菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因同源片段的克隆与序列分析

在盐和干旱等渗透胁迫条件下,一些植物会积累甘氨酸甜菜碱(简称甜菜碱)作为渗透调节物质,甜菜碱在植物体内由胆碱经两步氧化形成,催化这两步反应的酶分别是胆碱单氧化物酶(cholinemonooxyge-nase,CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(betainealdehydedehydrogenase,BADH)。由于甜菜碱的合成途径简单,进行遗传操作方便,在诸多抗逆性基因中甜菜碱合成酶基因被看作是最有希望的胁迫抗性基因。其中,BADH基因的全长cDNA序列首先被从藜科植物菠菜(Spinaciaoleracea)中克隆到,此后人们相继以该基因为参照,研究其它植物中的BADH基因。本文作者在以菠菜BADH基因为对照研究菊科植物的BADH基因时,根据已发表BADH基因的保守区序列设计了一对PCR兼并引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR法扩增出长分别为825bp(seq1)和822bp(seq2)的两个DNA片段,经测序和序列分析,seq1与GenBank中登录的菠菜BADH基因的基因组序列(U69142)一致,其外显子区与已发表的该基因的cDNA序列(M31480)一致,seq2与U69142序列的同源性为68%,其外显子区与M31480序列的同源性为83.93%。而且,在由该核苷酸序列推导的氨基酸序列中,含有醛脱氢酶高度保守的十肽VTLELGGKSP,说明该基因为菠菜BADH基因的同源基因。根据现有文献分析,菠菜中可能存在两个BADH的同工酶,作者所克隆基因片段所属的基因可能编码菠菜BADH的另一个同工酶。该序列已在GenBank中登录,登录号:DQ070842。     

除草剂抗性基因bar导人烟草叶绿体

将编码Phosphinothricin acetyltrans ferase的bar基因与水稻叶绿体psbA基因的启动子和终止子构建成表达盒,连同烟草叶绿体基因组同源片段rpl2-trnH-psbA和trnK-ORF509A以及选择标记基因aadA一起构建成烟草叶绿体转化载体pTZBA。基因枪法转化烟草叶片,经壮观霉素筛选获得转化再生植株。分别以1.0 kb的叶绿体同源片段trnK-OR     

抗TMV的N导入片段在烤烟中的连锁累赘田间表型分析

作物育种中的一个著名案例是烤烟中来源于心叶烟(Nicotiana glutinosa)的携带N基因的导入片段(N导入片段)。N导入片段赋予烤烟品种烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus, TMV)抗性,同时带来田间落黄慢等连锁累赘。为分析烤烟N导入片段连锁累赘的田间表型,本研究以Coker176类型的N导入片段烤烟近等基因系为材料,测定成熟叶片的叶绿素含量和叶片厚度。结果表明,N导入片段带来烤烟采烤期中部叶绿素含量增加,上部叶叶绿素含量增加约25%,叶片厚度增加约8%。采烤期上部叶叶绿素含量高和叶片厚度增加,可能是现有携带N导入片段抗TMV烤烟品种田间落黄较慢、烘烤较难和产量产值降低的原因。田间测量采用手持叶绿素测定仪和手持厚度计,采烤期上部叶叶绿素含量和叶片厚度可作为定量评价烤烟N导入片段的连锁累赘指标。     

烟草转DFL基因植株的鉴定

LEAFY基因在植物成花过程中具有重要的作用.DFL是甘菊中LFY同源基因.本研究将DFL基因导入烟草中,鉴定该基因的功能作用.对经潮霉素筛选的抗性植株进行了组织化学染色、PCR扩增及Southern杂交检测.结果检测出8株为GUS阳性植株,进一步用PCR方法验证出其中6株为PCR阳性植株:Southern杂交检测最终证实有3株烟草植株的基因组中已经整合进DFL基因.对转基因植株的开花期和植物学性状进行观测,并与非转基因烟草植株做对比,结果发现:转DFL基因烟草植株的花期有所改变,其中3株转基因植株花期提前15～23 d;部分烟草植株发生形态学性状的变异,如叶片褶皱,叶色发黄.本研究可为转基因改良花卉品种开花期提供参考.     

烟草表达抗病基因同源物(RGAs)的鉴定及RGA-SSR标记的开发

烟草是研究植物与病原菌互作的理想材料。鉴定烟草抗病基因及其同源物对揭示抗病机制具有重要意义。近年来公共数据库不断增长的EST序列为烟草表达RGA的鉴定提供丰富的数据。本研究通过拼接GenBank收录的412 325条烟草EST序列,获得149 606条Uni-EST序列。随后利用已克隆的112个植物R基因蛋白序列对其扫描,检测出1113个NtRGA,其中有273、546、53、102和30个分别包含NBS-LRR、LRR-PK、LRR、PK和Mlo结构域,另有109个未检测到结构域。通过序列比对将1071个NtRGA定位于N. benthamiana基因组712个位点上。经搜索,从72个NtRGA中检测出78个SSR,根据其侧翼序列设计64对引物。54对成功从烟草基因组DNA中扩增出清晰条带,9对在24个普通烟草品种间检测出多态性,检出等位基因数2~4个,平均2.56个;41对在6个烟草种间检测出多态性,检出等位基因数2~4个,平均2.61个。     

转外源法呢基焦磷酸合酶基因烟草抗赤星病研究

将已克隆的薄荷（Mentha spicata L.）法呢基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase, fps）的cDNA插入载体,构建CaMV35S启动子驱动下的植物表达载体pBinARfps。用捕获该质粒的根癌农杆菌菌株LBA4404与烟草叶片外植体共培养,并在附加30 mg/L Kan的MS＋0.1 mg/L IAA＋1.5 mg/L BA培养基上诱导植株分化,再生芽在附加30 mg/L Kan的MS培养基上生根,再生植株。Kan阳性植株经PCR-Southern检测筛选,得到5株PCR阳性植株（K-4,K-6,K-17,K-19,K-35）,证明外源fps基因在烟草基因组中的整合;Northern blot检测证明外源fps基因在转录水平进行了表达;离体叶片接种实验表明,转基因植株（T₁代）对赤星病抗性明显提高。这表明fps基因在植物抗病基因工程中具有潜在应用价值。     

转GbNPR1基因提高烟草抗病性

病害是造成烟草减产和品质降低的主要因素,而利用生物技术提高烟草抗病性是解决此问题的有效途径,其中包括利用与植物抗病性密切相关的关键因子如病程相关基因非表达子(non-expressor of pathogenesis-related genes1,NPR1)。本研究利用源于海岛棉的Gb NPR1基因,表皮特异性启动子CUT1和组成型启动子35S构建两个植物表达载体35S-Gb NPR1和CUT1-Gb NPR1,经农杆菌介导法分别转化烟草。T0代及T1代转化植株PCR检测证明,目的基因已整合到核基因组中。T1代植株RT-PCR分析表明,Gb NPR1基因在转录水平得以表达。bar试纸条检测为阳性,证明和Gb NPR1连锁的草甘膦基因能够正常转录和翻译表达。将阳性植株进行烟草病菌赤星病、炭疽病和低头黑病等三种病害的病原菌离体接菌实验,研究结果表明:转CUT1-Gb NPR1载体的转基因烟草虽然较转35S-Gb NPR1载体的烟草对三种病菌的抗性稍低,但较野生型烟草相比具有较高抗性。转Gb NPR1基因的烟草能提高对低头黑病和炭疽病的抗性为首次报道。     

转几丁质酶基因烟草酶活性及抗病性研究

采用荧光定量法对转几丁质酶基因烟草T2植株的几丁质酶活性进行了测定，结果表明，转基因烟草株系的几丁质酶活性明显高于未转基因烟草，同时发现，pH对转基因烟草中的几丁质酶活性有一定的影响。对转基因烟草接种烟草炭疽病菌进行抗病性鉴定。     

转LEA基因烟草的NaHCO3抗性分析

本研究以转LEA基因烟草7个株系及非转基因对照烟草组培苗为材料,用不同浓度的NaHCO3处理,通过调查转基因烟草和对照烟草的相对电导率、POD活性、SOD活性、碱害指数、生根率等指标的变化,对LEA基因功能在NaHCO3的抗性方面进行初步探索性的研究。结果表明,在非碱胁迫条件下,各转基因株系与对照烟草的相对电导率差异不明显,各株系的相对电导率随着NaHCO3浓度的增加均呈上升趋势,但各转基因株系均小于对照烟草,当NaHCO3浓度在30mmol/L和40mmol/L时,转基因株系之间及转基因株系与对照间的差异达到了显著水平;在给予NaHCO3胁迫后,将各转基因株系各个处理POD活性、SOD活性取平均值后与对照烟草做比较,可以看出,对照烟草的POD活性、SOD活性变化较小,而转基因株系活性上升较为明显,且均在NaHCO3浓度为30mmol/L处达到活性最大值;在不同浓度NaHCO3胁迫下转基因烟草的受害程度明显小于对照;在相同浓度的NaHCO3胁迫下,转基因烟草生根较对照烟草早2￣3d,当NaHCO3浓度为30mmol/L时,转基因烟草碱害指数达到50%左右,且保持有10%￣30%左右生根率,而对照烟草受害程度较大,已经不能生根。综合以上分析结果表明,转基因烟草NaHCO3的耐受临界浓度为30mmol/L。在NaHCO3胁迫下,转基因烟草的碱害程度、膜损伤较对照烟草小,POD、SOD活性及生根率均高于对照烟草,说明LEA基因的导入提高了烟草的NaHCO3抗性。     

水稻抗除草剂基因bar的转育研究

本研究以转bar基因水稻"HR"为供体,两系法亚种间杂交稻优势组合"两优培九"的恢复系"9311"为受体,经过3次回交转育成了对Basta除草剂具有抗性的9311近等基因系"9311HR",经PCR分析确认已导入bar基因.比较试验表明,9311HR及其与"培矮64S"配制的杂种的产量、米质、抗性等主要农艺性状分别与9311和两优培九十分相似.表明通过回交将     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

东乡野生稻NBS类抗病基因同源片段的克隆及序列分析

根据已知的NBS-LRR 类抗病基因结构中氨基酸的保守区域,设计简并引物,通过RT-PCR扩增及克隆,从东乡野生稻(Dongxiang Oryza rufipogon Griff.)中共获得7个新的NBS-LRR 类抗病基因同源片段.所有7 个抗病基因同源序列均含有NBS-LRR 类抗病基因的保守序列,如P-loop、...     

TcLr24小麦STK类抗病基因同源片段的分离和特征分析

利用根据STK类植物抗病基因类似序列保守结构设计的引物,对TcLr24小麦叶片cDNA进行扩增,通过RT-PCR扩增得到STK类抗病基因同源片段长度811bp,开放阅读框长804bp,编码268个通读的氨基酸序列,大小29.6kDa,理论等电点6.14,该氨基酸序列与多个小麦和燕麦蛋白激酶序列高度同源,含有激酶特征结构疏水信号序列及胞外结构域。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草抗旱及耐盐性

将甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因与组成型启动子CaMV 35S启动子融合,构建了植物表达质粒pBIBB。通过根癌农杆菌介导将BADH基因导入烟草,经PCR、Southern杂交、Northern杂交证明BADH基因已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定转基因植株叶片中甜菜碱醛脱氢酶活性,结果显示对照植株没有BADH酶活性,转基因植株的各个株系间甜菜碱醛脱氢酶比活力差异较大,范围在0.1~1.0 U mg-1间。转BADH基因的烟草在盐胁迫和聚乙二醇（PEG）胁迫条件下生长状态良好,生长势强于未转基因植株,说明BADH基因能在异源植物中正常翻译、表达和用于植物抗旱、耐盐基因工程的研究。     

转棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因烟草的获得及其功能的初步验证

构建了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因的植物表达载体,利用农杆菌介导法将其导入NC89烟草,PCR、Southern blotting检测结果显示有4个烟草株系中整合了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因,SOD酶活性测定结果显示4株转基因烟草植株SOD酶活性都明显高于非转基因烟草,离体叶片暗处理试验结果也证明四株转基因烟草比非转基因烟草SOD酶活下降速度明显减慢,百草枯喷施试验表明,转基因烟草都比非转基因烟草对百草枯的耐性增强,这一系列试验间接地说明外源基因的导入增强了烟草的耐衰老能力,本研究为今后利用SOD基因研究作物的早衰性状奠定了基础.     

转盐地碱蓬SsDREB基因烟草的抗逆生理机制分析

为了研究盐地碱蓬SsDREB基因在转基因烟草中的功能,探究转基因烟草的抗逆生理机制,我们构建了Ss-DREB基因的植物高效表达载体pCAMBIA2301-SsDREB,并通过农杆菌介导法将其导入烟草NC89中,通过Kan抗性、PCR及RT-PCR 筛选鉴定阳性苗;对转基因烟草苗进行高盐、干旱等抗逆性分析,同时测定在不同浓度 NaCl 和PEG6000处理后转基因烟草叶片的净光合速率( Pn )、气孔导度( Gs )、光能转化效率( Fv/Fm )、实际光量子效率(φPSⅡ)以及脯氨酸和可溶性糖的含量。结果表明：通过Kan抗性、PCR及RT-PCR筛选鉴定,最终获得12个株系转基因阳性苗。转基因植株的抗逆性与对照相比明显提高。在不同浓度NaCl和PEG6000处理下,对照和转基因苗的Pn和Gs随着处理浓度的提高均呈现逐渐下降趋势,但在相同浓度处理下转基因苗的Pn和Gs均比对照高;随着NaCl处理浓度的增大,对照和转基因植株的Fv/Fm和φPSⅡ均逐渐降低,但转基因苗的降低幅度比对照小;随着PEG处理浓度的提高,对照和转基因植株的Fv/Fm逐渐降低,但转基因苗的降低程度较对照小,而φPSⅡ下降趋势基本相同。在不同浓度NaCl和PEG处理后,转基因植株和对照植株脯氨酸和可溶性糖含量均随着NaCl处理浓度的增加而提高,但是转基因植株较对照植株增高更快。     

一个新的抗玉米矮花叶病基因的发现及初步定位

由SCMV引起的矮花叶病是我国的主要玉米病害之一, 鉴定和发掘新的抗病基因对于玉米抗病遗传育种具有重要意义。以抗病自交系海9-21和感病自交系掖478杂交的一个BC₂F₃群体为试验材料, 通过人工接种矮花叶病毒进行抗病性鉴定, 发现该分离群体中抗病植株与感病植株数符合1∶3的分离比例, 推测其抗病基因是由1对隐性基因控制。抗感池和SSR标记连锁分析表明, 存在一个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因(或等位基因), 将该基因命名为scm3。scm3基因来源于抗病玉米自交系海9-21, 位于第3染色体短臂3.04~3.05区域, 在SSR标记umc1965和bnlg420之间, 遗传距离分别为45.7 cM和6.5 cM。连锁的标记还有umc1307、umc2265、bnlg2241和umc2166, 它们与scm3之间的遗传距离分别是8.3、13.3、15.5和19.7 cM, 这些SSR标记与scm3基因在染色体上的排列顺序为umc1965—scm3—bnlg420—umc1307—umc2265—bnlg2241—umc2166。     

同源四倍体光温敏核不育水稻育性的初步研究

在多倍性水平上研究水稻的增产潜力是值得深入探索的新领域.我们在研究同源四倍体水稻的生殖特性时发现,籼、粳稻在二倍性水平上,其杂种第一代的结实率和籽粒充实度很难达到正常水平,而在四倍体水平上很容易达到正常水平,由此提出在同源四倍体水平利用亚种间强大的杂种优势的思路[1].     

叶绿体型转昆虫抗冻蛋白基因烟草的耐寒性

根据已构建的大豆叶绿体表达载体pJY01,设计特异性引物,将昆虫抗冻蛋白基因MpAFP149插入此载体中构成叶绿体表达载体pJY01-MpAFP149,利用基因枪轰击法转化烟草,经壮观霉素筛选获得4株叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草株系。PCR和PCR-Southern结果显示外源基因已整合至烟草叶绿体基因组中但同质化水平不高,RT-PCR结果也表明昆虫抗冻蛋白基因已发生了转录。将野生型烟草、叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草及核转化T₁代转抗冻蛋白基因烟草(pCAMBIA1302- MpAFP149)于–1℃低温处理3 d,观察耐寒表型及测定相对电导率。结果表明, 叶绿体型转基因烟草的耐寒表型优于野生型烟草,但与核转化的T₁代转抗冻蛋白基因烟草无显著差异。处理3 d时,叶绿体型转基因烟草和T₁代转抗冻蛋白基因烟草的电导率分别为39.2%和38.2%,而野生型烟草已达73.7%。本实验获得的异质化转叶绿体抗冻蛋白基因烟草与转核基因烟草的耐寒力无差异。