植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros的构建及其在草莓上的验证

为了研究多基因互作,减少多次转化的不确定性,本研究在花青素合成调节基因del(delila)和ros(rosea1)的上下游分别引入CaMV 35S启动子和nos终止子,以pBI121-del和pCAMBIA1301-ros做中间载体,并利用BamHⅠ和BglⅡ产生相同4碱基末端的片段,在连接酶的作用下将CaMV 35S启动子分别驱动的del和ros基因构建在同一个植物表达载体pCAMBIA2301上,利用所构建的载体pCAMBIA2301-delros通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导的方法转化草莓(Fragaria ananassa Duch.),并进行PCR检测,获得转基因草莓。通过组织观察发现,转基因草莓的根和叶的颜色变成红紫色;实时RT-PCR分析表明,在转基因草莓中花青素合成的结构基因花色素合成酶(anthocyanidinsynthase,ANS)、查尔酮异构酶(chalcone-flavanone isomerase,CHI)、查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)、二羟黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)、黄烷酮-3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和类黄酮-3-O-葡糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glcosyl-transferase,UFGT)在转基因株系中的表达均上调,这也进一步证实通过该方法构建的植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros可以用来转化植物。本研究结果表明,植物表达载体pCAMBIA2301-del-ros成功构建,为多基因植物表达载体的构建提供了一种思路,也为在植物体内同时研究多个基因的互作提供借鉴。     

玉米Lc基因植物表达载体构建及菊花转化

Lc基因是从玉米中分离得到的与花青素合成相关的调节基因，它在多种植物中的异源表达可以增加花青素的含量。本研究对pBI121载体Gus基因后的终止子进行2次PCR扩增，在原Sac I酶切位点后添加了新的Sac I酶切位点，利用组织化学染色法检测，结果表明改造后的载体上的Gus基因能正常表达，终止子功能正常，载体改造成功。用改造的pBI121N构建了含有Lc基因的植物表达载体pBI121N-Lc，利用农杆菌介导法转化菊花叶盘，获得了19株生根抗性苗。通过提取抗性苗基因组总DNA，PCR扩增Lc基因和CaMv35S启动子获得了11个阳性株系，PCR结果表明Lc基因已经转入菊花中。同时，在己获得的转基因植株中发现7个株系的根系有变红的现象。     

农杆菌介导的木薯转基因研究初报

将米曲霉植酸酶基因phyA克隆于植物表达载体pB1121的CaMV35S启动子（P35s）下游,构建了含有P35s—phyA-TNOS表达盒的重组质粒pBI-phyA,并用电脉冲法将其导人大肠杆菌中。通过三亲接合将pBI—phyA质粒由大肠杆菌导入根癌农杆菌LBA4404菌株,获得带有phvA基因的根癌农杆菌工程菌株LBA4404／pBI-phyA。用LBA4404／pBI—phyA转化木薯外植体652个,在含100mg／L卡那霉素和250mg／L氨苄青霉素的MS分化培养基上诱导分化芽,获得24株抗卡那霉素转化苗。以转化苗和未转化植株的总DNA为模板,用phyA基因的同源序列为引物,进行聚合酶链式反应（PCR）,结果表明9株转化苗的PCR结果为阳性,初步证明目的基因phvA已经转入木薯中。     

通用型植物表达载体pCamE的构建及功能验证

为了探索通用型植物表达载体的快捷构建,本研究通过PCR克隆、酶切连接和PCR扩增获得CaMV 35S启动子序列及pUC19多克隆位点部分限制性内切酶位点和NOS终止子,构建成完整的表达组件,并将该组件插入pCAMBIA1300的多克隆位点,构建成通用型植物表达载体pCamE(GenBank登录号:JX841315)。pCamE表达组件的启动子上游、多克隆位点和终止子下游分别含有4、8和3个单拷贝限制性内切酶位点,利于外源基因的克隆和插入以及对载体启动子或终止子的修饰和更换。以绿色荧光蛋白基因(enhanced green fluorescent protein,eGFP)为报告基因,分别构建了表达载体pCam::GFP、pCam::SalGFP和pCam::DAHPS-GFP,转化洋葱(Allium cepa L.)表皮细胞和拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),绿色荧光蛋白(GFP)和融合蛋白DAHPS-GFP在洋葱表皮细胞中均成功稳定表达;在pCam::GFP转基因拟南芥株系的根、根尖、根毛、茎表皮毛、幼叶基部、叶柄微管组织和未成熟花药等组织均能观察到强烈的绿色荧光。表明,植物表达载体pCamE是可将不同目的基因与植物染色体整合并稳定遗传的通用型植物表达载体,不受外源片段大小及插入位点的影响,具有经济实用、适用广泛、操作简便和外源基因在转基因植物中遗传稳定且正常表达等特点。该载体可用于不同基因和不同功能表达载体的快捷构建,为植物的遗传转化和基因功能研究提供了新的通用型基因表达载体工具。     

番茄EBF2基因的克隆、亚细胞定位与遗传转化

为研究番茄EBF2基因的功能,利用RT-PCR技术从番茄果实cDNA中扩增了全长EBF2基因,将其与绿色荧光蛋白(GFP)构建成融合表达载体,在烟草原生质体中进行瞬时表达。结果表明,该基因定位于细胞核内。将该基因定向克隆到植物表达载体pCambia1301,构建成由组成型启动子CaMV35S启动的植物表达载体pCambia1301-EBF2,通过农杆菌介导方法转化MicroTom番茄。经PCR及GUS组织染色检测,外源基因已整合到番茄基因组中。     

木薯SBEI基因片段克隆及块根特异性反义表达载体的构建

为了抑制木薯支链淀粉的合成,提高直链淀粉含量,改变木薯淀粉结构,培育工业用燃料酒精型木薯品种,本研究利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEI的部分片段,对其进行序列分析表明与GenBank序列高度同源,同源性为99.22％;并以pBI121为基础,构建了以块根特异性表达启动子Sporamin驱动的SBEI基因反义结构的植物表达载体。     

植物miRNA编码小肽(miPEP)的研究进展

miRNA(microRNA)是一类长度在19~24nt的小分子RNA,参与动植物生长发育过程中的基因转录后表达调控。miPEP(microRNA-encoded peptide)是由miRNA初始转录物(primary miRNA,pri-miRNA)翻译生成的短肽。植物中的miPEP通常促进对应pri-miRNA的表达,从而增强miRNA对靶基因表达的调控。本文从miPEP的形成、生物学功能和调控机理三个方面对植物miPEP研究进展进行综述,同时也针对miPEP研究领域一些关注的问题进行讨论。     

苎麻纤维不同发育时期差异表达miRNAs的表达谱分析

miRNA在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究从苎麻纤维伸长期和胞壁加厚、端壁溶合期的中苎1号苎麻韧皮组织为材料的miRNA芯片中筛选出3个差异表达的miRNAs：miRl450、miRl56h和miRl72bl。利用半定量RT—PCR技术对3个差异表达miRNAs在4个苎麻纤维发育时期（苎麻纤维分生期,纤维伸长期,胞壁加厚端壁融合期和纤维成熟期）的韧皮组织以及花、叶、根和地下茎等组织和器官中的表达情况进行研究。结果表明供试的3个miRNA在苎麻纤维伸长期和胞壁加厚端壁融合期的表达量均为差异表达,进一步验证了芯片结果,其中mi1450在纤维成熟期表达量最高,在纤维伸长期的表达量最低;mi156h在花、地下茎、根和叶中的表达量显著高于4个苎麻纤维发育时期;mi172bl在纤维分生期的表达量最高,在花中的表达量最低。本研究建立了苎麻miRNA的茎环RT．PCR检测体系,为进一步研究miRNA在苎麻纤维发育过程中的作用奠定了基础。     

三倍体毛白杨PtDRG02基因启动子的瞬时表达分析

本研究利用PCR技术从三倍体毛白杨（（Populus tomentosaxP．bolleana）xP．tomentosa）基因组DNA中扩增获得抗病相关PtDRG02基因的一个启动子区（包括其下游5’端非编码区序列）,命名为Ptp01。以β-葡萄糖苷酸酶（舢）基因为报告基因,构建了PtDRG02基因启动子植物表达载体Ptp01／gus。以根癌农杆菌EHA105及LBA4404感受态细胞为受体,转化植物表达载体Ptp01／gus进行瞬时表达,并对启动子进行了功能活性分析,结果表明该启动子能够驱动gus报告基因在毛白杨叶片组织中表达,但表达强度弱于花椰菜花叶病毒（CaMV）35S启动子。     

吐鲁番黑羊黄体期和卵泡期卵巢microRNA差异表达分析

为研究微小RNA(micro RNA,miRNA)调控吐鲁番黑羊(Ovis aries)发情周期的机制,培育高繁殖力绵羊品种,本研究利用活体手术法分别采集3只吐鲁番黑羊卵泡期和黄体期的一侧卵巢,采用高通量测序获取miRNA数据并进行生物信息学分析,构建和分析吐鲁番黑羊卵巢miRNA在卵泡期和黄体期的表达谱及其差异表达,筛选两时期差异表达miRNA的靶基因进行基因功能注释(Gene Ontology,GO)和通路富集分析(Kyoto Encyclopedia Of Genes and Genomes,KEGG),利用qRT-PCR随机选择3个差异表达的miRNA进行表达水平的验证。获得了吐鲁番黑羊黄体期和卵泡期卵巢表达的已知miRNA 139个,其中126个在两个时期共表达,3个在黄体期特异表达,10个在卵泡期特异表达,并筛选出吐鲁番黑羊两个时期19个差异表达miRNA;GO和KEGG分析结果表明吐鲁番黑羊两个时期差异表达miRNA靶基因分别在抗原处理和提呈、内质网中蛋白质的处理、蛋白酶体、溶酶体和利什曼病5个通路中达到显著富集;qRT-PCR结果显示,选择的3个差异表达miRNA表达水平与测序结果一致。研究获得了吐鲁番黑羊黄体期和卵泡期卵巢组织中miRNA的表达谱,并筛选出差异表达的miRNA及其预测靶基因所参与的信号通路,为该品种后续的卵巢miRNA的研究提供基础资料。结合GO和KEGG分析结果推测差异表达miRNA是通过靶基因参与免疫、蛋白质加工相关通路调节吐鲁番黑羊的繁殖活动。     

MicroRNA调节豆科作物营养胁迫响应的研究进展

micorRNA (miRNA)是一类长度为20~24个核苷酸的非编码小RNA(small RNA,sRNA),在植物生长发育、 生物和非生物胁迫响应方面起十分重要作用。越来越多的证据表明,miRNA在植物适应养分胁迫方面起重要的调节作用。豆科植物是一类具有生物固氮能力的植物,为人类提供蛋白和食用油,显然土壤养分胁迫会抑制豆科作物生长发育而降低产量。过去数十年对于miRNA介导模式植物拟南芥和水稻养分胁迫响应的研究较多,但近年来有关豆科作物养分胁迫相关的miRNA报道在增加。近年研究结果表明,miRNA通过对靶基因的调节在豆科植物适应营养胁迫中起关键作用,如感受外界养分状态的改变及维持体内养分的动态平衡。本文综述了近年来miRNA介导豆科作物适应养分胁迫的研究进展,主要对磷、 氮、 硫、 铁、 铜、 钙等养分亏缺或毒害反应的调控,讨论了miRNA调节豆科作物适应养分胁迫的机理,并对今后豆科作物miRNA的研究做出了展望。     

青花菜BoCHS2基因的克隆、表达和反义载体的构建

根据前期的研究结果设计PCR引物,从青花菜(Brassica oleracea var.italica)叶片基因组DNA和cDNA中克隆到了查尔酮合成酶基因,定名为BoCHS2.BoCHS2的基因组DNA全长为1267bp,具一个长度为85bp的内含子,基因编码区全长为1182bp,编码393个氨基酸.基因序列已提交至...     

大熊猫生长激素基因Am-GH的表达载体构建及其表达研究

植物反应器生产药品成本低,具有改变传统制药方法的光明前景。本研究 以PCR法克隆的大熊猫生长激素基因Am-GH,构建了原核表达载体pEGX-AmGH和植物表达载体pCAMBIA13011-GH。pEGX-AmGH转化E. coli得到高效表达。pCAMBIA13011-GH通过根癌农杆菌GV3101的介导转化烟草无菌叶片外植体,经过四轮潮霉素(Hygromycin, Hyg)递增筛选,获得抗性植株。其中部分Hyg抗性植株经GUS和PCR检测为阳性。鉴定结果表明Am-GH 已成功整合到烟草基因组中。为进一步探讨大熊猫生长激素基因Am-GH在烟草中的表达奠定了基础。     

植物逆境microRNA的研究进展

MicroRNA（miRNA）在生物中广泛存在,在调控植物生长和发育方面起重要作用。多种非生物逆境会影响植物生长,不同逆境胁迫还会使植物相应的miRNA诱导或下调表达,有时一种miRNA会同时受几种逆境胁迫影响。本文综述了植物中参与温度、水分、盐、养分、氧化、ABA、重金属及其它非生物逆境胁迫的miRNA及其作用机制的研究进展。     

抗草甘膦EPSPS转基因棉花的研究

林敏教授课题组从具有草甘膦抗性的荧光假单胞菌G2中克隆了EPSP合酶基因aroAG2，根据aroAG2的氨基酸序列，按照双子叶植物偏爱密码子人工合成aroAG2M基因。我们利用aroAG2M基因和Impactvector1.4，构建了以菊花Rubisco启动子和叶绿体信号肽驱动aroAG2M基因高效表达的植物表达载体Pim1.4-epsps-plus，以农杆菌介导法转化烟草，转基因烟草经PCR和Southern检测，证明外源基因已整合到基因组中，转基因烟草具有草甘膦抗性。以花粉管通道法转化棉花，经草甘膦抗性筛选得到T1代转基因棉花3株，转基因棉花的PCR和Southern检测结果均为阳性，说明目的基因已通过花粉管通道法导入棉花。     

基于BLAST与比较基因组学方法计算鉴定青鳉鱼的microRNA前体

microRNA（miRNA）是一类长度为18～25 nt的单链小分子RNA。它可以调控基因的表达调控。通过与目标mRNA的特定位点的结合,从而抑制蛋白质的翻译或诱导该mRNA的降解。目前鱼类miRNA方面以斑马鱼miRNA的研究较多。为发掘另一种鱼类模式生物——青鳉鱼（Oryzias latipes,medeka）的miRNA,利用BLAST同源搜索方法与比较基因组学方法,并根据成熟miRNA的序列保守性以及miRNA前体（premiRNA）的二级结构的特征,对该模式生物的pre-miRNA进行了计算鉴定与分析。通过与miRBase19中已经发布的miRNA进行比较,在青鳉鱼基因组中共找到了56条新序列。设定miRNA基因间距的阈值为5000nt,新发现的与已知的pre-miRNA共形成31个基因簇。同时,这56条新发现的pre-miRNA可以划分到33个已知的基因家族中,并分析了新发现的、保守miRNA的靶标与功能。     

田菁茎瘤固氮根瘤菌在小麦体内的定殖及营养元素相关miRNA的表达

【目的】随着化肥过度使用引起的环境问题的出现,无公害农业的推广,以及新型肥料研究领域不断拓宽,微生物肥料,尤其是植物根际促生菌的研究成为近年来的热点。然而微生物肥料的增产机理还基本停留在作物农学性状的表观调查上,没有从分子水平进行研究。因此,本文用田菁茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans ORS571）侵染小麦,探索GFP-A.caulinodans在小麦幼苗组织中的分布与定殖规律以及营养元素相关miRNAs在小麦与A.caulinodans互作中的作用机制。【方法】使用A.caulinodans侵染小麦种子（品种为小偃22）,将接菌6 d后的小麦幼苗的根和接菌12 d后的叶制作玻片,利用激光共聚焦显微镜对样品进行逐层扫描,检测GFP-A.caulinodans在幼苗不同组织中的分布与定殖情况。同时,采集接菌后0 h、 6 h、 12 h、 24 h、 48 h、 72 h、 96 h的小麦幼根取样,用Trizol法提取总RNA。利用试剂盒进行加尾和反转录反应,将样品总RNA中的miRNA合成为cDNA,使用-tubulin作为内参基因,进行实时定量PCR反应,使用2-CT方法计算相对表达量。利用psRNATarget 在线软件,采用默认参数,对miRNA的靶基因进行预测。【结果】 1）激光共聚焦结果显示,GFP-A.caulinodans可定殖于根的表皮细胞、 细胞间隙、 根尖破损处和根毛,在根维管组织和叶片气孔部位,也发现有GFP-A.caulinodans存在。2）实时定量PCR分析结果表明,6条与营养元素代谢有关的miRNA表达发生变化,其中miR164、 miR167和miR827相对表达量呈现出先上调后下调的趋势,miR169 和miR398相对表达量也基本呈现出这一趋势。miR164、 miR167、 miR169和miR398的相对表达量在接菌12 h时上调至最高点,分别为对照的4.13、 2.84、 2.46和3.99倍; miR827相对表达量在接菌24 h时达到最高点,为对照的2.17倍。miR399相对表达量呈现出先下调后上调的趋势,在接菌24 h时降至最低点,为对照的0~21倍。3）通过靶基因预测,6条miRNA的靶基因分别编码了NAC1转录因子、 生长素响应因子、 HAP转录因子、 Cu/Zn 超氧化物歧化酶、 蛋白缀合酶PHO2和SPX-MFS亚家族蛋白。【结论】GFP-A.caulinodans能够从根毛和根尖破损处等部位进入小麦幼苗根部定殖,并可通过向上迁移到达叶片,在气孔处定殖。接种A.caulinodans可不同程度增加小麦根中响应氮素、 磷素、 微量元素的miRNAs相对表达量,增强小麦幼苗对营养元素的吸收和利用,促进小麦根的形态建成。     

Leafy启动子控制下5-烯醇式丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合酶基因(CP4EPSPS)的表达增强芽对草甘膦的抗性

抗草甘膦基因在转基因植物体内持续高效表达,不但增加植物代谢压力,有的甚至改变植物形态造成植物的生长发育畸形。为了减少转基因植株的代谢负担和能源浪费,从拟南芥菜(Arabidopsis thaliana)基因组中克隆了Leafy组织特异性启动子替代CaMV35S启动子,用其驱动改造后加二磷酸核酮糖羧化酶(rubisco)小亚基引导肽的5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合酶(CP4EPSPS)基因,同时调控报告基因gus的编码区构建植物表达载体p3300-Leafy-gus和p3300-Leafy-CP4EPSPS,嵌合基因经农杆菌(Agrobacterium)介导转化烟草。稳定表达后经GUS组织染色分析表明,Leafy驱动的gus表达仅局限在植物茎尖和幼叶部分,转基因植株成熟的叶片、茎部和根系均未能检测到GUS活性。草甘膦试验分析表明,Leafy驱动的CP4EPSPS的转基因植株幼芽部位有草甘膦抗性。结果表明,Leafy启动子驱动CP4EPSPS表达增强植株芽端对草甘膦的抗性。     

马铃薯Y病毒CP基因RNAi载体构建与干涉效果测定

RNA沉默（RNAi）介导的植物抗病毒研究是近年来引起广泛关注的一项植物抗病毒基因工程策略。马铃薯Y病毒（PVY）在世界范围内引起马铃薯、烟草等重要经济作物的病害,并且造成严重的经济损失。本文以PVY的外壳蛋白（CP）基因为模板扩增300bp和354bp两个片段,正向和反向分别插入植物表达载体pROKⅡ的35S启动子下游,从而构建了以PVY的CP基因为靶标的RNAi植物表达载体pROKY300,转入农杆菌EHA105中,以农杆菌渗入法在本氏烟中瞬时表达与wyCP同源的hairpin RNA。结果表明,瞬时表达的hairpin RNA有效干涉了PVY侵染。