Expression Pattern of Ａ Recombinant Phloem-specific Promoter from Pumpkin in Transgenic Potato Plants

以本实验室构建的重组南瓜(Cucurbita moschata)韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBdENP。利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化马铃薯(Solanum tuberosum)品种Favorita，经过抗生素筛选，共获得转pBdENP和对照pBI121的抗卡那霉素马铃薯再生植株106株。通过PCR初步筛查，筛选出65株为转基因阳性植株。通过Southern blot对部分植株进一步分析,确证外源gus基因已经插入到转基因马铃薯植株的基因组中，插入拷贝数在1个或2个以上。对这些转基因马铃薯植株进行GUS染色结果表明, dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动gus基因的表达，前者仅在马铃薯的韧皮部内特异表达，而CaMV35S启动子驱动的gus基因为组成型性表达。GUS酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动gus基因表达水平没有明显区别。以上结果证明dENP启动子驱动的外源基因在马铃薯中也具有韧皮部特异而高效表达的特征，从而可用于马铃薯抗病、抗蚜虫转基因研究。     

抗真菌γ—硫堇蛋白Rs—afp1基因导入苹果获得转基因植株

以“皇家嘎啦”（Royal Gala)苹果（Malus domestica Borkh）为试材，在绿色组织特异表达的菠菜核酮糖二磷酸羧化酶／加氧酶的激活酶（Rubisco-activase)启动子（RCAP）驱动下，将抗真菌γ-硫堇蛋白（γ-thionin)Rs-afp1基因和uidA(gus)基因导入白化茎段外植体，获得了nptⅡ抗性植株。转化体经PCR和Southern blotting杂交检测，证实了γ-硫堇蛋白Rs-afp1基因和gus基因已经整合到苹果的染色体组上。gus染色证实了RCAD启动子在苹果组织中的特异性表达。转基因植株已移栽于大田，进行农业性状鉴定。     

根癌农杆菌介导的向日葵遗传转化体系的建立

采用携带gus和hpt基因双元表达载体pCAMBIA1301的根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）EHA105对向日葵（Helianthus annuus）品种新葵杂6号的茎尖分生组织进行遗传转化,以共培养后7 d外植体的gus基因纯合表达频率为指标测定转化率.结果表明,潮霉素适宜的筛选浓度为10mg/L,根癌农杆菌侵染浓度OD600=0.8,果胶酶（0.05%）与纤维素酶（0.1%）共同消化外植体30 min,共培养温度24℃,共培养培养基中添加乙酰丁香酮（ACS）100μmol/L,向日葵茎尖gus基因纯合表达率高达32.8%.对抗性苗进行PCR和Southern blot检测,初步证明T-DNA上的hpt基因已整合向日葵的基因组中.     

PMI基因作为选择标记的植物表达载体构建及其在雪柑转基因中的应用

以大肠杆菌(Escherichia coli)6-磷酸甘露糖异构酶(6-phosphomannose isomerase,PMI)基因替换植物表达载体pCAMBIA1301中的hpt基因以及pBI121中的gus基因,构建了以PMI基因为选择标记基因的植物表达载体pCAMBIA1301PMI和pBIPMI,并导人根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105中.研究了两种表达载体对雪柑(Citrus sinensis L.Osbeck)上胚轴的转化,在培养基附加25 g/L甘露糖和5 g/L蔗糖为碳源的选择压力下,pCAMBIA1301PMI的转化率为27.7%,pBIPMI转化率为12.7%,对再生植株用氯酚红和PCR检测证实了PMI基因的导入,建立了以PMI/甘露糖为选择系统的雪柑转基因体系.     

棉花农杆菌基因转化体系的优化和转苜蓿抗菌肽基因(alfAFP)植株的获得

为了优化根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的棉花(Gossypium hirsutumL.)下胚轴切段的基因转化体系,以苜蓿(Medicago sativa L.)抗菌肽基因(alflafa antifungul peptide,alfAFP)为目标,利用γ-葡萄糖甘酸酶基因(gus)和潮霉素抗性基因(Hpt)的检测方法,分析了根癌农杆菌菌种、菌液浓度、浸染下胚轴的时间、共培养中乙酰丁香酮(AS)的浓度、共培养温度和时间等因子对基因转化的影响.优化分析表明,用农杆菌菌株LBA4404,当OD_(600)值为0.5～0.7的菌液浸染5～7日龄的棉花无菌苗下胚轴切段10～15 min.在含200 μmol/L AS的共培养基中21℃暗培养60h,可更有效地提高转化率.经上述条件处理的下胚轴在含50 mg/L潮霉素的愈伤诱导培养基上培养3周可产生转化率最高的愈伤组织.愈伤组织经分化培养获得15株再生棉花,经过PCR和PCR-Southern分析.发现其中12株含有外源基因alfAFP.     

水稻rbcs基因启动子的克隆及结构功能分析

利用PCR法克隆了水稻日本晴来源的核酮糖-1、5-二磷酸羧化酶小亚基基因（rbcS）5’上游调控区，命名为Posrbcs。将Posrbcs与gus基因融合，并通过农杆菌介导转入水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性进行定性与定量分析，结果表明，Posrbcs启动子可驱动gus基因在转基因水稻植株的叶片、叶鞘、茎杆及颖壳中特异性表达，在胚乳中不表达。然后构建不同长度片断的Posrbcs的5’端缺失体，分别与gus构建融合基因，转入水稻中。对转基因植株GUS活性定量分析结果显示， Posrbcs片段愈短，GUS活性愈低；进一步的光诱导试验结果显示，光能明显提高gus基因表达活性，并且随着Posrbcs片段缩短，Posrbcs中的I box、GT1结合位点、GATA box、T box 等光诱导相关元件的缺失会造成在不同时间段的光诱导活性降低以及光诱导表达时间后移。凝胶阻滞试验证实Posrbcs序列中的这些光诱导相关元件有相应的核蛋白的结合。     

大白菜BrWRKY33基因上游调控序列的克隆及其功能研究

根据大白菜EST和基因组序列,利用PCR技术从大白菜品种龙白二号（Brassica rapa subp.pekinensis cv.LongbaiⅡ）基因组中克隆转录因子基因BrWRKY33起始密码子上游大小1755bp的调控序列。然后,构建5＇端缺失突变体,与gus基因融合,构建植物表达载体。将载体转化拟南芥（Arabidopsis thaliana）哥伦比亚生态型（Columbia ecotype）,进行植物组织GUS化学染色分析。结果表明,BrWRKY33密码子上游-1755～-315区域存在的多个W-box元件可能与该基因表达的负调控相关,-315bp区域含有BrWRKY33基因转录必需的基本元件。对接种软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora subsp.carotovora）后不同时期的植株进行染色,发现该病原菌侵染使转基因植株gus基因表达量增加,表明BrWRKY33基因在植物对软腐病抗性反应中具有一定的作用。     

水稻OsWRKY19基因启动子的分析

利用PCR技术从水稻(Oryza sativa)秀水11品种中克隆了转录因子WRKY19编码区5'上游大小为1 404 bp的调控序列，命名为OsW19p, 将它和长度为105、378、977、1 106、1 205和1 306 bp的5'端缺失体分别与gus基因融合，构建植物表达载体。用根癌农杆菌介导法将所有载体转化水稻，GUS组织化学分析和荧光测定结果表明：(1)培养基中的2,4-D强烈抑制 gus基因在愈伤组织阶段的表达；(2) gus基因在转基因植株的根、茎、叶和花中均有表达，在花粉和成熟种子中无表达，在种子萌发时胚有表达，在苗期种子根和不定根及它们的侧根均有表达但根尖无表达，成熟期根部只有侧根有表达；(3)除p105以外OsW19p (p1404)和其它5个不同长度的缺失体均可驱动gus基因在转基因苗叶片中的表达，p1205活性最高，p977和p1306的活性减弱,由此推测-1404～-1306 bp和-1205～-977 bp间包含正调控元件，-1306～-1205 bp和-977～-378 bp间包含负调控元件。     

三个韧皮部特异性启动子在转基因烟草中表达的比较研究

用共整合的luc基因校正嵌合gus基因表达活性的方法对3个韧皮部组织特异性启动子在转基因烟草中的表达进行了比较，用杨树树皮储藏蛋白基因启动子（BP）、竹节花黄斑驳病毒启动子（CP）、笋瓜韧皮部蛋白2基因启动子（SP）以及CaMV35S启动子（35SP）构建了含有启动子-gus以及35SP-luc两类嵌合报告基因的植物表达载体，并通过农杆菌介导法转化了烟草植株，GUS活性的组织化学定位结果表明，3个启动子皆驱动gus报告基因在转基因烟草的叶、叶柄和茎的韧皮部组织中特异地表达，BP和SP在烟草根部是组成型的，通过比较转基因植株的校正GUS活性，确定了3个启动子的相对活性为BP和CP的活性相近，而SP约为CP的84%，结果表明BP和SP是韧皮部组织特异性的强启动子。     

缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响

【目的】研究缺锌对玉米根系生长及根系中生长素含量与生长素运输关键基因表达的影响,揭示缺锌胁迫下玉米根系生长与生长素响应特征。【方法】以郑单958玉米为材料,进行营养液培养试验,设置Zn 0缺锌 (0 μmol/L) 和正常供锌 (1 μmol/L) 两个处理。植株干样经硝酸–过氧化氢消煮,利用原子吸收分光光度计测定消煮液锌浓度。保存于FAA溶液 (70% 乙醇︰38% 甲醛︰乙酸 = 90︰5︰5,体积比) 中的根系样品,经洗涤扫描获得数字图像,利用WinRHIZO软件分析得到根长、根表面积、根体积等指标;采用气相色谱-质谱联用仪检测根系中生长素吲哚乙酸含量;采用实时荧光定量PCR技术对玉米根系生长素转运基因ZmAUX1和ZmPIN1c表达进行定量分析。【结果】缺锌胁迫下,植株地上部锌含量低于20 μg/g,生物量显著降低;缺锌根系表面积与体积变小,总根长、侧根总长度与侧根平均长度变短,侧根密度增大,直径变细。缺锌条件下,距根尖2 cm的区域中生长素较正常供锌处理降低近30%。缺锌根系中ZmAUX1和ZmPIN1c基因表达明显受抑。【结论】缺锌胁迫下玉米根系中生长素转运关键基因表达降低,生长素含量下降,生长素分布改变,影响根系生长发育。     

水稻胚性愈伤诱导及其遗传转化的几个技术参数研究

以日本晴成熟种子及幼嫩种子为材料诱导形成胚性愈伤组织,经农杆菌介导将水稻隐花色素基因的4个RNAi和2个反义RNA表达载体分别转化日本晴愈伤组织,再经抗性筛选和分化培养诱导形成植株,经分子检测筛选出阳性转基因苗。对胚性愈伤诱导率、抗性愈伤率、分化出苗率及转化率进行统计分析。结果表明,成熟种子、新鲜成熟种子及幼嫩种子愈伤诱导率均大于81%,平均为86.67%,其中以新鲜成熟种子愈伤诱导率最高,达96.89%;抗性愈伤率成熟胚为22.21%~40.71%,平均为28.49%,幼胚为36.79%~43.21%,平均为40%,幼胚的抗性愈伤率高于成熟胚;分化出苗率成熟胚为59.29%~80.43%,平均为71.59%,幼胚为63.16%~72.73%,平均67.95%,幼胚与成熟胚差异不明显;转化率(Gus检测阳性率)成熟胚为43.07%~81.08%,平均61.59%,幼胚为58.33%~76.67%,平均67.50%,幼胚转化率稍高于成熟胚。     

转大麦烟酰胺合成酶基因提高水稻逆境胁迫耐受性的研究

维持铁等金属离子的动态平衡是保持植物细胞功能正常的先决条件。烟酰胺合成酶基因在单子叶禾本科的缺铁胁迫应答反应中起着关键作用,它的催化产物烟酰胺(NA)是铁及其他二价金属离子在体内吸收和转运的重要载体,且能与Fe2+结合形成Fe2+-NA复合物,从而使植物在酸性土壤中免受铁毒害。利用农杆菌介导法,将大麦烟酰胺合成酶基因NASHOR1转入水稻台北309中,经PCR及PCR-Southern杂交检测,确定目的基因已经整合到水稻基因组中。铁、锰、铜和锌含量的检测结果显示:与非转基因对照植株相比,转基因植株的金属元素含量都明显提高,铜、锌、锰和铁元素含量分别增加了15%、80%、31%和44%,但铁、锰和锌元素增量在株系间差异较大。在干旱胁迫下,转基因植株的超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量都高于非转基因对照植株的,暗示大麦烟酰胺合酶基因在一定程度上提高了水稻的耐旱性。     

低能离子束介导水稻遗传转化的研究

为研究影响低能离子束介导水稻遗传转化效率的各种因素 ,以粳稻 0 2 42 8、花培 94 鉴 0 9、籼稻明恢 63这 3个水稻品种为实验材料 ,分析了离子的种类、能量、剂量、剂量率等参数对遗传转化的影响 ,建立了有利于遗传转化的组织培养条件和筛选程序。分子生物学检测证明 ,外源GUS报告基因已经整合到水稻基因组中 ,3个水稻品种获得抗性愈伤组织的转化率分别为 1 1 %、1 1 4%和 7 1 % ,获得再生试管苗的转化率分别为 1 5 2 %、1 87%和 1 1 3 %。为应用离子束介导法进行其它对农杆菌不敏感的禾谷类作物转基因提供了方法学的参照 ,并为深入研究离子束与生物体相互作用机制打下了基础。     

抗真菌转基因水稻根际土壤真菌群落结构的动态变化

以非转基因水稻"七丝软粘"为对照,采用传统平板计数法和变性梯度凝胶电泳技术,研究了抗真菌转基因水稻"转品1"和"转品8"生长周期内对根际土壤中可培养真菌数和真菌群落结构的影响。结果显示,相同生育期转基因水稻根际土壤可培养真菌数量与其非转基因对照水稻相比较无显著性差异,表明转基因水稻的种植没有对根际土壤真菌数量产生明显影响;18S rRNA真菌群落DGGE图谱分析显示,相同生育期转基因水稻与其非转基因对照水稻的根际土壤真菌DGGE条带数量和条带位置均无显著性差异,表明转基因水稻的种植没有对根际土壤真菌群落结构产生明显影响。进一步分析相同生育期转基因水稻与其非转基因对照水稻的根际土壤真菌群落香农多样性指数(Shannon diversity index)和均匀度指数(Evenness index)的动态变化,发现两者均没有显著性差异。以上研究结果表明,外源抗真菌基因的导入对水稻根际土壤中真菌群落数量和群落结构均没有明显影响。此外,将不同位置的真菌DGGE条带切胶回收,克隆、测序后,进行系统进化树分析,结果表明根际土壤真菌群落主要归属为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、接合菌门(Zygomycota)和未知真菌(unknown fungi)5个类群。     

用两个抗虫基因分别转化水稻及抗虫株系的获得

用水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａＬ．）的幼胚、愈伤组织作受体,采用ＰＩＧ基因枪法,成功地将苏云金杆菌毒蛋白基因〖Ｂｔ毒蛋白基因,ｃｒｙＩＡ（ｂ）〗和马铃薯蛋白酶抑制剂基因（ｐｉｎⅡ基因）连同抗除草剂Ｂａｒ基因分别转入不同的水稻中,获得大量的转基因植株。Ｓｏｕｔｈｅｎ杂交分析途中外源抗虫基因均分别整合到水稻的基因组中。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交分析显示它们在水稻叶片中表达的水平较高。外源基因在一代中遵循３     

水稻穗期活体植株对潮霉素的敏感性分析及突变体选育

携带潮霉素磷酸转移酶基因(HPT)的转基因作物细胞和组织对抗生素潮霉素具有一定耐性,是作物尤其是单子叶作物遗传转化中常用的选择基因。本研究旨在建立一种活体植株潮霉素抗性快速鉴别技术,用于转基因育种和相关研究。在始穗期前后,用不同浓度潮霉素B溶液(25～100mg/L)喷洒常规及转基因水稻植株,考察叶片和谷粒的中毒症状。发现常规水稻在高于50mg/L的潮霉素溶液处理后,叶片出现褐色斑点,稻穗部分谷粒颖壳呈黄褐色的中毒症状,叶片斑点和黄褐色谷粒的数量均随剂量增大而增加。经100mg/L潮霉素处理后,籼稻品种嘉优99和C10剑叶每平方厘米平均斑点数目为21.1和19.2个,穗上黄褐色谷粒比例分别达27.6%和23.5%;粳稻品种嘉优5号和R5叶片中毒斑点数为11.8和10.7个,黄褐色谷粒比例分别为11.2%和11.9%,表明2份籼稻材料较2份粳稻材料对潮霉素更为敏感。在上述浓度范围内,携带HPT的转Bt基因水稻克螟稻1号均未出现中毒症状。对γ射线诱变处理克暝稻的M2群体(共12万株)穗期喷施100mg/L的潮霉素B溶液,从中筛选到42株潮霉素敏感型突变体,组织化学法分析表明这些植株具有β-葡萄糖苷酸酶GUS活性。对能够取到较嫩叶片的14个单株采用离体叶片法进行抗虫性鉴定,证明这些植株对二化螟仍然表现高抗。上述结果表明,在始穗期喷施100mg/L潮霉素溶液,潮霉素敏感植株可出现明显、直观的中毒症状,可以在活体植株水平上有效鉴别植株是否携带HPT,可用于育种中转基因植株的筛选或转基因安全评估中植株的鉴别。     

含粘质沙雷氏菌几丁质酶SchiA基因的植物转化质粒pBG1112构建和水稻遗传转化

摘要:将一个2.8 kb的CaMV35S启动子/SchiA编码区/Nos终止区融合基因插入到植物转化载体pCAMBIA1301的多克隆酶切位点，得到1个14.6 kb的新植物转化质粒pBG1112,用花器介导法转化水稻（Oryza sativa ），经PCR检测，初步证实已将目的基因整合到受体植物的基因组中。一部分转基因T3代潮霉素抗性阳性植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani )和稻瘟病（Pyricularia oryzae）的抗性较非转化对照增强。RT-PCR表明抗病性植株为阳性，而不抗病的植株为阴性。将RT-PCR产物测序后，用BLAST软件分析序列可知，该序列为细菌几丁质酶基因核苷酸序列而不是植物几丁质酶基因的核苷酸序列。T4代转基因水稻的几丁质酶活力高于对照未转基因植株，表明转入的外源几丁质酶基因能正常表达。     

日本晴组培培养基的筛选及转稻瘟菌蛋白激发子基因植株的获得

采用B6、MS和NB三种培养基，以粳稻品种日本晴的成熟胚为受体材料进行组织培养，比较了三种培养基的效果。结果表明，在三种培养基中，NB培养基对愈伤组织的诱导效果最好，转化效率最高，最适合于日本晴成熟胚的组织培养。在此基础上，通过根癌农杆菌介导转化法将稻瘟菌蛋白激发子基因pemG1导入日本晴基因组，获得了转基因水稻植株。PCR、Northern blot和Western blot分别证实了pemG1基因的整合、转录和表达。遗传分析表明，外源基因在转基因日本晴后代中的分离符合3：1的理论比例。     

农杆菌介导籼稻转化体系的优化

以8个籼稻品种作材料,研究了携带抗稻瘟病基因Pi9片段的pCAMBIA1301质粒的根癌农杆菌EHA105转化籼稻幼胚愈伤组织的影响因素。结果表明,NB培养基适用于籼稻愈伤组织的诱导,共培养时间以3d为宜。40mg/L的潮霉素可用于籼稻愈伤组织的筛选,抗性愈伤率在69.4%~85.3%之间;抗性愈伤组织经分化培养,幼苗分化率在15.4%~47.4%;鉴于多数籼稻愈伤组织分化时对潮霉素特别敏感,因此分化培养基中不加潮霉素;但为了减少假阳性,生根培养基中分别用20mg/L和30mg/L的潮霉素对幼苗进行筛选。