转根癌农杆菌介导的AtNHX1基因马铃薯的获得

构建重组表达质粒pBI12135-GZ+AtNHX1（带有CaMV 35S启动子），通过农杆菌将其携带的液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（AtNHX）转化马铃薯栽培品种“甘农薯2号”试管薯薄片和“克新2号”茎段。经根癌农杆菌侵染和共培养后，用50 mg L^-1卡那霉素 +300 mg L^-1头孢霉素筛选抗性芽，试管薯薄片获得30株抗性植株，抗性植株再生率为37%；茎段未获得抗性植株。抗性植株的总DNA用AtNHX1基因的特异性引物进行PCR检测，结果27株为阳性，占90%。Southern杂交结果证实，外源基因多以双拷贝整合到马铃薯的基因组中。Northern杂交结果表明，转基因植株可以进行AtNHX1基因mRNA的正常转录，但植株间存在着转录量的差异。该研究为耐盐马铃薯的培育奠定了良好的基础。     

农杆菌介导的马铃薯试管薯遗转化体系的优化及反义class Ⅰ patatin基因的导入

用两个马铃薯栽培品种“鄂马铃薯3号”和“甘农薯2号”的试管薯为供体材料，建立了一种农杆菌介导的简单、快速和高效的遗传转化系统。在含有75mg／L卡那霉素的选择培养基上，2～3周可产生抗性芽，4～5周获得完整的转基因植株。筛选出了试管薯遗传转化的优化条件，特别是在再生培养基中加入2mg／L玉米素，两个品种的转化频率分别高达45．5％和43．9％。周期短(4～5周)、一步培养和转化频率高，使该转化体系能够广泛用于马铃薯转基因的研究。用含有反义class Ⅰ patatin基因的表达载体pBSAP转化两个品种，共获得120株卡那霉素抗性植株。PCR、PCR-Southern和Northern杂交分析证明，此反义基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中正常转录。反义基因的表达导致部分转基因植株的试管结薯株率和单株结薯数降低。结果表明，该class Ⅰ patatin基因可能参与了块茎形成的调控。     

影响农杆菌介导旱稻转化效率主要因素的研究

针对旱稻在基因工程中转化效率低这一难题,以4个旱稻品种为对象,对农杆菌介导的遗传转化的各个步骤进行了优化试验,结果表明NB(N6 macro elements;B5 micro elements and vitamins;proline 500 mg L^-1,L-Glutamine 500 mg L^-1,casamino acid 300 mg L^-1,sucrose 30 g L^-1,2,4- D 2 mg L^-1,agar 8 g L^-1,pH 5.8)培养基适合于旱稻愈伤组织诱导;AAM-AS (Na₂HPO₄·2H₂O 339.2 mg L^-1; KCl 2.95 g L^-1; MgSO₄·7H₂O 500 mg L^-1; CaCl₂ 114.4 mg L^-1; MnSO4·4H₂O 10 mg L^-1; H₃BO₃ 3 mg L^-1; ZnSO₄·7H₂O 2 mg L^-1; KI 0.75 mg L^-1; NaMO₄ 0.25 mg L^-1;CuSO₄·5H₂O 0.0387 mg L^-1;CoCl₂·6H₂O 0.025 mg L^-1; VB1 0.5 mg L-1;VB6 0.5 mg L^-1;烟酸0.5 mg L^-1;肌醇100 mg L^-1; 甘氨酸7.5 mg L^-1;精氨酸174 mg L^-1;谷氨酰铵876 mg L^-1; casamino acid 500 mg L^-1; 蔗糖68.5 g L^-1; 葡萄糖35 g L^-1; AS 200 µmol L^-1 pH 5.2)是农杆菌的最佳重悬液;对NPT(new plant type, NPT)这种侵染后易水渍化品种, 滤纸法共培养可将其抗性愈伤发生率提高15倍以上;筛选及分化前对抗性愈伤组织进行2 d的干燥培养可显著加快愈伤组织分化进程;在分化培养基中加入AgNO₃有助于提高分化率;而短期高浓度的CuSO₄处理可显著提高分化率。利用此体系获得了一大批PCR鉴定阳性的转基因株; Southern blot检测证明外源基因大多数以单拷贝形式整合在转基因植株中。     

农杆菌介导几种不同马铃薯外植体转化研究

以黄金薯微型薯和中薯8号微型薯,中薯8号无菌苗茎段和Desiree无菌苗茎段为外植体,利用根癌农杆菌介导FAD2基因转化马铃薯,并对影响转化因素进行优化。结果表明,转化植株经PCR检测分析,最终获得黄金薯微型薯阳性植株3株,转化效率为13.3%;中薯8号微型薯、中薯8号无菌苗茎段、Desiree无菌苗茎段各2株,转化效率分别为25%、15.4%、25%。确定FAD2基因已整合到马铃薯基因组中。用马铃薯茎段转化比用马铃薯微型薯转化效率高,且工作量和污染相对较少。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。     

农杆菌介导的马铃薯试管薯遗传转化体系的优化及反义class Ⅰ patatin基因的导入

用两个马铃薯栽培品种"鄂马铃薯3号"和"甘农薯2号"的试管薯为供体材料,建立了一种农杆菌介导的简单、快速和高效的遗传转化系统.在含有75 mg/L卡那霉素的选择培养基上,2～3周可产生抗性芽,4～5周获得完整的转基因植株.筛选出了试管薯遗传转化的优化条件,特别是在再生培养基中加入2 mg/L玉米素,两个品种的转化频率分别高达45.5     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。     

硫代硫酸银对二倍体马铃薯试管苗生长和生理特性的影响

植物组织培养中由于气体交换的限制, 培养器皿中常伴有乙烯积累, 影响植株形态建成和器官生长发育。以马铃薯二倍体品系HS66、ED13和DH401为试材, 研究不同浓度(0、1、2、4、8 mg L^-1)硫代硫酸银(STS)对试管苗生长和相关生理指标的影响。结果发现, 与培养基中不加STS相比, 附加1 mg L^-1 STS可增加试管苗叶面积和叶绿素含量, 抑制气生根的产生; 附加4 mg L^-1以上STS试管苗出现紫色色素沉积、叶片背面生成愈伤组织等畸形现象。试管苗可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量随STS浓度的增加呈先降后升的趋势, 在培养基中附加1 mg L^-1 STS时, 3个品系试管苗的可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量均下降; 附加2 mg L^-1 STS时, DH401可溶性蛋白和脯氨酸含量及HS66丙二醛含量反弹升高; 附加4 mg L^-1以上STS时, 3个品系试管苗的可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量均随STS浓度的增加而增加。上述结果说明, 低浓度STS可以缓解乙烯胁迫, 促进试管苗正常生长, 高浓度STS则造成试管苗生理及形态上的明显毒害。     

农杆菌介导的hIL-12基因转化马铃薯的研究

构建CaMv35S启动子驱动人白细胞介素12基因(hIL-12)的植物表达载体pBI121-hIL-12,通过三亲杂交法将重组载体导入根癌农杆菌菌株EHA105,农杆菌介导法转化马铃薯茎段,经卡那霉素抗性筛选,获得28株抗性植株。通过PCR检测,22株为阳性,从PCR阳性植株中随机选取5株,ELISA法检测茎和叶中hIL-12的表达量,其中2株与对照组相比有显著性差异(p<0.001),hIL-12的表达量分别为(3 714.0±48.8)pg/g和(3 465.0±185.0)pg/g,初步表明外源基因hIL-12已经整合进马铃薯基因组中并得到了表达,为进一步研究重组hIL-12的分离纯化和生物学活性奠定了试验基础。     

马铃薯微型薯外植体遗传转化体系的优化

以马铃薯品种黄麻子为试验材料,通过根癌农杆菌(Agrobacterium)介导法,将来自耐旱物种厚叶旋蒴苣苔的蓝铜蛋白类似基因BeBCP1导入马铃薯,同时对影响遗传转化的因素进行优化.结果表明:高效稳定的遗传转化体系培养基为Ms+zT 4.0mg/L+IAA 1.Omg/L,农杆茵茵液浓度OD600=θ.5,侵染5min,共培养2d,脱茵抗生素选用进口头孢噻肟钠150mg/L.获得35株抗性植株,PCR检测表明其中14株为阳性,其中6株Soutllem杂交呈阳性,证明脚BcBCP1基因已整合到马铃薯的基因组中.利用该体系,分别将抗病、抗虫和抗逆基因转入马铃薯品种东农303和克新13号中,抗性出芽率平均达到119.8%,遗传转化率平均达55.3%.     

紫花苜蓿Na+/H+ 逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 利用反转录PCR方法分离了NHX1全长cDNA(命名为MsNHX1)。Southern杂交结果表明, 在紫花苜蓿中存在一个小的液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因家族。序列分析表明, 该基因所编码的蛋白与拟南芥、水稻和棉花中液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白具有较高的同源性。在洋葱表皮细胞中瞬时表达MsNHX1-GFP融合基因的结果表明, MsNHX1定位在液泡膜上。Northern杂交发现该基因的表达受高浓度NaCl诱导。MsNHX1在盐敏感酵母突变体中表达可以提高转化子对NaCl的耐受性, 说明MsNHX1具有转运Na⁺的功能。在拟南芥中表达MsNHX1能显著提高植株耐受盐胁迫的能力; 而且在受到盐胁迫时, 转基因植株比野生型的渗透调节能力更强, 生物膜受破坏程度降低, 光合能力增强。以上研究结果表明MsNHX1是一个液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白, 在植物耐受盐胁迫过程中起重要作用。     

玉米种子萌发过程中Na+、K+和Ca2+含量变化与耐盐性的关系

玉米耐盐品种登海9号和盐敏感品种浚单18在含0、50、100、150和200 mmol L^-1 NaCl的营养液中萌发生长, 采用等离子质谱分别测定其萌动种子种皮、胚、胚乳和幼苗根、根颈、叶中Na⁺、K⁺、Ca²⁺的含量。结果表明, 随着培养液中NaCl浓度的增加, 玉米体内Na⁺含量逐渐升高, 在幼苗中表现地下部(根和根颈)显著高于地上部(叶); 在萌动种子中, 胚中Na⁺积累量显著高于种皮和胚乳。根系积累Na⁺能力较强, 胚拒Na⁺能力较弱, 种皮具有一定的Na⁺累积能力。随NaCl浓度的增加, K⁺和Ca²⁺含量逐渐降低, 尤其是Ca²⁺含量急剧减少, 达38.4%~55.9%(登海9号)和65.6%~78.2%(浚单18)。玉米根、根颈、种皮的Na⁺积累能力、叶的拒Na+能力和幼苗选择吸收Ca²⁺的能力可能与品种耐盐性有关。     

玉米阳离子/质子逆向转运蛋白ZmNHX7的功能鉴定

植物阳离子/质子逆向转运蛋白可以维持细胞内的离子平衡,在抵御离子毒害过程中发挥重要作用。本研究克隆了一个编码玉米阳离子/质子逆向转运蛋白的基因,命名为ZmNHX7。该基因编码序列(codingsequence,CDS)全长3411 bp,编码一条含1136个氨基酸的多肽链。ZmNHX7基因在玉米各组织部位均有表达,在V7 (第7片叶完全展开)时期的根和茎中表达量较高。在NaCl与LiCl的胁迫条件下,该基因表达量上调。系统进化树分析将ZmNHX7与拟南芥质膜阳离子/质子逆向转运蛋白AtNHX7和AtNHX8归为一类,亚细胞定位结果表明该蛋白定位于细胞膜和核膜上。将ZmNHX7基因转入拟南芥T-DNA插入突变体中,转基因互补株系可以恢复该突变体对Li+的耐受性。这些结果表明, ZmNHX7编码一个玉米质膜阳离子/质子逆向转运蛋白,在缓解Li+对植物的毒害和维持细胞内的离子平衡等方面发挥重要作用。     

AtNHX1基因转化番茄及其耐盐碱性分析

高盐是限制作物生长发育和产量最严重的非生物胁迫之一,提高作物的耐盐性已成为一个日益紧迫的研究课题。将含有AtNHX1基因的表达载体pFYC-AtNHX1和含有bar基因的质粒pCAMBIA3300等量混合,采用花粉管通道法共转化番茄。经PPT抗性筛选后,PCR扩增获得12株导入了AtNHX1基因的番茄植株,Southern杂交分析表明该基因已经整合到番茄基因组中,通过RT-PCR检测到了AtNHX1基因的表达。在150 mmol/L NaCl处理下,转基因植株T1代对NaCl耐性显著增强。对转AtNHX1基因番茄T2代进行80 mmol/L碱性盐NaHCO（3pH 8.25）胁迫,以此评价转AtNHX1基因番茄对碳酸盐的耐受性。叶片相对电导率检测结果表明,AtNHX1基因的导入确实提高了番茄对碱性盐NaHCO3的耐受性。培育并栽种转AtNHX1基因的耐盐碱番茄将会降低盐渍化环境对番茄生长发育的影响。     

HgCl2短时处理对蚕豆叶片光合作用的效应

以不同浓度HgCl₂溶液涂抹蚕豆(Vicia faba L.)叶片30 min后, 测定进入叶片组织的汞含量、叶片的气体交换和叶绿素荧光。随着外施HgCl2溶液浓度的增大, 进入叶片组织的汞含量增加。当HgCl₂溶液浓度高于10 mg L^-1时, 处理显著抑制蚕豆叶片的净光合速率(P_n)和表观光合量子效率(AQY), 且随着浓度增加, 抑制程度也加强。同时, HgCl₂溶液处理能够显著降低PSⅡ光量子产量(DF/ F_m’)和表观光合电子传递速率(ETR), 增加叶片的叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)。 结果表明, 低浓度HgCl₂短时间处理导致蚕豆叶片P_n降低的主要原因是由于HgCl₂抑制了光合电子传递过程。     

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。     

普通菜豆PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答

为了探索逆境条件下脯氨酸积累的分子遗传机理, 改善作物的抗逆能力, 应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和水杨酸法分别检测干旱、高盐(200 mmol L^-1 NaCl)和冷(4℃)胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中脯氨酸合成酶基因PvP5CS2表达量和脯氨酸含量的变化。结果显示, 3种胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中PvP5CS2的转录水平快速上升, 干旱处理4 d, 叶中PvP5CS2表达量达到最大值; 高盐处理下, 叶和根中PvP5CS2的表达高峰分别出现在2 h和6 h; 冷胁迫下, 叶和根中的表达高峰都出现在2 h; 随着胁迫时间的延长, PvP5CS2基因的转录水平逐渐下降。普通菜豆在逆境胁迫下, 幼苗叶和根中脯氨酸大量积累, 积累高峰出现在PvP5CS2基因表达高峰之后。这些结果说明, PvP5CS2基因的表达受干旱、高盐和冷胁迫诱导, 脯氨酸积累受PvP5CS2基因转录水平的调控。PvP5CS2基因在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示PvP5CS2蛋白定位在细胞核和膜上。     

丽格海棠叶片光合特性及其与生长环境研究

运用LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了温室栽培条件下丽格海棠的光合特性。结果表明：叶片净光合速率的日变化呈双峰型,有明显的“光合午休”现象。丽格海棠的光饱和点约为327μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约为28.3μmol·m^-2·s^-1;CO₂饱和点约为1200μl·L^-1,补偿点约为60~70μl·L^-1,对高温(>25℃)的反应敏感。     

甘薯IbCAF1基因的克隆及耐盐性、抗旱性鉴定

CAF1 (CCR4-associated factor 1) gene plays an important role in plant development and disease resistance. In this study, the IbCAF1 gene of sweetpotato was cloned according to the EST sequence. The ORF of IbCAF1 was 846 bp, encoding 281 amino acids, with a molecular weight of 32.13 kD and an isoelectric point of 4.83. The results of amino acid sequence alignment and phylogenetic tree analysis showed that IbCAF1 had higher homology with ItlCAF1, a homologous protein of Ipomoea triloba (2x), and the homology was 96.8%. IbCAF1 gene was induced and expressed by NaCl, PEG, ABA, and H₂O₂. The IbCAF1 gene was transferred into tobacco by Agrobacterium tumefaciens mediated transformation. The overexpression of IbCAF1 gene significantly improved the salt and drought tolerance of transgenic tobacco plants. After 200 mmol L ^-1NaCl and 10% PEG-6000 treatments, the transgenic tobacco plants showed significant upregulation of the genes involved in ROS scavenging system and proline biosynthesis related genes, significant increase of SOD activity, POD activity and proline content and significant decrease of H₂O₂ and malondialdehyde contents. These results demonstrate that the IbCAF1 gene could improve salt and drought tolerance in transgenic tobacco. This study will lay a foundation on salt and drought tolerance gene engineering of IbCAF1 gene in sweetpotato for the following research.     

过表达谷子液泡H~+-ATPase E亚基基因在拟南芥中的耐盐性

V-H+-ATPase在植物生长、发育和胁迫响应等生物学过程中发挥重要作用。本研究通过序列比对,从谷子中克隆到V-H+-ATPase E亚基基因Si VHA-E。进化树分析显示,Si VHA-E基因在进化上属于E1/E3亚族,与玉米V-H+-ATPase E亚基基因Zm VHA-EL亲缘关系较近。表达谱分析结果显示,Si VHA-E在高盐、茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)处理下表达上调,在低温和低氮处理下表达下调。亚细胞定位分析表明Si VHA-E定位于液泡膜上。遗传转化拟南芥的耐盐性鉴定表明,在盐处理条件下,转基因株系的种子萌发率、幼苗主根长、植株鲜重及存活率显著高于野生型的。与野生型拟南芥植株相比,Si VHA-E过表达植株体内Na+含量减少,体内相对含水量提高。此外,ABA萌发试验结果显示,在种子萌发后期,Si VHA-E过表达植株对ABA更加敏感。研究表明,谷子Si VHA-E可以显著提高拟南芥耐盐性,这可能与其正向调控ABA信号途径以及减少植株体内Na+积累和水分散失有关。