菊花CmETR2基因的克隆及功能分析

[目的]本文旨在通过克隆菊花中的乙烯受体基因(CmETR2),分析其表达特征并转入拟南芥中对其调控开花的功能进行研究。[方法]以菊花品种‘神马’为试验材料,克隆CmETR2全长序列,与其他物种进行同源性比对分析,利用荧光定量PCR检测该基因在不同组织中的相对表达量,以及其对外源乙烯处理后的响应变化。将CmETR2超表达转入拟南芥中,观察其对拟南芥开花时间和莲座叶片数的影响,分析转基因拟南芥中开花相关基因的表达量变化。[结果]克隆获得的CmETR2基因开放阅读框(ORF)全长为2 292 bp,编码氨基酸763个。系统进化分析表明,该基因编码的蛋白与向日葵的ETR3(XP_022030036.1)和刺菜蓟的ETR2-like(XP_024986908.1)亲缘关系最近。组织特异性定量表达分析结果表明,CmETR2在菊花营养生长期间茎和叶中表达量最高,生殖生长期间管状花和根中的表达量较高。亚细胞定位结果表明,CmETR2定位在细胞膜上。外源乙烯处理后3 h CmETR2基因表达量最高。CmETR2超表达植株的开花时间比野生型拟南芥晚3～4 d,开花时莲座叶片数比野生型拟南芥多3片左右。CmETR2超表达植株对乙烯的敏感性增强并表现出更明显的三重反应。在CmETR2超表达植株中,促进开花的基因AtGI、AtSPL3和AtFD在CmETR2超表达植株中的表达量较野生型下降,抑制开花的基因AtFLC和AtTFL在CmETR2超表达植株的表达量上调。[结论]本研究克隆得到菊花CmETR2基因具有延迟拟南芥开花的功能。     

不结球白菜开花相关基因BcGI的克隆、亚细胞定位及基因沉默功能验证

[目的]本文旨在揭示不结球白菜GIGANTEA(GI)基因的功能,验证其与CONSTANS(CO)、FLOWERING LOCUS T(FT)基因之间的调控关系以及其在植物抽薹开花中的作用。[方法]以不结球白菜品种‘苏州青’为材料,提取RNA并反转录成cDNA,同源克隆BcGI基因,Gateway构建表达载体pEarleyGate101-BcGI-YFP,利用农杆菌介导法将表达载体注射入本氏烟草中,激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位。Gateway构建沉默载体BcGI-RNAi,利用农杆菌介导法将沉默载体导入拟南芥中,观察野生型和转基因植株抽薹期的表型变化。采用RT-qPCR技术,检测GI、CO、FT基因在转基因和野生型拟南芥植株抽薹期的基因表达量。[结果]通过同源克隆,得到BcGI基因,其含有1个3 516 bp的开放阅读框(ORF),编码1 171个氨基酸。亚细胞定位结果显示,BcGI定位于细胞核中。RT-qPCR结果表明,BcGI基因在沉默转基因植株中的相对表达量比野生型植株低;同时当GI基因表达受到抑制时,CO、FT基因在沉默转基因植株中的相对表达量也比野生型明显降低,沉默转基因植株与野生型相比表现为开花延迟且抽薹期莲座叶数明显增多。[结论]BcGI定位于细胞核,参与正向调控下游CO、FT基因的表达,进而影响不结球白菜光周期开花途径。     

不结球白菜BrCDF1的功能研究

[目的]本文旨在研究不结球白菜Br CDF1基因的功能,验证其与CO启动子之间的调控关系,以及其在植物抽薹开花中所起的作用。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,采用酵母单杂交技术,验证Br CDF1转录因子与CO启动子是否能够结合;构建过表达载体p Early Gate101-Br CDF1,利用农杆菌介导法将过表达载体导入拟南芥中,筛选阳性苗,同时对阳性苗进行Western blot检测,观察转基因植株的表型变化;采用RT-q PCR技术,检测Br CDF1、CO、FT基因在转基因和野生型植株中不同时间点的相对表达量。[结果]酵母单杂交和β-半乳糖苷酶试验分析结果显示,Br CDF1转录因子和CO启动子之间具有较高的结合活性。Western blot检测结果表明:转基因拟南芥植株中的Br CDF1蛋白成功表达。RT-q PCR结果表明,Br CDF1基因在转基因植株中的相对表达量比野生型植株高;CO、FT基因在转基因植株中的相对表达量比野生型低,同时Br CDF1过表达植株较野生型开花晚。[结论]Br CDF1转录因子能与CO启动子结合,从而抑制CO、FT基因的表达,进而影响不结球白菜光周期开花途径。     

根癌农杆菌介导油菜CBF1基因转化拟南芥

[目的]为油菜CBF1基因应用于作物抗逆遗传改良提供理论依据。[方法]采用根癌农杆菌介导法将油菜CBF1基因转入拟南芥,筛选抗性转基因拟南芥植株,进行PCR检测和GUS染色。[结果]与不抗潮霉素的野生型拟南芥幼苗相比,对潮霉素具有抗性的转基因拟南芥幼苗的叶片比较大,根特别长。PCR检测表明38株抗性拟南芥植株中有29株能扩增出与目的基因大小一致的条带,阳性率为76.3%,而野生型拟南芥植株没有扩增出相应条带。阳性PCR扩增产物的测序结果表明油菜CBF1基因已经转入到拟南芥。GUS染色表明有22株转基因拟南芥植株呈现阳性。[结论]油菜CBF1基因可以整合到拟南芥基因组并能稳定表达。     

棉花DELLA蛋白GhGAI4b基因的克隆及功能初步分析

[目的]DELLA蛋白已在不同的物种中被广泛鉴定,并且功能区高度保守,是GA信号通路中的负调控因子,在棉花纤维细胞起始和发育中起重要的作用.研究棉花中DELLA基因的功能.[方法]从棉花中克隆DELLA蛋白的同源基因GhGAI4b,构建35S:GhGAI4b植物过量表达载体,通过农杆菌侵染花序的方法转入野生型拟南芥中,观察转基因植株的表型.[结果]序列分析表明GhGAI4b全长开放阅读框1 617 bp,编码538个氨基酸,具有DELLA蛋白的典型结构域.采用Clustal X将GhGAI4b的氨基酸序列与其他已知的DELLA蛋白氨基酸序列进行相似性比对,发现GhGAI4b氨基酸序列与陆地棉、拟南芥的相似性较高,达到47;以上.转基因株系表现出叶片颜色深绿,叶片缩小且肥厚,叶片细长呈锯齿状;有些株系会出现多重莲座叶,雄蕊发育不全,晚花,株高变矮等赤霉素不敏感突变体的表型.[结论]过表达GhGAI4b能够抑制拟南芥莲座叶的生长和发育,影响转基因拟南芥花器官的发育,严重时引起转基因拟南芥的不育.     

拟南芥SPM12基因GFP载体构建及转基因植株筛选

[目的]为了进一步研究SPM12基因的功能,利用哥伦比亚(Columbia,Col)遗传背景的野生型拟南芥材料构建SPM12基因GFP载体及其转基因植株。[方法]以野生型拟南芥的RNA反转录成的cDNA为模板,PCR扩增出SPM12基因的CDS全长序列,将其连接到GFP载体的质粒上;然后将构建成功的重组质粒转化到大肠杆菌DH5α受态细胞中,挑取阳性菌落经PCR鉴定并测序后,将其质粒转入农杆菌GV3101感受态细胞中。PCR鉴定出阳性菌落后,通过浸花法将其转入野生型拟南芥植株中。收种子后,使用带有抗性的选择性培养基筛选出阳性植株。[结果]通过SPM12基因CDS片段和SPM12-GFP重组质粒的获得,构建了SPM12-GFP载体和其转基因植株。[结论]成功获得拟南芥SPM12-GFP转基因植株,为进一步研究拟南芥SPM12基因的功能与分子机制奠定了基础。     

拟南芥MDH2基因GFP载体构建及转基因植株的筛选鉴定

[目的]以野生型拟南芥为材料构建MDH2基因GFP载体及GFP转基因植株,研究MDH2基因在植物响应镉胁迫机制中的功能。[方法]通过提取野生型拟南芥的RNA,反转录成为cDNA,并以cDNA为模板,利用PCR扩增MDH2基因,将扩增所获得MDH2基因和pXB94-GFP质粒双酶切后连接,并转化进大肠杆菌感受态细胞中,鉴定正确后再转入农杆菌感受态细胞中,通过菌落PCR鉴定出阳性单菌落。再通过浸花法转入野生型拟南芥中,最后利用抗性筛选和PCR鉴定获得MDH2转基因阳性植株。[结果]成功克隆MDH2基因,并构建了MDH2-GFP重组质粒,抗性筛选获得了MDH2-GFP转基因植株。[结论]成功获得MDH2-GFP转基因植株,为进一步研究该基因在植物响应镉胁迫机制中的功能奠定了基础。     

谷子SibZIP8转录因子基因功能鉴定

[目的]bZIP转录因子在植物生理代谢过程中有重要的调控作用,在植物对逆境的响应过程中能够抑制或激活下游基因的转录,从而增强植物对环境的适应能力。本文拟分析谷子SibZIP8转录因子基因功能,解析谷子转录因子的抗逆调控机制。[方法]前期通过生物信息学和表达量分析,已经发现谷子SibZIP8转录因子在逆境胁迫中表达量显著上调。为了进一步深入研究SibZIP8基因的功能,本试验在拟南芥中超量表达SibZIP8,并对转基因植株进行抗逆表型分析。[结果]在1.5μmol·L~(-1) ABA处理下,野生型拟南芥与转基因拟南芥都没有发芽;在300mmol·L~(-1)mannitol处理下,野生型拟南芥区域与转基因拟南芥均有发芽,没有明显差别;在200mmol·L~(-1) NaCl条件下,野生型拟南芥没有发芽,而转基因拟南芥均发芽。[结论]转基因拟南芥植株表现出较强的耐盐性,本研究结果可为转基因育种技术提高作物抗逆性研究奠定理论基础。     

拟南芥CTSP3基因GUS载体构建及转基因植株的筛选鉴定

[目的]深入研究植物基因CTSP3的基因表达模式及其对重金属镉胁迫的响应机制,以野生型拟南芥为材料构建CTSP3-GUS重组质粒及GUS转基因植株。[方法]通过提取野生型拟南芥的DNA,克隆其启动区基因片段,将基因片段和pART27-GUS质粒双酶切后连接,转化到大肠杆菌感受态细胞中,菌落PCR和测序获得阳性单克隆。然后将CTSP3-GUS重组质粒转入农杆菌感受态GV3101,获得阳性单菌落。接着采用浸花法侵染野生型拟南芥,最后通过抗性筛选和PCR鉴定获取CTSP3-GUS转基因植株。[结果]成功克隆CTSP3启动区基因片段,构建出重组质粒,获得了CTSP3-GUS转基因植株。[结论]获得CTSP3-GUS转基因植株,为接下来进一步研究该基因在植物响应镉胁迫机制中的功能奠定了基础。     

拟南芥PPRs基因与莲座叶衰老之间的关系

研究了拟南芥中一个PPR(称PPRs)基因与莲座叶片衰老之间的关系.实时定量PCR分析发现这个基因在生长7周的拟南芥各种组织中几乎都有表达,在莲座叶、花序和角果中的表达较高,在莲座叶中的表达随植株的生长和衰老进程呈不断下降的趋势.体外衰老相关因素处理试验结果显示,在4周的莲座叶中因进行离体处理,叶片衰老的程序提前启动,PPRs基因的表达降至6周时叶片中的水平,而茉莉酸,冷、热和干旱处理则延缓了PPRs表达水平的降低.通过鉴定获得PPRs的超表达和反义抑制转基因植株,并对植株的莲座叶衰老表型进行观察,发现超表达和反义抑制植株叶片的衰老进程与野生型相比并无太大差别,但在茉莉酸处理后PPRs超表达植株表现出延迟衰老的表型.在超表达植株中检测一些与叶片衰老相关基因的表达,发现与野生型相比有些基因的表达出现明显变化.以上结果表明这个PPRs基因在拟南芥中可能在某种程度上参与了一些外源因素诱导下加速生长期拟南芥莲座叶片衰老进程的负调节.     

超量表达胡杨peu-MIR156j基因增强拟南芥耐盐性

Micro RNAs（miRNAs）是一类内源性的非编码小分子RNA。本文克隆了miR156j的前体（peu-MIR156j）,并将其转入拟南芥获得35S：MIR156j转基因植株。对转基因植株的鉴定表明,过量表达miR156j增加了拟南芥莲座叶的发生,导致叶片浓密及开花延迟。这一结果表明：同拟南芥、水稻等物种类似,胡...     

拟南芥SSP1基因GFP载体构建及GFP植株筛选

[目的]以野生型拟南芥为材料构建SSP1基因GFP载体及GFP转基因植株。[方法]通过提取野生型拟南芥的RNA,反转录成为c DNA,并以c DNA为模板,利用高保真酶,进行SSP1基因的克隆,将克隆所获得SSP1基因和p XB94-GFP质粒进行双酶切,利用T4-DNA ligase进行连接,并转化进大肠杆菌DH5α感受态细胞中,通过菌落PCR和测序获得阳性单克隆。通过质粒抽提试剂盒提出构建好的重组质粒,并将其转入农杆菌GV3101中,通过菌落PCR鉴定出阳性单菌落。将获得的阳性菌通过花序浸染法转入野生型拟南芥中,并通过抗性筛选获得阳性植株。[结果]克隆SSP1基因成功,菌落PCR显示SSP1基因成功连接到p XB94-GFP质粒上并成功转入农杆菌中,抗性筛选获得了SSP1-GFP转基因植株。[结论]成功获得SSP1-GFP转基因植株,为接下来进一步研究SSP1基因功能奠定了基础。     

重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能分析

[目的]分析重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能。[方法]利用PCR方法从抗辐射奇异球菌(Deinococcus radiodurans)中克隆hmbp基因,并用沾花法转入拟南芥,用氯化镉处理得到的阳性植株后,检测转基因植株中的丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量、相对电导率及SOD、POD活性。[结果]与野生型相比,镉处理后的转基因拟南芥中脯氨酸、可溶性糖含量及SOD、POD活性增加较多,丙二醛含量增加较少,叶绿素含量减少较少。[结论]研究表明hmbp转基因拟南芥对镉具有很高的抗逆性。     

BolSDG8 RNA干扰载体构建和拟南芥的遗传转化

拟南芥SDG8通过调控开花关键基因FLC位点上H3K36的甲基化水平促进其转录表达进而抑制植株早花。甘蓝Bol SDG8是拟南芥SDG8的同源基因,经比对,选择一段约为359 bp的保守序列,命名为Bol SDG8-RNAi,通过构建RNA干扰载体,并将其转化至野生型拟南芥(Col-0)中,获得了稳定遗传的转基因植株。通过对T3代转基因植物的表型观察,开花天数及莲座叶数目的统计分析,发现Bol SDG8 RNA干扰转基因植株表现出与拟南芥sdg8-2突变体相似的生物学表型,即植株弱小,明显早花,暗示Bol SDG8与拟南芥SDG8在调控植物开花上具有相似的生物学功能,为进一步深入研究甘蓝Bol SDG8的生物学功能奠定基础。     

黄瓜CsGA20ox1异源表达促进拟南芥植株发育

GA20ox1在植物的种子萌发和植株生长发育过程中起着重要的作用,而黄瓜CsGA20ox1基因在植株生长发育的作用尚不明确。本实验以黄瓜和拟南芥为材料,采用同源克隆和PCR技术分离克隆了黄瓜赤霉素20-氧化酶基因CsGA20ox1,对黄瓜CsGA20ox1基因在植株生长发育的作用进行了初步探究。系统进化树分析显示,CsGA20ox1与At GA20ox1亲缘关系最近;基因表达分析表明CsGA20ox1在黄瓜幼叶和开花当天的子房中表达量较高。亚细胞定位表明黄瓜CsGA20ox1同时在细胞核和细胞质中表达。通过农杆菌介导的遗传转化获得CsGA20ox1超量表达拟南芥转基因植株,拟南芥转基因植株的发芽速率得到显著提高,并且莲座叶面积、叶片面积和叶柄长度显著增大。DIC实验统计结果表明CsGA20ox1增大了表皮细胞面积。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因At2G34450的表达及功能鉴定(摘要)(英文)

[目的]研究高等真核生物细胞核中的高迁移率族蛋白B(HMGB)在植物胁迫反应的转录调控中的作用方式。[方法]克隆了拟南芥中编码HMGB蛋白的基因At2G33450,将其分别转化拟南芥并筛选出超表达的转基因植株,检测干旱、高盐等非生物胁迫对转基因拟南芥的影响。[结果]在盐或干旱胁迫下,过度表达At2G33450的转基因拟南芥与野生型相比,出现萌发及生长迟缓现象。[结论]HMGB蛋白家族中的At2G33450蛋白对各种胁迫条件下拟南芥的生长发育具有重要作用。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因At2G34450的表达及功能鉴定

[目的]研究高等真核生物细胞核中的高迁移率族蛋白B（HMGB）在植物胁迫反应的转录调控中的作用方式。[方法]克隆了拟南芥中编码HMGB蛋白的基因At2G33450,将其转化拟南芥并筛选出超表达的转基因植株,检测干旱、高盐等非生物胁迫对转基因拟南芥的影响。[结果]在盐或干旱胁迫下,过度表达At2G33450的转基因拟南芥与野生型相比,出现萌发及生长迟缓现象。[结论]HMGB蛋白家族中的At2G33450蛋白对各种胁迫条件下拟南芥的生长发育具有重要作用。     

Ath-miR169d介导的拟南芥叶片发育的分子调控机制

【目的】探究ath-miR169d在拟南芥叶片发育过程中的作用,明确其调控的分子机制,为增强叶菜类植物的光合效率以及增加生物量和提高作物产量提供理论依据。【方法】选取ath-miR169d过表达和降低表达的拟南芥转基因株系以及野生型拟南芥,在22℃、相对湿度60%、16 h/8 h光周期条件下培养,观察不同生长阶段叶片发育表型的差异;同时构建pmiR169d::GUS表达载体,转化农杆菌EHA105,并利用蘸花法转化野生型拟南芥(Columbia,Col-0),获得转基因拟南芥,利用GUS染色对ath-miR169d在拟南芥不同组织器官中的表达模式进行研究;选取8周龄的过表达材料和野生型对照株系,对其叶片表皮细胞形态进行扫描电镜分析;对4周龄过表达材料和野生型对照株系的幼苗顶端分生组织和叶片中总IAA进行定量分析,并进行基因芯片表达谱分析,筛选差异表达基因;通过实时荧光定量PCR对生长素信号途径部分差异表达关键基因的表达情况进行分析。【结果】Ath-miR169d过表达拟南芥株系莲座叶数目较野生型少,叶片小,而ath-miR169d降低表达的拟南芥株系的莲座叶较野生型多,叶片大,且在抽薹和种子成熟之后还持续长出新叶,而野生型莲座叶则在种子成熟之后逐渐衰老干枯;扫描电镜观察到ath-miR169d过表达拟南芥株系叶片中表皮细胞小于野生型;表达模式分析表明,ath-miR169d主要在顶端分生组织(shoot apical meristem,SAM)和叶片维管系统中表达,且新叶中表达强。SAM是产生生长素的部位,IAA测定结果表明ath-miR169d过表达拟南芥株系中IAA含量显著降低,为野生型植株的38.6%,同时基因芯片表达谱分析也验证了ath-miR169d参与调控植物体内激素信号转导途径。进一步研究发现,ath-miR169d过表达株系中生长素合成关键基因YUC2和转运体蛋白基因PIN1均显著下调表达,而具有转录抑制功能的生长素响应因子1和2基因(ARF1和ARF2)表达上调;STTM miR169d低表达株系中这4个基因的表达则为相反趋势,该结果与观察到的表型相一致。【结论】Ath-miR169d通过介导生长素信号途径参与了拟南芥叶片发育的调控,ath-miR169d表达量发生变化会影响叶片的数量和大小,最终影响整个植株的生物量。     

菊花CmERA1基因的克隆与表达模式分析

[目的]本文旨在克隆菊花ERA1(ENHANCED RESPONSE TO ABA)基因,并分析其表达模式,为探究其在调控菊花开花中的作用奠定基础.[方法]从夏菊品种'优香'的转录组数据库中筛选得到菊花中编码法尼基转移酶β亚基基因,并命名为CmERA1.提取野生型菊花'神马'叶片总RNA,以反转录后的cDNA为模板,对...     

拟南芥抗寒基因ICE1的克隆及功能分析

【目的】从野生型拟南芥中克隆抗寒基因ICE1,通过农杆菌介导法将ICE1基因转到烟草中,对其功能进行研究。【方法】以三叶一心期拟南芥幼苗为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR扩增得到ICE1基因的完整开放阅读框序列;构建以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3301-ICE1,通过农杆菌介导法转入到烟草中,对阳性植株进行PCR检测和生理生化指标测定,并对ICE1基因在转基因烟草植株中的表达特征进行分析。【结果】成功克隆了拟南芥抗寒基因ICE1,其完整开放阅读框长1 485bp。系统进化树表明,拟南芥ICE1基因与其他物种的ICE1基因差别较大。用农杆菌介导法得到4株阳性烟草植株,Southern blotting检测证明,ICE1基因已经以单拷贝的形式整合到烟草基因组中。实时荧光定量PCR检测表明,ICE1基因在转基因烟草植株的根、茎和叶片中均有表达,且在叶片中的相对表达量最高。4℃低温环境下,与未转化植株相比,转ICE1基因烟草植株叶片的相对电导率降低了12.00%~17.65%,脯氨酸含量增加了13.28%~24.10%,丙二醛含量减少了7.09%~14.52%,过氧化物酶活性提高了9.39%~22.54%。【结论】克隆获得了拟南芥ICE1基因的完整开放阅读框序列,在烟草中转入ICE1基因可提高其耐寒性。