转GsPPCK1基因苜蓿植株的获得及其耐碱性分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶激酶(phosphoenolpyruvate carboxylase kinase, PPCK)是一种钙不依赖的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)类蛋白激酶, 参与碳氮代谢等多个生物学过程, 然而其在碱胁迫反应中的作用尚未见报道。本研究在前期野生大豆碱胁迫基因表达谱数据基础上, 采用同源克隆的方法分离野生大豆(Glycine soja)PPCK1基因, 该基因与大豆(Glycine max) PPCK1基因(AY374445)具有99%的相似性, 被命名为GsPPCK1。在50 mmol L^–1 NaHCO₃ 胁迫处理3 h内, 根和叶中GsPPCK1基因上调表达, 属碱胁迫早期应答基因。通过农杆菌介导法对肇东苜蓿进行遗传转化, 并对RT-PCR阳性的超表达转基因株系进行耐碱性分析表明, 在100 mmol L^–1 NaHCO₃处理15 d后转基因株系生长状态良好, 而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡; 转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05), 而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05), 说明超量表达GsPPCK1基因增强了苜蓿的耐碱能力。以上结果表明, GsPPCK1参于植物耐碱胁迫反应过程, 在碱胁迫基因工程研究领域具有良好的理论和实际应用意义。     

转AtDREB2A基因苜蓿的耐碱性分析

对已获得的转基因苜蓿进行了RT-PCR检测,确定AtDREB2A基因已在转基因苜蓿中超量表达。并研究了转AtDREB2A基因苜蓿在碱胁迫(100mmol/L,pH8.5)下表型和生理生化指标的变化。结果表明,转AtDREB2A基因苜蓿的相对质膜透性及丙二醛含量显著低于野生型株系,株高、叶绿素及根系活力明显高于野生型株系,说明AtDREB2A基因的超量表达提高了转基因苜蓿的耐碱能力。     

碱胁迫相关基因GsWRKY15的克隆及其转基因苜蓿的耐碱性分析

WRKY蛋白属于锌指型转录调控因子,能够参与植物多种逆境响应。本研究利用前期野生大豆盐碱胁迫RNA-seq测序数据,从构建的碱胁迫基因调控网络中筛选并克隆到GsWRKY15基因。分析GsWRKY15在碱胁迫下野生大豆根中的表达模式,发现该基因受碱胁迫诱导显著上调表达,且在胁迫后1 h表达量最高。分析GsWRKY15基因在野生大豆各组织中的表达特异性,发现该基因在各组织中均有表达,花中表达量最高。采用根癌农杆菌侵染苜蓿子叶节方法,将GsWRKY15转化肇东苜蓿,获得39株抗性植株。通过PCR、Southern blot和RT-PCR方法分析抗性植株,获得了超量表达GsWRKY15基因的转基因株系并对其进行了耐碱性分析。在150 mmol L–1 Na HCO3处理2周后转基因苜蓿生长状态良好,而非转基因苜蓿出现萎蔫、变黄,甚至死亡;非转基因苜蓿的相对质膜透性和丙二醛含量显著高于转基因苜蓿,而叶绿素含量显著低于转基因苜蓿;同时分析碱胁迫下转基因植株中胁迫相关基因的表达模式,发现H+-Ppase、NADP-ME、KIN1、RD29A基因的表达量高于非转基因苜蓿。结果表明GsWRKY15基因的超量表达能够显著增强苜蓿的耐碱能力。     

转BADH基因苜蓿T-DNA侧翼序列分析及转化事件特异性分析

为了从分子水平上鉴别不同的转基因株系,以转BADH基因苜蓿的T₀代基因组DNA为模版,采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)方法分离其外源基因插入位点的侧翼序列,获得了B127株系的左翼序列和右翼序列,以及B125、B138、B295和B196株系的左翼序列。侧翼序列特征分析表明,有的T-DNA边界序列被删除,有的边界序列被保留,并填充了一段未知来源的核苷酸序列。根据侧翼序列中插入载体序列和紧邻插入序列的基因组序列特征,分别设计PCR扩增的上、下游引物,并对获得的42个转BADH株系分别进行左、右翼序列的扩增,结果表明,转基因植株B106、B125、B138、B157、B158、B289、B295、B305和B127具有相同的扩增条带,B203、B220、B223和B196具有相同的扩增条带,说明这些株系可能仅来源于2个转化事件。本研究建立的事件特异性检测方法可以准确地将不同的转化株系区别开来。     

转ipt-bar双价基因水稻植株抗衰老特性研究

采用农杆菌介导法将含有ipt基因和bar基因的双价表达元件导入籼稻R527及粳稻EY105.对转化植株进行PCR检测、RT-PCR鉴定及抗除草剂特性遗传分析,获得稳定遗传的转基因株系.转基因植株对除草剂草胺磷表现出良好抗性,分蘖数增加,植株矮化,生育后期叶片叶绿素含量及过氧化物酶活性高于对照,转基因植株茎叶衰老延缓,植株抗冷性提高,并稳定遗传至T4代.     

印度培育出转基因土豆蛋白质氨基酸含量更高

印度国家植物基因组研究所培育出一种转基因土豆,其蛋白质和氨基酸含量均明显高于普通土豆。     

大豆DNA导入引起大麦籽粒蛋白含量及氨基酸含量变异的遗传稳定性分析

采用花粉管通道法和两种不同压力基因枪法将大豆总DNA导入大麦，提高了大麦后代籽粒的蛋白质含量和必需氨基酸含量。四代大麦籽粒蛋白质含量追踪分析及第四代籽粒氨基酸含量分析结果表明，部分大麦籽粒的高蛋白含量及质量变异性状能够稳定遗传。本试验还分析比较了两种DNA导入法，采用基因枪法比花粉管通道法在保持后代高蛋白遗传稳定性方面效果更好。在两种不同压力基因枪处理中，1300psi压力处理比1500psi压力处理更适合大豆总DNA的导入。在本试验中我们还获得了两个高蛋白性状较稳定的穗行，它们的蛋白质平均含量分别比对照提高20．67％和17．99％。     

早稻氨基酸含量分析

分析了8个早稻品种的氨基酸含量及其组成。结果表明,在供试材料中,各种氨基酸含量高低顺序基本相似,都以谷氨酸最高;只有谷优150的丝氨酸与其它品种间差异显著;优Ⅰ316的亮氨酸与其它品种间差异极显著。赖氨酸和苏氨酸作为限制性氨基酸,在各品种间的差异并不显著。各种类氨基酸在8个供试材料组合差别不大。     

GsZFP1基因植物表达载体构建及对苜蓿的遗传转化

从野生大豆中获得的具有耐旱、耐冷特性的锌指转录因子GsZFP1基因,构建到以CaMV35S为启动子、E12为增强子的植物表达载体pCEOM中,以bar基因为筛选标记基因,通过农杆菌介导法将构建的植物表达载体转化苜蓿品种农菁1号的子叶节,用含0.5mg/L草丁磷的筛选培养基进行筛选,获得了70株抗性植株,用PCR检测得到20株bar基因阳性植株,将获得的转基因植株进行GsZFP1基因的RT-PCR鉴定,获得3株RT-PCR阳性植株。结果表明,GsZFP1基因在苜蓿中得到表达。     

野生大豆GsGST19基因的克隆及其转基因苜蓿的耐盐碱性分析

谷胱甘肽S-转移酶对植物抵御逆境胁迫和解除细胞毒素起着重要作用。本研究从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到GsGST19基因,将其转化苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对转基因苜蓿进行耐盐碱性分析。结果显示在正常培养条件下,转基因苜蓿株系19-4和19-9的GST酶活性分别是非转基因株系的1.52倍和1.49倍。在100 mmol L^–1 NaHCO₃处理14 d后转基因株系生长状态良好,而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05),而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05),说明超量表达GsGST19基因增强了苜蓿的耐盐碱能力。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

结缕草CBF基因的同源克隆及其转基因拟南芥的抗寒性验证

结缕草是优良的暖季型草坪草之一, 主要用于亚热带和热带地区的草坪种植。抗冷性是结缕草栽培范围的限制因子。本研究以日本最北部原产的结缕草品系为材料, 根据其他植物的已知的抗寒基因CBF序列, 通过同源克隆的方法获得结缕草中相对应的同源基因ZjCBF;根据和其他已报告的CBF序列的比对结果, 我们确定ZjCBF基因属于CBF转录因子家族基因中CBF1型基因。利用半定量PCR和实时定量PCR分析该基因在寒冷条件下的表达情况, 发现ZjCBF基因受冷胁迫的诱导, 在4℃处理6 h时表达量最高。在此基础上, 本研究构建了该基因的过表达载体, 并将其转化到拟南芥中, 通过低温冷处理实验发现, 不论是否经过冷驯化, 转基因ZjCBF的植株由于ZjCBF的过量表达都要比野生型植株抗寒性强。     

甘蓝型油菜BnADH3基因的克隆及转BnADH3拟南芥的耐淹性

利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜耐淹品系WR-4中克隆获得Bn ADH3基因,其完整开放阅读框为1137 bp。该基因编码379个氨基酸,与甘蓝Bo ADH3基因和拟南芥At ADH3基因高度同源,同源性分别达到96%和91%。利用定量RT-PCR检测Bn ADH3基因在油菜耐淹系WR-4和不耐淹系WR-24中的表达表明,在淹水处理下该基因表达受到一定的诱导,淹水处理6 h后表达开始上调,说明Bn ADH3基因在油菜耐淹机制中发挥作用;将其转化到模式生物拟南芥中,采用幼苗淹水3 d后去水处理,测定表明转基因株系叶片和根系中乙醇脱氢酶活性均高于野生型;生长4周和6周的拟南芥植株淹水3 d后的表型显示,Bn ADH3的表达可增强拟南芥对淹水胁迫的耐性,处理的T2代转基因幼苗大部分恢复,但野生型幼苗枯死;调查表明,淹水5 d后野生型植株的存活率为26.7%,转基因株系ADH33和ADH44的存活率分别为80.0%和66.7%。     

盐胁迫下金花菜和紫花苜蓿试管苗的转录组分析及其耐盐基因筛选

为筛选金花菜和紫花苜蓿的耐盐基因,本研究以盐胁迫下的金花菜(JHC)和紫花苜蓿(ZHMX)试管苗为试验材料进行转录组分析。结果表明：金花菜组和紫花苜蓿组差异基因数为26722,金花菜组vs紫花苜蓿组有15850个基因下调,有10872个基因上调。金花菜组和紫花苜蓿组差异基因KEGG富集显著的Pathways有核糖体、光合作用天线蛋白、糖酵解/糖异生、光合作用、苯丙烷生物合成等。金花菜组耐盐基因有碱性亮氨酸拉链43、NAC转录因子47、ABC转运A家族成员7、晚期胚胎发生丰富蛋白2、乙烯反应转录因子ERF110等基因;紫花苜蓿组耐盐基因有WRKY转录因子、蛋白TIFY 8、转录因子MYB13、核运输因子2A、低温盐响应蛋白等基因。本试验结果可为了解金花菜和紫花苜蓿的耐盐分子机制及选育金花菜和紫花苜蓿耐盐新品种提供理论依据。     

Differential Cl−/Salt Tolerance and NaCl‐Induced Alternations of Tissue and Cellular Ion Fluxes in Glycine max,Glycine soja and their Hybrid Seedlings

The salt‐sensitive Glycine max N23674 cultivar, the salt‐born Glycine soja BB52 population, and their hybrid 4076 strain (F₅) selected for salt tolerance generation by generation were used as the experimental materials in this study. First, the effects of NaCl stress on seed germination, tissue damage, and time‐course ionic absorption and transportation were compared. When qualitatively compared with seed germination appearance in culture dishes, and tissue damages on roots or leaves of seedlings, or quantitatively compared with the relative salt injury rate, the inhibition on N23674 was all the most remarkable. After the exposure of 140 mm NaCl for 1 h, 4 h, 8 h, 12 h, 2 days and 4 days, the content of Cl^? gradually increased in the roots and leaves of seedlings of BB52, 4076 and 23674. Interestingly, the extents of the Cl^? rise in roots of the three experimental soybean materials were BB52 > 4076 > N23674, whereas those in leaves were just on the contrary. Secondly, by using the scanning ion‐selective electrode technique (SIET), fluxes of Na⁺ and Cl^? in roots and protoplasts isolated from roots and leaves were also investigated among the three experimental soybean materials. After 140 mm NaCl stress for 2, 4 and 6 days, and when compared with N23674, slighter net Cl^? influxes were observed in root tissue and protoplasts of roots and leaves of BB52 and 4076 seedlings, especially at the cellular protoplast level. The results indicate that with regard to the ionic effect of NaCl stress, Cl^? was the main determinant salt ion for salt tolerance in G. soja, G. max and their hybrid, and the difference in their Cl^?/salt tolerance is mainly attributed to the capacity of Cl^? restriction to the plant above‐ground parts such as leaves.     

大赖草6-SFT基因的克隆及其转基因烟草抗旱和抗寒性分析

果聚糖合成酶(6-SFT)在植物抵御逆境胁迫中起重要作用。利用RACE结合RT-PCR技术从大赖草(Leymus racemosus中克隆到6-SFT基因,其完整开放阅读框为1863 bp,被命名为Lr-6-SFT (GenBank登录号KT387273),编码620个氨基酸,其推导氨基酸序列含有保守的果糖基转移酶结构域。氨基酸序列比对及进化树分析表明,大赖草6-SFT与华山新麦草、普通小麦、西尔斯山羊草和大麦6-SFT具有高度相似性。采用基因重组技术构建p1300-35SN-Lr-6-SFT表达载体,利用农杆菌介导法将该载体转入烟草品种W38中。对经过抗性筛选、PCR和RT-PCR验证的转基因植株进行抗旱和抗寒性鉴定,发现转基因植株与对照相比,抗旱和抗寒性明显增强;在逆境胁迫条件下,转基因植株的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸含量都显著高于对照,而丙二醛的含量显著低于对照。本研究表明,Lr-6-SFT基因是典型的GH32家族成员,, 2n= 4x = 28, NsNsXmXm)其表达能够提高烟草对干旱和寒冷胁迫的抗性。     

黄瓜种子含油量与耐低温性的关系

为研究黄瓜种子含油量与耐低温性的关系，摸索鉴定黄瓜耐低温性的方法。给予9504，9524，9507，9508，9512，9518，9521，9506，9511等9份不同来源的黄瓜材料白天12℃，晚上8℃的低温处理，每天光照7．5h，强度为30μmol／（m^2·s），约合2000lx，共处理14d，对耐寒性进行分级，并计算耐寒指数。测定种子含油量。发现两性状在材料间表现不同，经方差分析表明种子含油量、耐寒指数在材料间差异极显著，在区组间差异不显著，进一步进行相关分析表明种子含油量与苗期耐寒指数的相关系数为0．7700，达显著正相关，说明种子含油量与耐低温性的关系密切，可作为黄瓜耐低温性的间接鉴定指标之一。