含双边界序列植物双价表达载体的构建

转基因植物的安全性是基因工程改良作物的一个重要问题.构建含双边界序列（双T-DNA区）载体,将选择标记基因和目标外源基因分开在不同的T-DNA区,通过转基因植株有性杂交及后代分离,可在转基因后代中获得无选择标记的转基因安全植株.将2个外源基因置于同一载体上,可以提高其共转化的效率.本研究构建了1个中间载体pAHC17-PTA和1个含双边界序列的植物双价表达载体pDB13PS.pAHC17-PTA含有由Ubiquitin启动子引导的具有抗虫效果的半夏凝集素基因（PTA）.pDB13PS含2个独立的T-DNA区,在其中一个T-DNA区,含两个目的基因的完整的表达盒,一个是由Ubiquitin启动子引导的半夏凝集素基因（PTA）,另一个是由水稻胚乳特异表达启动子（Glutelin-B1 promoter）驱动的马铃薯高赖氨酸蛋白基因的cDNA（SB401）.pDB13PS的成功构建,为提高PTA和SB401的共转化效率和获得无选择标记的转基因后代植株奠定了基础.     

植物表达载体pGMAR-BADH的构建

将甜菜碱醛脱氢酶基因BADH和植物表达载体pGMAR通过内切酶BamHI和KpnI双酶切,T4连接酶进行连接反应。重组质粒在大肠杆菌菌株DH5α内扩增,提取并纯化质粒。经鉴定,基因BADH已被完整、正确的插入到pGMAR载体中,并成功将BADH插入到载体pGMAR的两个MAR序列之间。     

葡萄糖氧化酶基因植物表达载体的构建

为进一步开展转基因研究创造条件,用限制性内切酶将葡萄糖氧化酶(GOD)基因从pMD/GO载体上切下,定向连接到植物表达载体pROKⅡ的CaMV35S启动子下游和NOS终止子上游,成功地构建了GOD基因植物表达载体pROK/GO。利用冻融法将此表达载体导入根癌农杆菌LBA4404中,提取转化质粒,经PCR和酶切鉴定表明,GOD基因植物表达双元载体构建成功。     

花生AhCDPK32基因克隆及表达载体的构建

利用RT-PCR方法,从花生品种汕油21成熟种子中克隆了钙依赖蛋白激酶(camcium-dependent protein kinase,CDPK)基因Ah CDPK32,该序列包含1 617 bp开放阅读框,共编码538个氨基酸。核苷酸序列在NCBI中进行Blast比较,结果显示与大豆Gm CDPK32(Gen Bank登录号为XM_003554131)基因同源性为87%。生物信息学分析结果,预测蛋白质分子量为60.807 k D,蛋白质等电点(PI)为6.96,蛋白质信号肽分析和疏水性分析,表明信号肽剪切可能性小,蛋白质具亲水性。我们构建了该基因超表达载体p CambiaAh CDPK32,为进一步研究该基因的功能提供了理论基础。这是第一次在花生中克隆到CDPK基因的报道。     

AtFT基因植物表达载体的构建研究

FT是从拟南芥克隆得到的诱导植物开花调控基因。利用FT基因表达特点,克隆拟南芥FT基因片段,重组构建了以CaMV35S为启动子、GUS为报告基因的植物表达载体pCAMBIA2301-FT与pCAMBIA2300-FT:GUS,并采用农杆菌介导法转化橡胶树体细胞胚,通过GUS组织化学染色观察橡胶树体细胞胚瞬时表达情况,结果验证了重组构建的2个载体的有效性,为进一步研究FT基因在橡胶树中的功能及应用奠定基础。     

PpDREB2基因植物表达载体的构建

以p3301-BI121质粒为基础,通过中间载体pGEX-KG,构建了由CaMV35S启动子调控的PpDREB2基因植物表达载体p3301-BI121-PpDREB2,选择标记为PPT(Phosphinothricin),通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌EHA105, 为通过根癌农杆菌介导法将PpDREB2基因导入植物奠定基础。     

花生AhPLDα基因植物过表达载体构建及对拟南芥的遗传转化

为了明确花生AhPLDα基因在响应干旱胁迫信号传导中的功能和作用机制,以ABA处理的冀花4号花生叶片c DNA为模板,用RT-PCR方法扩增AhPLDα1和AhPLDα2的全长CDS片段,采用酶切-连接的方法分别将这2个基因定向克隆到植物表达载体p Bar-F3上,冻融法将重组子转入根癌农杆菌GV3101,利用改良Floral-dip法将过表达质粒转入拟南芥。菌落PCR和酶切结果表明,Ca MV35S启动子驱动的过表达载体重组质粒p Bar-AhPLDα构建正确。通过RT-PCR和qRT-PCR验证,表明AhPLDα1和AhPLDα2基因整合到拟南芥基因组中并能过量表达,获得了阳性转基因纯合株系。干旱胁迫试验表明,转基因植株的耐旱性较野生型明显增强。可见,AhPLDα基因参与了干旱胁迫应答过程,是转基因途径提高作物耐旱性的潜在候选基因。     

花生AhLrK10的基因克隆、表达载体构建及表达分析

铝毒害严重影响着花生的生长发育和产量。为了探究花生类受体蛋白激酶对铝胁迫的响应及调控,本研究基于对已有转录组数据的分析,克隆得到一个铝胁迫响应类受体蛋白激酶基因AhLrK10。序列分析发现AhLrK10全长1 716 bp,编码571个氨基酸。AhLrK10蛋白含有信号肽、跨膜域、保守的丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸蛋白激酶结构域,相对分子量为64.5 kD,理论等电点为7.87,二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋为主。系统进化分析表明花生AhLrK10与红豆ApLrK10具有较近的亲缘关系。通过同源重组技术将AhLrK10全长克隆到pCAMBIA1301载体上,并转化至农杆菌GV3101。运用RT-qPCR,分析了AhLrK10在不同组织及不同铝胁迫时间下的表达。组织特异性表达分析表明,在‘ZH2’中,AhLrK10表达无组织特异性,在‘99-1507’中,AhLrK10在幼果的表达量最高。铝胁迫表达分析发现,在‘ZH2’中,AhLrK10受铝胁迫诱导显著上调表达,在‘99-1507’中,AhLrK10受铝胁迫表达无显著差异。本研究为铝胁迫条件下RLKs功能的深层挖掘提供理论基础。     

家蚕抗菌肽attacin基因植物表达载体的构建

抗菌肽是昆虫抵御外界微生物侵染的主要物质。本文利用双酶切将pBI121载体上的植物启动子CaMV35S克隆到植物表达载体pCAMBIA2300上,构建重组表达载体pCAMBIA2300-CaMV35S。PCR扩增家蚕抗菌肽attacin基因编码区全长并利用T载体成功克隆（GenBank登陆号：GU244351）,然后利用双酶切将attacin 基因亚克隆到pCAMBIA2300-CaMV35S上,通过PCR鉴定,成功构建了attacin基因的植物表达载体pCAMBIA2300-CaMV35S-attacin。为研究attacin基因在植物抗病性方面的应用奠定基础。     

草果AtNCED基因克隆、表达和植物表达载体构建

9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase, NCED)是ABA生物合成的限速酶。诸多研究表明NCED基因表达量的变化与ABA含量显著相关,在种子休眠过程中发挥重要作用。为探究草果AtNCED基因的序列特征和功能,本研究以草果(Amomum tsaoko Crevost et Lemarie)种子转录组为基础,采用RT-PCR技术克隆了一个AtNCED基因。该基因全长2 372 bp,包含一个1 830 bp的开放阅读框(open reading frame, ORF),编码610个氨基酸。生物信息学分析显示,AtNCED基因编码的蛋白在N-末端包含典型的叶绿体转运肽序列,在催化结构域含有4个高度保守的组氨酸残基。AtNCED蛋白与芭蕉科马来西亚蕉同源性较高,与其他单子叶植物处在同一进化分支。实时荧光定量PCR分析结果表明,AtNCED基因表达量随着层积时间的增加逐渐下降,该基因可能正向调控种子休眠,在草果种子休眠诱导与维持中发挥重要作用。进一步地,利用同源重组方法,成功构建了pBI121-AtNCED过表达载体,并转化至农杆菌EHA105。该研究结果为弄清ABA激素信号在种子休眠中的调控作用提供了帮助。     

番茄ACC氧化酶基因cDNA的克隆及三种植物表达载体构建

乙烯在植物生长发育过程中发挥着重要的作用.ACC氧化酶是乙烯生物合成途径的限速酶.通过反义基因工程调控ACC氧化酶基因的表达,进而起到调控乙烯的生成是乙烯研究的主要途径.本研究采用RT-PCR方法获得番茄ACC氧化酶基因cDNA序列1 018 bp,构建该基因的正义、反义、RNAi表达载体,通过电转化法导入农杆菌LBA4404中.     

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。     

植物RNA干涉载体的构建并用于拟南芥芥子酶基因的表达

为了研究RNA干涉在抑制芥子酶基因TGG4和TGG5表达中的作用,本文在TGG4、TGG5编码序列中设计IT45 siRNA的特异靶序列,以拟南芥7SL-4基因为模板扩增启动子和终止子,连接并克隆到植物表达载体pBP5中,构建成了siRNA真核表达载体.同时利用花序浸泡法转化拟南芥.最后酶活测定的结果显示,TGG4、TGG5基因的表达受到了大部分抑制.这说明本研究构建的RNAj载体对基因表达沉默是有效的.     

棉花肉桂醇脱氢酶基因GhCAD6的克隆及正义、反义与RNAi干扰载体的构建

肉桂醇脱氢酶(CAD)催化木质素单体合成的最后一步反应,将肉桂醛还原生成相应的肉桂醇.采用PCR方法从棉花中克隆了GhCAD6基因1 569 bp的基因组序列,序列分析表明GhCAD6基因由5个外显子和4个内含子组成.为了研究GhCAD6基因的功能,构建由棉纤维组织特异性启动子E6驱动的GhCAD6基因正义、反义表达载体;同时克隆了GhCAD6基因的一段417 bp高度保守的NBD区序列,构建了GhCAD6基因的RNAi干扰载体,并将上述载体转入农杆菌菌株LBA4404中.为通过转基因技术深入研究GhCAD6基因在棉纤维发育和木质素代谢途径中的作用创造条件.     

拟南芥WUS基因的克隆及植物表达载体的构建与鉴定

克隆得到正确的拟南芥WUS基因,成功构建WUS基因组成型植物表达载体和WUS-EGFP融合基因诱导型植物表达载体,分别转化了根癌农杆菌EHA105,并用WUS基因组成型植物表达载体转化橡胶树愈伤组织,得到组织化学检测阳性的愈伤组织,为深入研究WUS基因生理生化功能做准备。用双酶切切下植物表达载体PBI121的35S-GUS片段,将其连接到pCAMBIA2301上成为中间植物表达载体pCAMBIA2301-35S-GUS。提取拟南芥总RNA,通过RT-PCR方法获得WUS基因,经过TA克隆连接到pEASY-T1载体上,再用双酶切切下WUS基因,将其取代pCAMBIA2301-35S-GUS中的GUS片段,形成pCAMBIA2301-35S-WUS植物表达载体。同时以质粒pCAMBIA2301-EGFP为模板,PCR获得EGFP,用重叠延伸PCR技术（gene splicing by overlap extension PCR,简称SOE PCR）获得WUS- EGFP融合基因,经双酶切将融合基因连接到诱导型植物表达载体pER8上,构成pER8-WUS-EGFP诱导型植物表达载体。通过电击转化法将这两个载体成功转入根癌农杆菌EHA105中,经过双酶切检测、PCR检测与测序分析,检测结果皆完全正确,克隆的WUS基因与WUS-EGFP融合基因序列和NCBI上公布的序列也完全一致,说明这两个植物表达载体已经构建成功。另外用pCAMBIA2301-35S-WUS植物表达载体遗传转化橡胶树易碎胚性愈伤组织,经GUS染色为蓝色,说明愈伤组织转化成功。     

脐橙CsCAB基因的克隆及表达载体构建

从脐橙果皮褐变相关基因的cDNA抑制差减文库中,获得了一个CAB基因家族的同源EST序列,通过快速扩增cDNA末端(RACE)方法成功克隆得到984bp的CsCAB全长基因(GenBank登录号EF010854)。序列分析结果表明,CsCAB包含一个621bp的开放阅读框(ORF),编码207个氨基酸;CsCAB蛋白与钙结合蛋白具有很高的同源性,且具有钙结合蛋白的保守结构域EF-hand。并构建了脐橙CsCAB基因的正、反义植物表达载体pCAMBIA1301-CABs和pCAMBIA1301-CABas,为该基因的功能研究奠定了基础。     

苋菜AmPCS基因的克隆及表达载体构建

合成植物络合素(PCs)是高等植物减轻重金属毒害的重要机制。通过对镉超积累苋菜品种天星米植物络合素合成酶基因(PCS)的克隆及表达载体构建,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础。依据同源克隆原理,通过RT-PCR和RACE方法克隆苋菜PCS基因。序列分析表明:苋菜PCS基因cDNA全长1 770 bp,包含完整的阅读框,编码485个氨基酸;苋菜PCs合成酶与拟南芥、遏蓝菜、芥菜及油菜PCs合成酶相似性为91.96%～95.67%,其氨基酸序列N端有1个Pfam:Phytochelatin结构域(功能为催化合成植物络合素)、C端有1个Pfam:Phytochelatin_C结构域(功能为重金属离子感应器)。因此,推断苋菜PCS基因编码蛋白是PCS-like家族的新成员,具有催化合成植物络合素的功能,将它在GenBank注册,序列号为:JN979370,命名为AmPCS。在AmPCS基因的编码区加入BamH I和Sac I酶切位点,双酶切植物表达载体pBI-121和带有酶切位点的PCR产物,成功获得苋菜PCS基因正义表达载体pBI-PCS。     

花生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆及反义表达载体的构建

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)是控制植物籽粒中蛋白质/油脂含量比例的关键酶.本研究利用RT-PCR技术,克隆PEPCase基因的片段,并将克隆的PEPCase基因片段反向连接替代植物表达载体PBI121的GUS基因.从花生栽培品种荔蒲大花生基因组中克隆获得编码PEPCase的基因片段(886 bp),其核苷酸序列与已报道的花生(EU391629)、棉花(AY008939)、大豆(D10717)、拟南芥(AY210895)、豌豆(D64037)PEPCase基因对应部分的同源性分别为99.77%,84.37%,81.54%,81.25%,78.71%,说明我们得到PEPCase基因片段较准确.构建的反义表达载体中PEPCase基因由35S启动子所控制,将构建的反义表达载体命名为pBGPEP.为通过反义抑制技术提高花生含油量提供了基因及表达载体.     

香蕉ACC氧化酶反义基因植物表达载体的构建及其转化烟草的研究

用限制性内切酶Xba Ⅰ和Sac Ⅰ从克隆载体pUCm-ACO上切下约1.2 kb的香蕉ACO基因,将其定向连接在经相同酶切的质粒载体pBI-121上,构建成植物表达载体pBI-aACO.在此基础上用EcoR Ⅰ和HindⅢ从在pBI-aACO上切下大小约2.3 kb的目的基因35Sp-aACO-NOSt,将其连接在质粒载体pCAMBI-A2301载体上,构建成香蕉ACO反义基因植物表达载体pCB-aACO.采用直接转化法将pCB-aACO导入根癌农杆菌菌株EHA105,采用该菌株转化普通烟草.在Kanamycin选择压力下获得的烟草转化不定芽和完整植株,经过GUS组织化学法检测、以及PCR和RT-PCR方法鉴定,验证了该植物表达载体的报告基因,选择基因和目的基因都得到了表达,证明该植物表达载体构建成功.此项研究为下一阶段用该反义基因转化香蕉品种以改良香蕉果实耐贮运性打下基础.