应用Gibson Assembly方法构建植物表达载体

【目的】构建方便快捷的植物表达载体.【方法】应用Isothermal in vitro recombination system or"Gibson Assembly"方法设计包含片段间20~25 bp互补重叠序列的引物,通过PCR扩增出带有首尾重叠的目的 DNA片段,可将1个或多个片段和线性化的载体一步组装成表达载体.【结果和结论】利用该方法快速构建了多个水稻基因的全长以及部分缺失编码区表达载体.此外,还通过对Gibson Assembly连接产物进行PCR扩增后再连接到载体,提高多DNA片段组装的效率.本方法不受目的片段内部限制性酶切位点的限制,可广泛应用于各种载体的构建.     

家稗Pdk基因叶片特异性表达载体的构建及农杆菌的导入

【研究目的】构建含家稗Pdk基因的叶片特异性表达载体;【方法】通过PstI和SalI单酶切分别从质粒pRGN及pUCm-Pdk上获得Rubisco小亚基启动子和Pdk基因,将其连入表达载体pCAMBI1301,并通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌EHA105;【结果】构建了由Rubisco小亚基启动子调控的Pdk基因植物表达载体p1301-Prbs-Pdk,选择标记基因为Hpt(潮霉素磷酸转移酶基因),经酶切和PCR鉴定,表达载体已成功导入农杆菌EHA105中;【结论】丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)是C4光合途径中的关键光合酶,本实验中构建了含有rbcs启动子的适于单子叶植物转化的Pdk基因表达载体,为提高转基因植物光合效率奠定了基础。     

A/O型FMDV多抗原表位融合基因植物表达载体构建及转化柱花草的研究

【目的】获得含有A/O型FMDV多抗原表位融合基因4种不同组合的转基因柱花草植株。【方法】用限制性内切酶Xba I和Sac I双酶切4个中间载体和质粒pBI121,回收连接后获得4个重组植物表达载体(pBI-xsB/xs T/xsBT/xsBTT)及相应农杆菌工程菌株,利用农杆菌介导法转化热研2号柱花草(Stylosanthes guianensis cv.ReyanⅡ)子叶叶盘。采用卡那霉素筛选,特异引物和转基因检测引物进行PCR及RT-PCR检测不同组合多抗原表位融合基因的转录情况。【结果】获得36株抗性转化株,经PCR检测有16株为阳性,RT-PCR检测后有11株为阳性,表明4种组合多抗原表位融合基因在转基因植株中获得转录。【结论】此研究为进一步揭示同型与异型FMDV之间多抗原表位基因不同融合方式的免疫原性和免疫效果奠定了研究基础。     

一步法快速构建长片段RNAi发夹的载体

利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术可以进行基因功能研究以及作物遗传改良,但常规构建RNAi载体方法费时费力.本研究报道了一种基于USER酶一步法快速构建RNAi发夹结构的载体2301/RNAi/OS及其应用方法,操作简便,省时省力.与已报道的利用酶切连接、Gateway兼容的同源重组或PCR直接连接等构建RNAi载体相比,该载体不需要酶切片段,片段扩增完成后即可与制备好的线性化载体进行反应,缩短操作流程和时间,提高成功率;该载体对插入片段的酶切位点和长度没有要求,理论上任何位置和长度的片段均可进入2301/RNAi/OS载体中,尤其是长片段RNAi的构建.本试验以本氏烟(Nicotiana benthamiana)PDS(Phytoene desaturase)基因为例,利用农杆菌介导的瞬时表达体系验证了该RNAi能够在植物体内有效地实现基因沉默.该载体以新霉素磷酸转移酶基因(NPTII)作为筛选标记基因,可以利用卡那霉素(Kanamycin)和G418(Geneticin)等抗生素筛选转基因阳性植株,适合单子叶和双子叶植物的遗传转化.     

猪瘟病毒E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点整合载体的构建

 【目的】构建猪瘟病毒主要抗原E2基因在百脉根叶绿体基因组中定点转化载体，为百脉根叶绿体的转化及用叶绿体生产动物可直接食用疫苗奠定基础。【方法】通过用BLAST、DNAMAN等分子生物学分析软件对百脉根叶绿体基因组序列进行分析选定同源重组片段，采用PCR、分子克隆技术进行载体构建和鉴定。【结果】在百脉根叶绿体基因组中选择合适的外源基因整合位点，设计引物用PCR扩增叶绿体同源片段，将同源片段克隆后，构建百脉根特异的叶绿体转化载体；构建的百脉根叶绿体定点转化载体pAKE2以扩增的1.35 kb psbA 和1.5 kb trnK两段相邻叶绿体 DNA为定点整合外源基因的同源重组片段，包含以叶绿体基因特异强启动子Prrn和终止子TpsbA为调控序列的E2基因表达盒和aadA壮观霉素抗性基因表达盒。【结论】经PCR和酶切验证，所构建的转化载体符合预期设计。叶绿体转化及后续工作目前正在进行之中。     

大豆BBi基因ihpRNA种子特异性表达载体的构建

【目的】构建具有大豆蛋白酶抑制剂BBi基因反向重复结构的ihpRNA种子特异性表达载体,并将其转入根癌农杆菌中,为大豆品质改良奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆大豆蛋白酶抑制剂BBi基因的正义和反义片段、大豆种子特异性启动子7αP和作为内含子的GFP基因片段,分别连入克隆载体pMD18-T Vector中。然后根据植物中ihpRNA原理,以植物表达载体pCAMBIA1301为基础,将组成RNAi载体的4个目的片段分别连入其中,然后利用冻融法转化根癌农杆菌,并进行PCR鉴定。【结果】PCR扩增得到组成RNAi载体的4个目的片段,分别构建成重组克隆载体和ihpRNA种子特异性表达载体p7αP-GFP-BBiS,并转化得到含有p7αP-GFP-BBiS的农杆菌EHA101和EHA105。【结论】成功构建了具有BBi基因反向重复结构的ihpRNA种子特异性表达载体p7αP-GFP-BBiS,BBi基因的ihpRNA表达框架成功转入到农杆菌中。     

加工番茄PG基因片段的cDNA克隆及表达载体构建

从加工番茄红熟果实中提取总RNA,根据已发表的多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因的序列设计合成一对特异引物,经过反转录PCR,扩增出一条697bp的目的片段。通过TA克隆,把它连接到pMD18-T vector上,测序鉴定其正确性。扩增片段经Sal I和Sma I双酶切插入到表达载体pBinAR CaMV 35S启动子和OCS终止子之间,用M13测序引物和目的片段引物进行PCR扩增鉴定,构建成含有PG基因片段的反义表达载体pBinAR-aPG,为进一步对加工番茄的遗传转化奠定了基础。     

甘蓝型油菜透明种皮12（TT12）基因家族反义抑制植物表达载体的构建

【研究目的】构建一个同时反义共抑制甘蓝型油菜(Brassica napus)透明种皮12基因家族(BnTT12)转录的植物表达载体。【方法】通过PCR扩增得到BnTT12家族一段503bp的特异保守片段TT12A,通过亚克隆整合到中间载体pCambia2301G,构建TT12反义植物表达载体pCambi-a2301G-TT12A。采用液氮冻融法将其转化到根癌农杆菌。【结果】经过PCR鉴定、酶切鉴定和DNA测序证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌LBA4404菌株中形成TT12反义表达载体的工程菌株。【结论】pCambia2301G-TT12A的成功构建为利用此反义载体通过遗传转化获得转基因新型黄籽油菜和进一步探明TT12基因在甘蓝型油菜种皮色素合成途径中的分子生物学机理奠定了基础。     

基于无缝克隆方法构建毛木耳多功能纤维素酶基因农杆菌转化载体

【目的】构建毛木耳农杆菌介导转化双元表达载体,为毛木耳后续多功能纤维素酶基因Mfc转化研究奠定基础。【方法】通过EcoR I酶切p PK2质粒并回收大片段,应用实验设计引物分别对扩增毛木耳Gpd启动子、Mfcsg基因、intron、Hpt基因,通过无缝克隆方法,将p PK2质粒大片段与表达序列同源组装,分别构建农杆菌转化载体pAKMFC、pAKIMFC。【结果】测序验证发现各个元件都已在改造后的载体中进行了正确组装,符合实验预期。【结论】本实验通过毛木耳Gpd启动子、Mfcsg、Hpt潮霉素B抗性基因和终止子组装,构建形成了能够应用于毛木耳农杆菌介导转化的多功能纤维素酶基因双元表达质粒p AKMFC和p AKIMFC,为多功能纤维素酶Mfcsg基因转化增强毛木耳纤维素降解能力奠定了基础。     

水葫芦肌动蛋白基因片段的克隆及序列分析

利用植物肌动蛋白保守片段设计简并引物,通过RT-PCR 扩增出水葫芦肌动蛋白基因片段并连接到 pMD19-T 载体,转化E. coli,测序。序列分析结果表明,该序列与油棕、小“果蕉等植物的相似性程度达到85%以上, 分子进化分析水葫芦肌动蛋白基因序列与油棕、小“果蕉等单子叶植物亲缘关系较近,但并没有与某些植物的肌动 蛋白很好地聚成一类。本研究所克隆得到的水葫芦肌动蛋白基因序列能够为进一步研究水葫芦其他基因的表达提 供内标。     

小鼠Nanog基因原核表达载体的构建及表达

【目的】构建小鼠Nanog基因原核表达载体并进行表达，以期得到大量GST融合蛋白。【方法】根据GeneBank中的Nanog序列及pGEX-KG中的多克隆位点设计引物，以含有Nanog基因片段的pNA992重组质粒为模板，经PCR扩增出918 bp的DNA片段。将所得片段与pGEX-KG载体连接，转化TGⅠ大肠杆菌，筛选阳性克隆，其扩增片段测序结果与原序列一致，表明原核表达载体pGEX-KG-Nanog已构建成功。提取pGEX-KG-Nanog质粒转化到BL21（DE3）表达菌株中，经IPTG诱导后收集菌体进行SDS-PAGE电泳鉴定，并优化其表达条件。【结果】在大肠杆菌中获得Nanog基因融合表达，主要以包涵体形式存在；融合蛋白的分子量为63 kD；以IPTG终浓度为0.8 mmol•L-1，诱导5 h后融合蛋白产量最高。【结论】小鼠Nanog基因在大肠杆菌中获得了高效表达，为今后Nanog蛋白的多克隆抗体制备奠定基础。     

玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因 StPKS 功能分析

 【目的】利用RNA干扰技术初步探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因（StPKS）的功能。【方法】本试验将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSilent-1载体中,构建StPKS基因的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2。通过聚乙二醇介导的方法转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体,利用潮霉素筛选得到转化子,采用半定量RT-PCR方法分析转化子StPKS基因的表达情况,显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异。【结果】本研究构建的StPKS基因RNA干扰载体对沉默该基因表达是有效的,经潮霉素抗性筛选,得到了30株阳性转化子,对其中5株黑色素积累下降、菌落颜色变浅的转化子进行了半定量PCR分析发现,5株转化子的StPKS基因表达量均有所下降;显微观察发现5株转化子的菌丝形态很不规则,发生了膨大、变形、分枝等现象。【结论】StPKS基因在DHN黑色素合成途径中起作用,其表达量下降会减少黑色素的产生,试验同时发现该基因与菌丝形态密切相关。     

猪传染性胃肠炎病毒S基因A抗原位点的克隆及原核表达载体的构建

 【研究目的】对猪传染性胃肠炎病毒S基因A抗原位点进行克隆和原核表达载体的构建。【方法】参考GenBank上公布的TGEV S基因A抗原位点序列,应用Primer6.0设计一对含酶切位点的引物,用于RT-PCR扩增A抗原位点目的片段,将扩增产物连接于paesy-T克隆载体上构建克隆载体,用EcoR I和Xhol I对表达载体PET-32a（+）和重组质粒进行酶切,将酶切产物亚克隆至PET-32a（+）多克隆位点上,连接、转化至BL21(DE3),构建A位点的原核表达载体,并对阳性重组质粒进行酶切、PCR和测序鉴定。【结果】所扩增的目的片段的大小为534bp,与原核表达载体连接后,经核苷酸及推导的氨基酸序列分析表明,该基因与其它猪传染性胃肠炎病毒相应基因具有很高的同源性,说明成功地构建了TGEV S 基因A抗原位点的原核表达载体。【结论】TGEV S 基因A抗原位点原核表达载体的成功构建,填补了中国国内单独针对此位点进行研究的空白,也为TGEV诊断方法的建立提供良好的技术基础。     

利用Cre/lox定位重组系统获得无选择标记GFP转基因烟草

【目的】利用Cre/lox系统具有的特异重组特性,以绿色荧光蛋白GFP为目的基因,获得无选择标记的GFP转基因烟草。【方法】将Bar基因表达盒置于两个同向lox位点之间并与GFP基因表达盒融合后获得相应植物表达载体,转化烟草后获得抗除草剂Basta的GFP转基因植株。GFP转基因植株叶盘二次转化导入重组酶Cre基因后,实现与GFP基因连锁的Bar基因表达盒剔除,剔除Bar基因的植株开花后自交使重组酶Cre基因分离,获得无选择标记的GFP转基因烟草。【结果】将含Bar基因表达盒以及GFP基因表达盒的植物表达载体转化烟草Wisconsin 38后获得了抗除草剂Basta以及GFP荧光表达的转基因植株。随机抽取5株转基因植株二次转化导入Cre基因,所获得的再生植株叶盘进行Basta的抗性检测,绝大多数单株对应叶盘在含8 mg•L-1 PPT（phosphinothricin）的筛选培养基上无法再生死亡,删除效率在76%～100%。对Bar基因删除后区域片段进行克隆测序分析显示,Bar基因表达盒已经被精确删除。Bar基因删除植株开花后自交,获得的自交后代进行NPTⅡ抗性检测,NPTⅡ敏感植株分子检测显示均只含有GFP基因。【结论】利用Cre/lox系统获得烟草无选择标记的转基因植物是稳定可行的,可广泛应用于其它无选择标记转基因植物的培育。     

小立碗藓PpCASLUU3基因敲除载体的构建

【目的】为探明PpCASLUU3是否参与灰霉菌引起的小立碗藓中类过敏反应,构建PpCASLUU3-PTN182敲除载体,对早期登陆植物防卫防御的进化提供依据。【方法】根据同源重组的原理,以小立碗藓基因组DNA为模板,利用Primer 5设计的引物,扩增得到小立碗藓PpCASLUU3基因的上、下游同源臂基因片段。将上下游同源臂基因分别克隆到pMD-19T上,测序验证,使用EcoR I、EcoR V酶切含上游目的基因的pMD-19T获得上游目的基因片段,使用BamH I、Sma I酶切含下游目的基因的pMD-19T获得下游目的基因片段,同时酶切PTN182载体,经T_4-DNA连接酶连接,转入大肠杆菌感受态,筛选出阳性克隆,采用相同的方法,将下游臂连入PpCASLUU3.1-PTN182载体。【结果】经PCR检测、酶切验证,获得了完整的PpCASLUU3.1-PTN182-PpCASLUU3.2敲除载体。经测序分析,插入序列PpCASLUU3.1和PpCASLUU3.2与未插入前相似度分别为100%和99.63%。【结论】PpCASLUU3-PTN182敲除载体构建成功。     

转VEGF165基因红花的研究

【目的】构建转血管内皮生长因子165(VEGF165)基因的红花,为利用植物生物反应器规模化生产VEGF165奠定基础。【方法】采用PCR方法,克隆获得植物偏好性的VEGF165基因,将其与pOP质粒连接,构建重组质粒pOP-VEGF165,对其进行NcoⅠ和HindⅢ双酶切及PCR鉴定。采用冻融法将质粒pOP-VEGF165转入根癌农杆菌EHA105中,通过农杆菌介导获得转化红花植株,经PCR鉴定得到转基因红花阳性植株。【结果】克隆获得了495bp的VEGF165基因片段,并成功构建了植物特异表达载体pOP-VEGF165,用其转化红花子叶后,共获得了8株转基因红花植株,其中2株鉴定为阳性。【结论】获得了转VEGF165基因的红花株系。     

CRISPR-Cas9技术敲除甜瓜eIF4E基因表达载体的构建

【目的】构建甜瓜eIF4E基因的CRISPR-Cas9植物基因编辑系统的gRNA 表达载体。为研究eIF4E基因功能奠定基础。【方法】以新疆主栽甜瓜皇后为材料,在eIF4E基因的第一个外显子区设计gRNA引物,以载体pP1C.4为模板,扩增获得sgRNA克隆框,使用EcoR I、Xba I双酶切pP1C.4载体,利用DNA重组酶构建重组载体pP1C.4-eIF4E。【结果】经菌落PCR检测和测序,gRNA 已经成功连接到植物基因敲除载体pP1C.4。【结论】构建了植物基因敲除载体pP1C.4-eIF4E,pP1C.4-eIF4E能对eIF4E基因进行定向编辑。     

抗草甘膦与磷高效吸收基因双价表达载体的构建及对甘蓝型油菜的遗传转化

【目的】甘蓝型油菜是产油效率较高的油料作物,在其生长过程中往往伴随着土壤环境中磷素匮乏及杂草胁迫,严重影响着最终产量和品质.因此,同时解决有效磷匮乏及草害问题已经成为目前油菜研究的重要方向.【方法】采用PCR法克隆得到了与草甘膦抗性(eCTP和EPSPS)和磷高效吸收(Pht1;2和phyA)的相关目的基因,随后构建了双价植物表达载体,通过农杆菌介导法转化甘蓝型油菜,对转化植株进行PCR检测筛选,并通过qRT-PCR法对筛选的阳性植株内目的基因的表达进行定量分析.【结果】将PCR扩增得到的片段经琼脂糖凝胶电泳检测,结果符合预期.测序结果也与GenBank注册序列同源性高度一致,可用于后续试验.对转基因油菜进行草甘膦抗性筛选和PCR扩增检测,共获得5株转基因阳性植株.实时荧光定量结果发现转基因阳性植株内phyA和EPSPS基因的表达量均较对照植株有显著提高.【结论】本研究成功构建了抗草甘膦和磷高效吸收基因双价植物表达载体,获得的转基因阳性植株同时兼具草甘膦抗性及磷素高效吸收利用的特性,为培育甘蓝型油菜优良种质资源提供了理论依据.     

油菜菌核病菌激发子基因SsXYN克隆及表达载体构建

以核盘菌菌株NGA4提取的总RNA为模版,利用RT-PCR技术扩增获得SsXYN基因的全长cDNA片段,将其克隆到pMD19-T载体上,菌落PCR、酶切鉴定和cDNA测序结果表明成功克隆了核盘菌SsXYN基因。从pMD19-T:SsXYN载体上,用BamH I和Sal I双酶切切下目的基因片段,将该基因片段连接到原核表达载体pET32a中。菌落PCR和酶切鉴定结果显示成功构建了表达载体pET32a:SsXYN。利用热击法将该重组表达载体导入大肠杆菌BL21,获得携带SsXYN基因的大肠杆菌菌株,为进一步研究激发子诱发植物抗病性机理奠定了基础。     

含铁蛋白FAO1融合基因的衣藻核转化表达和分析

【目的】fao1编码Candida cloacae中一种含铁辅基的长链脂肪醇氧化酶。通过构建该基因的衣藻核转化表达载体进行转化,根据表达蛋白的生物活性判断fao1能否充分利用衣藻叶绿体中的铁元素行使功能;同时也为需铁固氮酶基因的研究提供方向。【方法】通过PCR把PsaD信号肽、fao1、His-tag标签融合,连接到pDBle载体上;采用玻璃珠转化法,将重组子导入莱茵衣藻（CW15）中;经博来霉素筛选后,获得转基因植株。运用PCR和RT-PCR法检测了转化衣藻,并且用亲和层析柱纯化蛋白,同时进行FAO1活性检测。【结果】重组质粒测序完全正确;PCR和RT-PCR检测转化衣藻基因组DNA和RNA,扩增片段与预期相符;转化衣藻FAO1蛋白纯化洗脱液使ABTS（2,2′-联氨-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二胺盐）底物反应变色。【结论】成功构建了信号肽、FAO1和His-tag融合基因的衣藻核转化表达载体,重组质粒已整合到莱茵衣藻基因组中,并成功转录,纯化的蛋白检测有活性。