拟南芥xtc1突变体的图位克隆分析

【目的】分析拟南芥xtc1突变体茎部表皮蜡的组分和含量,并鉴定导致xtc1突变体表型的基因。【方法】通过气相色谱法分析拟南芥xtc1突变体与Ler野生型茎部表皮蜡的成分;利用图位克隆确定突变基因位点,通过在拟南芥xtc1突变体中过量表达FATB基因,验证突变位点与FATB基因的关系。【结果】拟南芥xtc1突变体茎部表皮蜡总量约为Ler野生型的1/3,且各组分含量均明显减少;将突变基因定位在第1染色体顶端物理距离为80kb的2个标记T27G7-3和F22O13-1之间,该区域含有21个基因。T-DNA插入突变体观察及测序分析表明,xtc1突变体在At1g08510(FATB)基因的第1个外显子上产生14个碱基的缺失,导致翻译提前终止;在xtc1突变体中过量表达FATB基因可恢复xtc1突变体的正常表型。【结论】拟南芥xtc1突变体茎部表皮蜡含量减少,且突变基因为FATB基因。     

大白菜黄化突变基因Bra024218表达模式分析

叶色突变不仅能为探究植株叶绿体发育及叶绿素生物合成提供材料,而且在苗期还能作为杂种优势利用的显著标记性状。采用60Co-γ射线照射花蕾与游离小孢子培养相结合的方法,获得了一份稳定遗传的大白菜黄化突变体pem。该突变体全生育期整个植株表现黄化,叶球较小。前期研究已对突变基因进行精细定位,并预测候选突变基因为Bra024218,其启动子区域有一段30bp的片段缺失,拟南芥同源基因AT4G28210注释功能为胚胎缺陷。RT-PCR结果表明:Bra024218在不同组织中均有表达,但在突变体中表达强度相对减弱,尤其在根和花蕾中表达量显著下降。Bra024218在不同发育时期的叶片中均有表达,在突变体中表达强度相对减弱,第1片真叶和第3片真叶的表达量显著下降。启动子核心区域预测及作用元件分析结果表明,将野生型及突变体中Bra024218启动子连接载体后转入拟南芥。T2代拟南芥植株筛选后进行GUS染色分析。与野生型相比,突变体启动子的表达活性在根、茎、叶、花器官和种荚中均较弱。对叶片的GUS酶活性进行测定,突变体GUS酶活性显著下降。利用拟南芥原生质体及烟草叶片进行亚细胞定位,结果证明Bra024218只在叶绿体中表达。可见,突变体pem是研究大白菜叶绿体发育的理想材料,可为今后对于叶色突变机制的研究奠定基础。     

青梗菜黄化突变体pylm遗传特性分析

在自日本武藏野种苗公司引进的青梗菜杂交种华冠游离小孢子培养的再生DH系中,发现了一个能稳定遗传的黄化突变体,命名为pylm。与正常的青梗菜相比,pylm外型细弱,植株通体黄化,且下胚轴异常伸长。在幼苗7周大时,对突变体和对照材料的光合色素含量进行了测定,结果表明:与对照相比,突变体中的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量分别下降了62%、75%、58%和66%。对突变体和对照材料光合作用参数的测定结果表明:突变体的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均低于对照。对突变体叶片中的叶绿体超微结构进行观察发现:与对照相比,突变体中的叶绿体形状不规则,且内部结构不完整。遗传分析结果表明,突变体pylm的黄化性状受2对隐性重叠基因(py1和py2)互作控制。根据黄化性状的遗传规律,提出了突变体pylm的遗传模型,并利用此遗传模型结合遗传学原理,以突变体pylm与大白菜DH系F_T杂交所构建的F_3和F_4家系,对黄化突变性状的遗传规律进行了进一步的验证。利用本研究所获得的只在单一位点存在差异的F_4家系,可以将2对黄化突变基因(py1和py2)分开研究,为2对突变基因彼此分离分别定位创造了可能。本研究结果为精细定位和克隆黄化突变基因,探明2对基因互作控制植株黄化的分子机制奠定了基础。     

拟南芥类锌指基因AT3G02790/AT5G16470纯合双突变的筛选及其表型分析

以拟南芥T-DNA插入突变体AT3G02790和AT5G16470为亲本,通过人工杂交技术获得杂合体后,结合基因分离定律和PCR技术筛选出拟南芥纯合双突变株,并对拟南芥纯合突变体的表型进行了初步分析,结果显示:突变体与野生型植株表型无明显差异,推测该基因为功能未知的新基因。     

黄瓜黄绿叶突变体光合色素变化及相关基因差异表达

【目的】黄瓜黄绿叶突变体是进行光合系统研究和遗传育种研究的重要材料,明确其叶色突变机理,可为进一步利用该性状进行基因定位、基因克隆等研究提供理论依据。【方法】本试验对黄瓜黄绿叶突变体9110Gt叶色黄化和转绿后的光合色素成分、含量和原叶绿素含量进行测定,并利用cDNA-AFLP技术及cDNA-Ad-SRAP技术,进行相关基因差异表达研究,获得差异表达片段。【结果】突变体9110Gt和野生型9110G在叶色素组分上没有显著差异,但突变体的光合色素及原叶绿素含量都低于正常株。从该突变材料中分离到的9条与叶色突变基因相关的差异表达片段与叶绿体和线粒体中基因具有较高同源性。【结论】该突变体叶色黄化是由于原叶绿素合成受阻从而导致叶绿素a合成减少,进而导致叶绿素含量降低,叶片光合色素比例发生变化,叶色发生变异。基因转录水平的研究进一步说明引起该现象的原因可能是与叶绿体发育、叶绿素生物合成相关的基因发生了突变。     

拟南芥LOF1基因在赤霉素调控开花过程中的功能

以拟南芥侧生器官融合基因LOF1的T-DNA插入突变体lof1-2和p35S:LOF1过表达转基因植株为研究材料,通过观察突变体和过表达转基因植株的表型及其对赤霉素的响应,探讨了该基因在赤霉素调控开花过程中的功能.结果表明,LOF1基因在拟南芥中的过表达导致转基因植物提前开花.突变体lof1-2对施加的外源赤霉素更加敏...     

拟南芥叶色突变体F03-06的筛选及突变基因的克隆

植物光合作用是人类赖以生存的基础,叶绿体是植物进行光合作用的重要场所,叶色可作为叶绿体发育状态的标记,叶色突变体是研究光合作用机制的优良系统。通过EMS诱变筛选得到一个拟南芥叶色突变体F03-06,主要表型为叶片黄绿、叶脉深绿色、生长缓慢、株型矮小。遗传分析表明,F03-06突变表型受隐性单核基因控制。利用图位克隆技术,通过粗定位和精细定位发现该突变体表型与拟南芥At5g54810基因的突变体表型相似。对At5g54810基因的测序结果显示,其+865碱基由鸟嘌呤突变为腺嘌呤,从而使编码的丙氨酸变为苏氨酸。At5g54810基因被报道编码拟南芥色氨酸合成酶的β亚基,为进一步研究拟南芥色氨酸合成途径与叶绿体发育之间的调控机制提供了新的遗传材料。     

拟南芥翻译起始因子eIF5B-1调控种子萌发的分子机制

为明确eIF5B-1基因在拟南芥种子萌发过程中的生理作用。以拟南芥翻译起始因子的T-DNA插入突变体eif5b-1为材料。测定突变体eif5b-1种子的萌发速率,同时利用多聚核糖体谱和qRT-PCR的研究方法,对拟南芥野生型(WT)和eif5b-1突变体的萌发过程进行了研究。结果表明:1)eif5b-1突变体种子的萌发率下降;2)eif5b-1突变体种子萌发过程中多聚核糖体的形成受到影响;3)eif5b-1突变体中ABI1、ABI3、ABI4、ABI5及DOG1基因的转录受到影响;4)eif5b-1突变体选择性地影响ABI4和DOG1基因的翻译效率。     

基于Gateway技术的拟南芥雄性不育GHF基因表达载体的构建

随着模式植物拟南芥全基因组测序工作的完成更多雄性不育相关基因功能需要阐明。利用拟南芥突变体库,从反向遗传学角度进行突变基因的功能研究需要构建相应的载体进行互补实验。Gateway技术是一种高效,快速的克隆系统。笔者利用Gateway克隆技术成功构建拟南芥GHF基因表达载体,并遗传转化拟南芥,为进一步阐明该基因功能奠定了基础。     

食用菌木霉的生防细菌鉴定及相关基因功能预测

采用抑菌圈法筛选出12株对绿色木霉有明显抑制作用的生防细菌,其中抑菌效果较好的为12C2-4和MS82菌株。通过对峙培养法发现MS82菌株对双孢蘑菇菌丝生长几乎没有影响。通过API20 NE、API50 CH生理生化指标测定及基于16S r DNA基因片段的系统进化分析对MS82菌株进行分类鉴定,结果显示MS82属于假单胞菌(Pseudomonas sp.)。为了明确MS82中参与抗真菌活性相关的基因,利用Tn5转座子随机插入的方式构建MS82菌株的突变体库,获得完全失去绿色木霉抗性的突变体MS82MT31。通过对抗菌失活突变体中突变基因定位,发现突变基因为rpo B基因,与已知菌株Pf0-1的rpo B基因相似性为96%,说明rpo B基因与MS82抑菌活性物质合成密切相关。     

AtIPS1与细胞程序化死亡相关蛋白ATXR5/6的相互作用

【目的】对拟南芥肌醇磷酸合酶AtIPS1进行亚细胞水平定位,并验证AtIPS1与细胞程序化死亡（PCD）相关蛋白ATXR5或ATXR6的相互作用。【方法】构建pAtIPS1::AtIPS1-GFP融合基因表达载体,并分别转化烟草BY-2细胞和拟南芥植株,共聚焦显微镜下观察绿色荧光蛋白GFP的分布。采用双分子荧光互补（BiFC）技术分析AtIPS1与ATXR5/6的相互作用,并观察突变体atips1的表型。【结果】AtIPS1定位于细胞质和细胞核。AtIPS1与ATXR5和ATXR6之间存在相互作用,且互作位点与AtIPS1的细胞定位一致。突变体atips1叶片上自然产生细胞死亡的表型,外源增加肌醇或AtIPS1超表达可恢复突变体的野生型表型,叶片不再出现坏死斑。【结论】AtIPS1突变可导致植物细胞死亡;AtIPS1定位于细胞质和细胞核;AtIPS1通过与ATXR5/6互作参与了植物PCD的调控。     

粘液繁殖体植物抱茎独行菜TTG1基因转化拟南芥的表型研究

[目的]将过量表达典型粘液繁殖体植物抱茎独行菜TTG1基因(LpTTG1)的转基因拟南芥株系表型与野生型和突变体进行比较,为深入研究LpTTG1基因的功能提供参考依据.[方法]在体视显微镜下,通过对拟南芥野生型、ttg1突变体及LpTTG1基因过表达转基因株系的植株表型,幼苗叶表皮毛、下胚轴和根毛以及种子形态进行观察比较.[结果]拟南芥ttg1突变体与野生型和LpTTG1过表达转基因型的幼苗在下胚轴的颜色、根毛着生方式、真叶表皮毛等方面有显著差异,但后两者表型间无显著差异.[结论]缺失TTG1基因可导致拟南芥幼苗形态发生显著变化,但此基因过量表达不一定对拟南芥形态产生影响.     

水稻白化转绿基因gra75的精细定位和生理特性分析

【目的】对水稻白化转绿突变体gra75（green-revertible albino 75）进行基因定位,并对其生理特性进行分析。【方法】利用EMS处理粳稻品种日本晴（Nipponbare）的迟熟突变体10079,从后代中获得一个白化转绿突变体gra75。对该突变体的形态特征、生理特性及主要农艺性状进行观察与分析,并应用（gra75/浙辐802）的F2群体精细定位目标基因,遴选候选基因。【结果】gra75突变体叶片从第4叶开始表现出白化性状,从第8叶开始恢复到正常绿色,之前白化的叶片也会逐渐转为淡绿色,成熟期主要农艺性状与野生型没有明显的差异。突变体苗期白化叶的叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,叶肉细胞中叶绿体数目减少,并且叶绿体形态发育不饱满,类囊体片层、基粒和淀粉粒数目减少。遗传分析表明该性状是由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体短臂InDel标记HC1和HC2之间,遗传距离分别为0.06 cM和0.6 cM,物理距离为120 kb。对该区域候选基因分析和测序,发现LOC_Os06g07210基因（编码核糖核苷酸还原酶大亚基RNRL1）在编码区第716位碱基C突变成T,导致其编码蛋白第239位的丙氨酸（Ala）突变成缬氨酸（Val）。【结论】gra75突变体基因与已报道的水稻淡绿叶基因V3（Virescent3）为等位基因,但gra75突变体苗期的白化转绿性状能稳定表达,且白化表型对后期的主要农艺性状影响不显著,故该突变基因作为叶色标记基因在水稻遗传育种中具有较大的应用价值。     

拟南芥AtCCaP2基因缺失突变体的鉴定及表型观察

本研究拟利用反向遗传学研究AtCCaP2基因的功能。通过PCR及RT-PCR的方法筛选和鉴定了拟南芥AtCCaP2基因的T-DNA插入突变纯合体atccap2,该纯合体AtCCaP2基因表达缺失。RT-PCR分析显示该基因在拟南芥雌雄蕊等生殖器官中有较多的表达。通过对生长表型的观察发现atccap2突变体出现早花现象,抽薹时间较野生型早3d,显示该基因可能参与了拟南芥的早花表型。     

拟南芥AtGDPD-like6和AtGDPD-like7基因突变体鉴定

[目的]鉴定拟南芥AtGDPD-like6和AtGDPD-like7基因的突变体。[方法]以拟南芥AtGDPD-like6和AtGDPD-like7为研究对象,采用半定量RT-PCR法进行分析,并用3引物PCR扩增法进行筛选和鉴定。[结果]各得到2个AtGDPD-like6和AtGDPD-like67独立T-DNA插入纯合突变体。半定量RT-PCR结果显示,4个纯合突变体中目标基因转录表达都被完全敲除。[结论]AtGDPDlike6和AtGDPD-like67突变体材料的获得为生理功能的鉴定提供了反向遗传学材料。     

拟南芥At3g28220基因抗寒功能初步分析

采用RT-PCR分析、基因克隆、转化等方法对At3g28220基因功能进行了研究.结果发现At3g28220基因在拟南芥受到低温及盐胁迫时才会在拟南芥中表达,且在不同生长期不同器官中的表达量无明显差异.通过构建35s:At3g28220基因正反向表达载体转化拟南芥,T1植株经卡那霉素抗性筛选,RT-PCR检测,结果表明At3g28220基因已经整合到拟南芥基因组中,并在转录水平表达.正常生长条件下,转基因拟南芥与野生型拟南芥的生长未见明显区别,而经过低温胁迫研究发现,正向表达转基因拟南芥的冷冻耐受能力明显高于野生型植株.说明拟南芥hos10-1冷驯化能力的丧失是与At3g28220基因的表达下调有直接的关系.     

拟南芥TUA2参与ABA胁迫下的种子萌发过程

【目的】利用反向遗传学研究拟南芥TUA2与ABA途径相关基因的相互关系以及对种子萌发的影响。【方法】采用PCR、Tail PCR和RT-PCR技术对来自ABRC的T-DNA插入TUA2突变体进行插入位点的鉴定和转录活性的分析;利用转基因技术获得TUA2超表达植株;检测了含不同浓度ABA的MS培养基中各突变体和TUA2超表达植株的种子萌发;通过RT-PCR检测了突变体中ABA途径相关基因HAB、ABI1、RD22和P5CS的表达变化。【结果】突变体tua2-1和tua2-2的T-DNA插入位点均位于TUA2的启动子区,且二者的TUA2表达量均升高。在含有ABA（0.8 μmol•L-1）的MS培养基中,突变体和转基因等5个株系的种子萌发延迟,播种第5天萌发率在6%-18%,相同条件下的野生型种子萌发率为76%;ABI1和HAB在TUA2超表达体中的表达明显低于野生型,受ABA诱导后被诱导表达的程度也远低于野生型。【结论】TUA2可能参与了ABA信号途径对种子萌发过程的调节。     

拟南芥钴胺素合成相关蛋白CSRP基因克隆及其功能分析

以拟南芥为研究对象,根据已知的生物信息数据,通过反向遗传学的方法,对与钴胺素合成相关蛋白CSRP基因进行分子克隆,得到该基因的基因组序列和cDNA序列,构建二元重组质粒,利用根癌农杆菌介导的花浸泡转基因方法分别转化突变体和野生型植株,进行互补试验和过表达试验,筛选转基因植株,并进一步预测其编码蛋白的亚细胞定位于叶绿体中.结果表明,在突变体中转入该基因后,转基因植株恢复野生型的表型,而在过表达的转基因植株中表型更为明显,即生长旺盛,晚花.说明该基因对于拟南芥的营养生长起促进作用,由于其功能预测与钴胺素合成相关的蛋白,推测其可能在植物营养生长中起作用.     

白桦BpMADS3 基因的功能分析

利用RT鄄PCR 技术,揭示了BpMADS3 基因在白桦不同组织中的差异表达模式:BpMADS3 基因仅在花器官中 强烈表达,在茎、叶组织中不表达。采用染色体步移法克隆BpMADS3 基因上游启动子,获得1 426 bp 长度启动子序 列,构建BpMADS3 基因启动子驱动GUS 基因植物表达载体,在拟南芥转基因植株中GUS 染色表明,GUS 活性集中 在萼片和心皮中。在拟南芥ap1 突变体中过量表达BpMADS3 基因,能恢复拟南芥ap1 突变体花器官的正常发育。 BpMADS3 基因转化烟草发现,转基因植株出现早花表型,且转基因烟草植株中相关开花基因表达水平均上调。      

拟南芥叶绿体分裂突变体x17-3和pd50的基因鉴定与分析

目的叶绿体起源于内共生的蓝细菌,它通过与细菌类似的分裂方式进行增殖以维持遗传稳定。叶绿体分裂需要起源于原核和真核细胞的蛋白高度协调。拟南芥是研究叶绿体分裂的模式植物。在过去的20年中,人们对拟南芥叶绿体分裂蛋白复合体进行了初步的研究。然而, CRL基因在叶绿体分裂中的功能还不清楚。方法本研究通过突变体筛选和图位克隆鉴定得到2个新的crl突变体,分别为x17-3和pd50。通过显微观察和分子生物学方法分析了x17-3和pd50中叶绿体分裂表型、CRL基因剪接方式和mRNA含量以及叶绿素含量。最后通过转化互补和RNA干扰(RNAi)技术进一步确认了基因功能。结果x17-3和pd50的叶绿体形态与野生型相比有较大差异,表现为叶绿体体积增大,细胞中叶绿体数量减少。x17-3叶绿体数量为野生型的40%,而pd50叶绿体减少到只有1~4个,植物生长也受到明显抑制。通过粗定位及测序分析发现x17-3和pd50的CRL基因存在突变,突变位点在内含子并且影响mRNA剪接,最终导致阅读框移码突变。通过实时荧光定量PCR分析发现,pd50中CRL mRNA含量比野生型和x17-3明显降低。遗传互补实验进一步验证了x17-3和pd50中叶绿体分裂和植物生长抑制表型是CRL基因突变导致的。应用RNAi技术抑制CRL基因表达也能产生明显的叶绿体分裂异常表型。此外,pd50和x17-3的叶绿素含量比野生型明显降低。结论本项工作为进一步揭示CRL基因的功能提供新的研究材料和实验依据。