烟草耐低温胁迫早花NtMYB15的克隆及功能分析

为研究哪些基因参与低温胁迫诱导烟草提前开花,本研究根据烟草芯片数据和PCR扩增获得烟草NtMYB15基因的全长846 bp CDS序列。蛋白序列比对结果显示该基因在进化过程中高度保守。将该基因322 bp的片段克隆至RNAi载体p Hellsgate12中,并通过叶盘法将该基因转入烟草K326中。对两个独立的转基因株系及非转基因植株进行低温胁迫处理,结果表明,与非转基因植株相比,RNAi转基因植株的开花时期被延迟。因此,本研究将为培育烟草耐早花品种提供有价值的研究信息。     

苹果抗ASPV病毒RNAi载体构建及转化砧木M26的研究

为获得抗病毒的转基因植物新材料,采用同源重组法构建了抗苹果茎痘病毒的植物表达载体,并对苹果砧木材料M26进行了遗传转化,成功获得了转基因阳性植株。首先以感病的皇家嘎拉叶片为材料,反转录合成c DNA第一链,采用PCR方法克隆获得了489 bp的ASPV外壳蛋白基因的保守片段,通过TOPO克隆技术将该基因片段连接进入载体p ENTR/SD/D,构建了入门克隆载体p EN-ASPV,再通过LR反应置换该片段连接进入目标载体p Hellsgate12,构建了RNAi植物表达载体Phe-ASPV,并采用冻融法转入根癌农杆菌菌株EHA105中,获得了可用于植物遗传转化的工程菌EH-ASPV。采用农杆菌介导的方法转化苹果砧木M26叶盘,经抗生素筛选和脱菌培养获得了Kan抗性芽,进一步进行生根培养后获得了完整的Kan抗性植株,对生根植株提取总RNA后RT-PCR检测结果显示,RNAi表达载体上携带的外源基因片段(489 bp)已成功转入苹果砧木材料M26中,并在转基因植株内RNA水平上得到表达。获得的转基因新材料,为进一步通过病毒接种进行抗病性评价及抗病毒分子育种奠定了基础。     

农杆菌介导的RNAi CP基因在大豆中的转化

花叶病毒(soybean mosaic virus, SMV)病是大豆主要病害之一,生产上常采用种植抗性品种方法来防治。本研究以RNA干扰花叶病毒衣壳蛋白(coat protein, CP)基因为表达载体,Bar基因作为筛选标记基因,成熟子叶节为外植体,采用农杆菌介导法获得了22株T₀代转基因大豆生根苗,经草丁膦涂抹、Bar试纸条和PCR法鉴定,获得RNAi CP转基因植株18株;对转基因植株T₁代的遗传分析表明,外源基因能够稳定遗传到下一代且符合孟德尔遗传规律;T₁代Southern杂交表明,导入的干扰片段为单拷贝;花叶病毒摩擦接种表明RNAi CP转基因大豆植株具有抗花叶病毒特性;摩擦接种后3周,DAS-ELISA检测进一步表明,RNAi CP转基因植株花叶病毒检出率仅为7.69%,而非转基因植株为100%。这表明RNAi花叶病毒CP基因可用于抗大豆花叶病毒的研究。     

GFLVCP 基因 RNAi 载体构建及其在转基因烟草中的干涉效果

为探讨RNAi策略在抗GFLV基因工程中的效果,通过RT-PCR克隆获得了310 bp的GFLV外壳蛋白基因保守片段,采用Gateway技术将该基因片段连入目标载体pHELLSGATE12构建了RNAi植物表达载体,并通过农杆菌介导法转入烟草中,RT-PCR检测表明目的基因片段已整合到烟草基因组中并在RNA 水平上得到表达,病毒接种结果显示阳性植株的发病率明显低于对照,说明在转基因植株中dsRNA表达可干涉GFLV侵染过程。     

烟草(Nicotiana tabacum)生长素响应基因NtIAA27的克隆及功能分析

为了研究内源生长素信号路径对烟草烟碱合成的调控,本研究根据烟草基因组数据和PCR扩增获得烟草生长素响应蛋白NtIAA27基因RNAi干扰片段180 bp,将该基因180 bp的片段克隆至RNAi载体pHellsgate12中,并通过叶盘法将该基因转入烟草K326中。经过实时定量PCR检测获得两株敲除效率较高的转基因植株,对这两株转基因株系及非转基因材料进行烟碱含量测定,结果表明与非转基因植株相比,RNAi转基因植株的烟碱含量升高,表明内源生长素信号路径可以负调控烟草烟碱含量,本研究将为培育不同烟碱含量的烟草品种提供有价值的信息。     

同源重组快速构建百合LCHS2基因RNAi表达载体及其鉴定

为探讨CHS基因的下调表达对花朵着色的影响以及为百合观赏性状遗传改良提供技术支持,利用基于同源重组原理的Gateway技术,根据课题组从东方百合‘索邦’分离的LCHS2基因序列(Genbank登录号:GQ483376)和pENTR/D-TOPO载体要求,设计上游5'端添加'CACC'的一对特异引物,PCR扩增获得636 bp的干扰片段。通过TOPO克隆,将该片段克隆入载体pENTR/D-TOPO构建入门克隆载体pENTR/D-CHS,测序结果显示,与原序列同源性为100%。再经过LR反应使pENTR/D-CHS上的干扰片段替换掉目标载体pHellsgate12上的ccdB片段,快速构建了包含LCHS2基因干扰片段的RNAi表达载体pH12-CHSi,经限制性内切酶XhoI、XbaI酶切鉴定获得724 bp和722 bp的片段,与预期结果一致。pH12-CHSi电击法转化农杆菌GV3101,菌液PCR鉴定,出现636 bp的目的条带,表明RNAi表达载体pH12-CHSi已成功转入农杆菌。     

转基因马铃薯外源基因插入位点分析及检测方法的建立

09-4为本实验室构建的抗马铃薯PRLV的RNAi基因和特异切割马铃薯PSTVd的核酶基因无标记双价表达载体p CAMBIA3301-DR-IS导入马铃薯中获得的转基因无性系。本研究通过染色体步移获取转基因无性系09-4的插入位点左边界旁侧序列,对获得的左边界序列进行分析,扩增获得片段大小为382 bp,包括转化载体序列119 bp及转基因马铃薯的旁侧序列263 bp;依据转化马铃薯的RNAi基因和左旁侧序列分别设计引物,扩增出大小为300 bp的片段,建立了09-4转基因无性系特异性标识和特异PCR检测方法,为转基因马铃薯的检测和身份识别提供技术基础。     

番茄红素ε-环化酶果实特异性RNAi载体的构建及对番茄的遗传转化

为了研究番茄LCYE基因对其果实中番茄红素含量的影响机制,培育高品质番茄品种,在Gen Bank中根据已知的LCYE(ID:544 129)扩增出337 bp的保守序列;根据KJ 561 284.1扩增出2 203 bp的果实特异性启动子E8;查找番茄LCYE的内含子,选择第三个长112 bp的Intron片段;利用同尾酶构建出载体p Ri E8-LCYE,与p CAMBIA1301连接构建出果实特异性RNAi表达载体p CRi E8-LCYE,测序表明载体构建正确。农杆菌介导,叶盘法转化番茄,PCR检测表明得到了转基因番茄植株。与同样条件下番茄LCYB基因干扰载体的遗传转化过程相比,表明:对LCYE基因的干扰使番茄子叶开始褐化时间提前,且褐化率更高,说明筛选培养时子叶的褐化与所干扰的基因也有关系。     

水稻OsbHLH116基因简易RNAi载体构建与功能初步分析

水稻OsbHLH116基因属于bHLH家族转录因子。本研究依据简易RNAi技术原理,在OsbHLH116基因编码区选取一段60 bp序列作为干扰目的片段,根据目的片段序列化学合成2条长寡核苷酸链,使其3'端9个碱基互补配对,经退火延伸得到具有反向重复序列的小干扰片段。小干扰片段和载体pTCK303经一次酶切和连接即可得到OsbHLH116-RNAi表达载体。经菌落PCR验证后利用农杆菌介导法转化水稻品种新丰2号,利用GUS染色筛选获得转基因阳性植株。通过qRT-PCR对选取的三组转基因株系中OsbHLH116基因表达量验证,结果显示OsbHLH116基因表达极显著降低,表明OsbHLH116基因简易RNAi载体构建成功并发挥干扰作用。对OsbHLH116基因功能进行初步分析发现,与野生型新丰2号相比,OsbHLH116-RNAi株系种子萌发率显著降低。     

菊花DgLsL基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

培育少侧枝的标准切花菊品种具有重要的实际意义。本研究利用RNAi的方法抑制菊花侧枝发育相关基因DgLsL基因的表达,以期得到侧枝生长受抑制的转基因植株。从切花菊‘神马’基因组DNA中克隆侧枝发育相关基因DgLsL基因,经过测序分析,将一个413bp长的保守片段连接到植物表达载体pBI121和pFGC5941,构建植物RNAi载体pBI121-R2,并运用农杆菌介导法将其导入切花菊‘神马’。结果:PCR得到的DgLsL基因片段测序后与GenBank上的DgLsL基因比对,DNA序列一致性为99.4%;构建的RNAi表达载体经过PCR和酶切证实外源基因的正确插入;转化后得到了18株抗性植株,PCR结果显示,12株抗性植株为阳性。本试验通过将DgLsL基因干扰片段导入切花菊,获得了转基因植株,以此为基础可进一步选育少侧枝的切花菊品种。     

RNAi介导的百合抗CMV和LMoV的载体构建

为获得高效的RNAi(RNA interference)表达载体,培育百合抗病毒新种质,选取感病百合叶片为试验材料,同源序列比对后选取CMV 2b基因271 bp和LMoV cp基因428 bp作为靶基因片段。首先采用RT-PCR方法对感病植株进行病毒检测,确定其带有CMV和LMoV病毒;之后提取感病植株叶片总RNA,反转录得到cDNA,设计带有不同酶切位点的引物,以反转录得到的cDNA为模板,PCR扩增获得目的片段,产物回收纯化后,转化大肠杆菌,重组克隆。将各自的反向片段、正向片段顺次连接到载体pFGC5941上,经多次双酶切、连接、转化后,采用冻融法将构建好的载体转入农杆菌EHA105并进行重组鉴定。酶切结果表明已成功构建了分别抗CMV、LMoV的RNAi植物表达载体pFGC5941-C2和pFGC5941-L2,PCR扩增结果表明表达载体已成功转入农杆菌中。所构建的载体及获得的工程菌与预期的完全一致,获得含载体的农杆菌可以直接应用于百合转基因抗病毒育种工程中。     

紫苏FAD3基因RNA干扰载体的构建及遗传转化

本研究利用RNA干扰的方法抑制紫苏ω-3脂肪酸脱氢酶基因FAD3的表达,以期得到低ALA含量的转基因植株。根据紫苏FAD3基因(Gen Bank登录号为KC990786.1)序列设计含有不同酶切位点的特异性扩增引物,通过扩增获得长度为258 bp的RNA干扰片段,构建以Ca MV35S启动子驱动表达的紫苏FAD3基因RNA干扰表达载体p FGC5941M-FAD3I,将该载体转入根癌农杆菌GV2301后,采用农杆菌介导法进行紫苏的遗传转化,经除草剂抗性筛选和PCR检测获得1株阳性转基因植株。利用荧光定量PCR技术对野生型和转基因阳性苗的FAD3基因进行了表达分析,结果显示,阳性植株中FAD3基因的表达受到显著抑制,FAD3基因表达量降低了80%,说明此研究构建的FAD3基因RNA干扰载体对该基因表达沉默是有效的,为FAD3基因在不饱和脂肪酸代谢过程中的功能研究提供了理论依据。     

葡萄广谱抗病毒RNAi载体构建及对合子胚起源的体细胞胚的遗传转化

病毒病对世界葡萄生产危害严重。为创制广谱抗病毒植物新材料,本研究采用RT-PCR分别克隆获得了葡萄扇叶病毒、葡萄卷叶病毒、葡萄病毒A和葡萄病毒B的外壳蛋白基因保守片段,用重叠延伸PCR方法串联获得了825 bp的大片段"GV",以此串联基因片段用作干扰片段,采用Gateway技术构建了同时含有4种病毒CP基因片段的RNAi植物表达载体"Ph12-GV",冻融交替法将其转入农杆菌菌株EHA105中。采用根癌农杆菌介导法遗传转化"红宝石无核"葡萄合子胚诱导发生的体细胞胚,RT-PCR的检测结果显示,目的基因片段成功转入葡萄中并在RNA水平上得到表达。     

蚜虫基因RNAi载体的构建及其在转基因烟草中dsRNA的表达分析

RNAi机制可以通过dsRNA诱导同源mRNA的降解,从而导致该基因转录后沉默。RNA干扰作用从发现以来就具有了利用转录后基因沉默（PTGS）来进行抗虫的一种潜在可能性。针对dsRNA的这种作用,研究中提取蚜虫RNA,克隆出蚜虫Cathepsin B基因的干扰片段并构建出RNAi载体,转入本氏烟草中,在转基因烟草体内表达dsRNA。成功构建RNAi载体后,通过农杆菌转化和叶盘法将RNAi载体导入烟草中并采用组织培养方法培养出转基因烟草,通过PCR鉴定显示15株生根的转基因烟草中14株显示阳性。提取转基因烟草的RNA进行RT-PCR和Northern表达分析显示转基因烟草植株中dsRNA表达的存在。实验结果说明了在转基因植物体内表达RNAi载体可以产生dsRNA,从而在蚜虫进食植物时达到利用dsRNA抗蚜虫的作用。     

OsPUT1基因三个不同位置的RNA干扰效果

RNA干扰是一种双链RNA引发的转录后基因沉默技术,具有特异性和高效性,已成为一种基因功能研究的有效手段。在RNA干扰技术中,干扰片段的选取方式会影响基因沉默的效果。但是,目前并无选取干扰片段的固定标准。本研究以水稻多胺转运蛋白基因OsPUT1为对象,在CDS前部、中部和后部分别设计了三种不同干扰片段,构建基因三个RNAi载体,借助农杆菌EHA105介导水稻遗传转化,得到三种转基因苗;通过RT-PCR和Q-PCR技术检测目的基因的表达,结果显示三个干扰部位都具有一定的沉默效果,且在CDS的中间位置干扰效果最好。说明OsPUT1在进行RNAi载体构建时,应考虑在CDS的中间位置进行干扰。     

紫花苜蓿锌指蛋白基因RNAi表达载体的构建及在苜蓿的转化

根据紫花苜蓿锌指蛋白MsZFN基因(GenBank登录号为EU624138)序列,设计两对含有酶切位点的特异性引物,以紫花苜蓿cDNA为模板,分别合成用于构建干扰载体的正反义片段,将正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置,构建成含有发夹结构的RNAi载体pART-F-R。利用农杆菌介导方法,将pART-F-R转化到紫花苜蓿中,经过PCR检测,获得了3株转基因植株。经过RT-PCR检测,证明转基因植株中MsZFN基因表达量明显低于未转基因的植株。结果表明,已构建成功具有发夹结构的RNAi载体pART-F-R,它可有效的抑制紫花苜蓿MsZFN基因。     

水稻抗旱基因OsbHLH120 RNAi干扰载体的构建及遗传转化

OsbHLH120是一个参与非生物胁迫响应基因,与水稻的抗旱性密切相关。本研究根据RNAi表达载体设计原则,从水稻日本晴基因组DNA扩增OsbHLH120基因片段,将长度400 bp干扰目的片段通过正反两个方向与载体p TCK303连接。从pTCK303载体的启动子、终止子和Rice Itron结构中设计两对检测引物,直接将检测引物的PCR产物测序验证载体是否构建成功。通过农杆菌介导法将构建的OsbHLH120RNAi干扰表达载体导入水稻品种日本晴,获得18株转基因阳性苗。本研究结果将有利于进一步研究OsbHLH120在水稻抗旱过程中的作用。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ab和Cry1C同源重组及转化大豆

在研究和确定Cry1Ab和Cry1C蛋白对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾协同杀虫作用的基础上,利用同源重组技术进行Cry1Ab和Cry1C之间的结构域交换获得高效融合蛋白,利用农杆菌介导的子叶节法将融合抗虫基因表达载体导入大豆中,从而获得抗虫转基因大豆新材料。采用PCR及蛋白试纸条检测法对获得的大豆再生植株进行鉴定,测得结果初世代阳性植株为121株。对部分后代转基因植株的遗传分析表明外源基因能够稳定遗传。室内接种斜纹夜蛾鉴定表明,含有重组基因的转基因大豆对斜纹夜蛾有较强的抗性。因此,利用同源重组技术进行Cry1Aa和Cry1C之间的结构域交换,是获得高抗食叶性害虫大豆的有效途径。     

大豆GmGLDH基因的克隆、表达及生物信息学分析

为了探究大豆L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因Gm GLDH-Glyma.02G166300 (以下简称GmGLDH)的功能,本研究采用同源克隆法获得大豆GmGLDH基因,开展了相关生物信息学分析,并对其非生物胁迫下表达模式进行调查。结果表明,GmGLDH基因包含一个长度为1 752 bp的ORF序列,编码584个氨基酸。GmGLDH蛋白为亲水性较强的蛋白;二级结构中以无规则卷曲和α螺旋结构为主;预测亚细胞定位GmGLDH主要分布在线粒体中,分析结果并未发现跨膜结构域和信号肽结构;该蛋白序列中存在磷酸化位点56个。进化分析表明,克隆的GmGLDH氨基酸序列与菜豆、苜蓿的同源关系较近。基因上游顺式调控元件分析表明该基因可能参与光应答、激素响应、高温响应等,但光处理下大豆子叶中Gm GLDH基因的表达变化不大,且和子叶中抗坏血酸含量无相关性;4种非生物胁迫处理下大豆叶片中Gm GLDH基因是先下调后上调表达,和抗坏血酸含量变化呈反相关。本研究为进一步研究GmGLDH基因在大豆抗逆中的作用提供了重要的帮助。     

大豆CHI1基因启动子的克隆及功能初探

为了解大豆ClassⅠ几丁酶基因(Chitinase gene)对不同胁迫响应的分子机制。利用PCR技术克隆了大豆ClassⅠChitinase基因的启动子片段(Gm CHI1p),序列分析表明,扩增片段(1 641 bp)与Gen Bank中的已知序列同源性达99.8%,且含有多个胁迫响应调控元件。利用GUS基因上游无启动子的表达载体p CAMBIA1391Z,构建GmCHI1p与GUS基因融合的植物表达载体pCAM-Gm CHI1p,并通过农杆菌介导法导入烟草中。在转基因烟草愈伤组织中检测到GUS活性,表明该启动子具有启动活性。对转基因烟草中的GUS活性进行初步定性分析,结果表明,GmCHI1p可驱动GUS基因在转基因烟草的根部特异性表达,而且在伤害处理的叶片中检测到GUS的强烈表达,表现出明显的根组织特异性及伤害诱导性。这种伤害诱导仅在伤害组织部位及其附近高效表达而没有被长距离传递,预计该启动子在转基因抗虫分子育种中具有巨大的应用前景。