酶切鉴定证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌LBA4404菌株中形成工程菌株。为进一步研究F3’H基因在甘蓝型油菜种皮色素合成途径中的分子生物学机理和该基因的代谢调控网络奠定基础。     

苦豆子凝集素基因植物表达载体的构建及其对烟草的转化

[目的]了解苦豆子凝集素基因(SAL)的功能,将该基因构建到植物表达载体并转化烟草,获得转基因植株.[方法]利用RT-PCR技术,提取苦豆子总RNA进行反转录得到cDNA,通过PCR扩增得到苦豆子凝集素基因SAL,并将其克隆到植物表达载体pCAMBIA1301上,产生重组质粒pCAMBIA1301-SAL.采用农杆菌介导法将重组质粒转化烟草,并进行分析鉴定.[结果]构建了植物表达载体pCAMBIA1301-SAL,转化烟草后经筛选获得76株转基因植株,经抗性筛选及PCR和RT-PCR鉴定,其中27株显示为阳性植株.[结论]苦豆子凝集素基因已经在烟草中成功表达,为进一步研究验证转基因烟草的抗病效果奠定了基础.     

人骨形成蛋白3全长基因转化烟草的初步研究

将含有人骨形成蛋白3(hBMP-3)全长基因的质粒pCAMBIA1300-hBMP-3通过电激法转化到根癌农杆菌LBA4404中,以烟草无菌苗叶盘为外植体,通过农杆菌介导法进行遗传转化,获得了抗潮霉素(Hy-gromycin,Hyg)的再生植株,通过潮霉素抗性鉴定及PCR检测,初步确定人骨形成蛋白-3(hBMP-3)全长基因已整合到烟草的基因组中。     

烟草LEA3基因的克隆及序列分析

为从烟草中克隆到与植物抗逆相关的胚胎晚期丰富蛋白(LEA)基因,以番茄LEA3基因为探针,通过电子克隆的方法从烟草栽培品种K326中克隆到2个第3组LEA基因(NtLEA3-1和NtLEA3-2),并对其进行了序列分析.结果表明:2个LEA3基因的cDNA序列均包含完整的开放读码框,分别编码167和166个氨基酸,具有8个LEA3基元序列.亲水性分析表明NtLEA3-1和NtLEA3-2蛋白富含亲水氨基酸,是一种高度亲水性的蛋白,其蛋白二级结构中均以α-螺旋构象为主.NtLEA3-1和NtLEA3-2的氨基酸序列与番茄的一致性最高为79％,与其他已经发现的LEA3蛋白的一致性在42％～62％之间,表明NtLEA3-1和NtLEA3-2是2个新的烟草LEA3基因.     

拟南芥WUSCHEL基因植物表达载体的构建及对烟草的转化

利用RT-PCR技术从拟南芥中扩增出WUSCHEL(WUS)基因,连接到诱导性表达质粒载体PINDEX3,构建出植物表达载体pIWUS,并通过农杆菌介导法导入烟草,PCR检测表明WUS基因已整合到烟草基因组中。     

MsChiⅠ基因植物表达载体的构建及烟草转化

为提高紫花苜蓿的抗根腐病性能,采用限制性内切酶(NcoⅠ和SpeⅠ)双酶切法,双酶切重组MsChi-pMD18-T质粒和表达载体PCAMBIA1302后,将MsChiⅠ基因与线性表达载体PCAMBIA1302进行定向连接,通过酶切和PCR验证MsChi-pCAMBIA1302载体构建正确性.采用快速冻融法,将表达栽体导入根癌农杆菌LBA4404中,转化烟草植株,对转化后的烟草植株进行PCR和RT-PCR检测.结果表明:成功构建Ⅰ类几丁质酶基因MsChiⅠ的植物表达载体MsChi-pCAMBIA1302,转化获得6株烟草转基因植株,目的基因已经成功整合到烟草的基因组中.     

PmACRE基因的克隆及遗传转化拟南芥

Avr9/Cf-9 rapidly elicited(ACRE)gene是富含亮氨酸重复单元,参与蛋白与蛋白互作,特异性识别病原物激发子的关键基因,在植物抗病过程中有重要意义。利用RT-PCR从马尾松中克隆出Avr9/Cf-9 rapidly elicited gene,命名为PmACRE(Gen Bank登录号:MF630966)。测序结果显示,PmACRE c DNA序列全长862 bp,其中完整编码区长度624 bp,编码207个氨基酸;以PFGFP Bar 137质粒为基本载体,构建了由组成型CaMV35S启动子驱动PmACRE基因的植物表达载体PFGFP Bar 137-PmACRE;采用冻融法转入农杆菌AGL1菌株,通过花序浸染法对拟南芥进行了遗传转化,并获得了4株阳性苗,经目的基因ACRE和GFP基因双重PCR检测,证实目的基因已整合到拟南芥基因组中。研究结果为进一步分析马尾松ACRE基因的功能和深入揭示R基因调控马尾松响应松材线虫侵染的作用机制奠定基础。     

GUS基因分泌型植物表达载体的构建及对烟草的转化

为了验证PR1B分泌肽对谜底蛋白的分泌和增强功能,以GUS基因为靶基因,成功构建了PR1B 和GUS融合基因的植物表达载体,通过三亲融合法转入LBA4404农杆菌,并对烟草进行了转化,在216株卡那抗 性植株中共获得2株GUS染色阳性植株。     

烟草甘露糖结合凝集素基因的克隆及序列分析

为了对植物抗病虫基因工程研究提供依据,以辣椒凝集素基因为探针,通过电子克隆方法从烟草栽培品种K326中克隆甘露糖结合凝集素基因,并对其进行了序列分析。结果表明:从烟草栽培品种K326中克隆出NtMBL1、NtMBL2和NtMBL33种甘露糖结合凝集素基因;3种凝集素cDNA序列均包含完整的开放读码框,编码298个氨基酸,具备B-凝集素结构域,与辣椒凝集素蛋白的一致性较高。经SWISS-MODEL同源模建分析,NtMBL1、NtMBL2和NtMBL3的蛋白模型由8～9个β片层组成的β桶结构,具有与单子叶植物甘露糖结合凝集素相似的空间结构。