利用农杆菌介导法获得转cry2A抗虫基因水稻的研究

稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对cry2A＊编码的Bt毒性蛋白有明显的排斥效应,从而可达到抗虫的效果。本研究利用农杆菌介导法,将载有cry2A＊基因的pC-2A质粒转入受体水稻品种镇稻88基因组内,获得转基因植株。由于cry2A＊与抗Basta基因紧密连锁,通过Basta抗性筛选,进而得到转cry2A＊基因阳性株。PCR和AGE分析结果表明,外源基因cry2A＊已成功整合到镇稻88基因组内。田间试验结果显示转基因阳性植株有明显的抗虫效果。     

抗虫基因Cry1C转化大豆的研究

[目的]将对鳞翅目害虫具有抗性的抗虫基因Cry1C转入大豆中,获得对田间鳞翅目害虫具有抗性的大豆材料.[方法]利用农杆菌介导法将抗虫基因CrylC转入大豆品种Williams82中,并通过Bar试纸条及PCR方法对所获得的转化苗进行鉴定.[结果]获得28株阳性大豆转化植株.[结论]初步认定CryIC基因已整合到大豆基因组中.     

转cry2Ab4和vip3Aa11基因烟草对小地老虎杀虫效果研究

小地老虎严重危害农业生产,通过转基因技术提高作物对小地老虎的杀虫效果是一条切实可行的途径。cry2Ab4和vip3Aa11是从苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）中克隆到的两个杀虫基因。分别构建了pCS2Ab和pCSvip3A两种植物表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草（Nicotiana tabacum L.）NC89,并得到32株和35株阳性转基因植株。通过对其进行RT-PCR分析、Western杂交分子检测证实两种外源基因在烟草植株中可以正常表达。人工饲喂初龄小地老虎幼虫,对两种转基因植株进行生物活性检测,结果显示饲喂转基因叶片的小地老虎幼虫死亡率在82%以上,抗虫能力比对照显著提高,转vip3A植株抗虫效果优于转cry2Ab植株。     

转cry1Ab基因抗虫水稻的培育

采用农杆菌介导的遗传转化法,将cry1Ab基因导入优良三系恢复系明恢63,共获得了92个独立转化株,其中13株为单拷贝。通过发芽试验,获得了11个单拷贝转基因纯合系。ELISA检测结果表明:不同株系其Bt蛋白含量不一样,但杂种的Bt蛋白含量与其亲本一致。室内人工接虫试验及田间抗虫性试验初步表明:5个纯合株系表现高度抗性,且农艺性状与原品种没有显著差异。由此说明,所获得的这些单拷贝转基因株系可作为育种材料,用于抗虫水稻的培育。     

农杆菌介导的Bt cry1Ⅰa基因转化花椰菜的研究

利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)cry1Ⅰa基因构建了双T DNA边界的植物表达载体pCS1Ⅰa-LR,以瑞士雪球花椰菜具柄子叶和下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将cry1Ⅰa基因导入花椰菜中,共获得30株转化植株,经PCR检测,其中18株为PCR阳性植株,PCR阳性率为60%;RT-PCR和Western杂交检测结果表明,cry1Ⅰa基因在转基因花椰菜中可以正常转录和正确表达。转基因植株用小菜蛾幼虫进行饲虫试验,结果表明,转cry1Ⅰa基因花椰菜对小菜蛾具有很强的毒杀作用,昆虫幼虫的校正死亡率高达100%。获得的转基因花椰菜可用于下一步的抗虫花椰菜的培育。     

Bt基因介导的大豆抗蚜虫表达载体的构建

[目的]构建用于大豆抗蚜虫研究的Bt基因介导的Cry1Ac植物表达载体。[方法]以含有Cry1Ac的质粒pRH201为模板进行PCR扩增,将PCR产物克隆至载体质粒pBS中,将重组质粒转化至大肠杆菌DH5α,并对重组质粒进行酶切和测序鉴定。经验证的Cry1A基因扩增产物双酶切后与pBI121载体连接转化,挑取重组子pBIC121进行BamHⅠ／SnaBⅠ双酶切鉴定。[结果]从pRH201质粒中扩增获得长约3．5kb的Cry1Ac基因序列,对重组质粒pBSCRY的插入片段进行测定,确定了CrylAc片段的全长为3534bp,共编码1176个氨基酸。[结论]构建了Cry1A基因的植物表达载体,为大豆抗蚜虫转基因研究奠定了基础。     

农杆菌转化法将抗虫基因导入大豆获转基因植株

利用根癌农杆菌(Agrobacteriumfaciens)介导法将抗虫基因导入大豆子叶节。大豆无菌苗子叶节经过与根癌农杆菌共培养、卡那霉素抗性筛选获得96株抗性植株，经PCR和PCR—Southern鉴定，有4株为阳性株。     

苏云金芽胞杆菌cry1Aa19基因的克隆、表达及杀虫活性分析

研究根据cry1Aa类基因的全长序列设计全长引物,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)菌株LS-R-21的基因组DNA为模板扩增出片段大小为3 600 bp的cry1Aa的全长基因,与大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pEB相连接获得含有cry1Aa全长基因的重组质粒pEB-cry1Aa,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中,诱导表达出132 ku的蛋白。该蛋白由1 175个氨基酸组成,其分子质量为132.9964 ku。该基因核苷酸序列已在GenBank中登录,登录号为HQ685121,并且被国际基因命名委员会正式命名为cry1Aa19。杀虫活性测定结果表明,cry1Aa对小菜蛾(Plutella xylostella)有很强的杀虫活性,LC50为1.18μg.mL-1。该基因的获得将为害虫抗性研究及高效工程菌的构建提供了重要的试验材料。     

对鞘翅目害虫高毒力Bt基因cry3Aa7的分离克隆及表达研究

 从国内分离的对鞘翅目叶甲科害虫高毒力的Bt菌株中克隆了 3.0kbcry3Aa基因大片段 ,完成了该片段的亚克隆和全序列测定。该基因编码区为 1932bps,编码的蛋白质由 6 4 4个氨基酸残基组成 ,分子量 73.1ku ,等电点为 pH5 .16 5 ,为弱酸性蛋白。该蛋白中Ser、Leu、Thr含量最高 ,分别为 8.2 2 %、8.0 7%和 7.76 %。通过穿梭载体将该基因导入Bt无晶体突变株中 ,获得工程菌Biot2 0 5。cry3Aa7基因在其中能正常表达 ,并形成扁方形晶体。工程菌Biot2 0 5对榆蓝叶甲 (Pyrrhaltaaenescens)校正死亡率为 86 .2 1%。该基因序列已在EMBL、GenBank中登记 ,并被国际Bt δ 内毒素基因命名委员会正式命名为cry3Aa7。     

对鞘翅目害虫高毒力Bt基因cry3Aa7的分离克隆及表达研究

从国内分离的对鞘翅目叶甲科害虫高毒力的Bt菌株中克隆了3.0kbcry3Aα基因大片段,完成了该片段的亚克隆和全序列测定,该基因编码区为1932bps,编码的蛋白质由644个氨基酸残基组成,分子量73.1ku,等电点为pH5.165,为弱酸性蛋白,该蛋白中Ser,Leu,Thr含量最高,分别为8.22%,8.07%和7.76%,通过穿梭载体将该基因导入Bt无晶体突变株中,获得工程菌Biot205,cry3Aα7基因在其中能正常表达,并形成扁方形晶体。工程菌Biot205对榆蓝叶甲（Pyrrhalta aenescens)校正死亡率为86.21%。该基因序列已在EMBL、GenBank中登记,并被国际Bt-δ-内毒素基因命名委员会正式命名为cry3Aα7。     

杀虫基因高效植物表达载体的构建

以质粒pCAMBIA1200、pBI121、pMMAR和pC1300MAR为基础,通过酶切连接,构建植物中间载体pC2MARHyg;再利用pAVAc质粒、载体pGA1611和中间载体pC2MARHyg,构建含有Ubi-1启动子、顺向重复MAR和杀虫基因AVAc的高效植物表达载体pC2MAR-AVAc,然后转化农杆菌EHA105,经筛选鉴定获得阳性克隆,为进一步开展植物抗虫基因工程研究奠定基础。     

野生大豆和栽培大豆的根尖细胞核型与进化

对野生大豆和栽培大豆根尖细胞核型的研究结果表明，二者的染色体数目均为２ｎ＝４０，但在核型上有差异，并有从野生大豆的较对称核型向栽培大豆的不对称核型过渡的趋势；从二者的核型推出试验中各大豆材料的进化程度由低到高排列顺序为：野１０５２、野１０５５、野１０５７＜野１０５８＜野１０６０＜苏８５－６，这一结果与根据种子性状得出的进化顺序相一致     

大豆株高QTL定位及Meta分析

以溧水中子黄豆和南农493-1杂交衍生的504个正反交F2:4家系为研究对象,于2008年在江苏南京和山东临沂两地种植,鉴定其株高表型。采用多QTL联合分析方法进行QTL分析,检测到株高存在环境效应和细胞质效应,定位了15个主效QTL、2个与环境互作的QTL和6个与细胞质互作的QTL。将Soybase数据库中信息完全的90个株高QTL和本研究检测的株高QTL映射到大豆公共图谱soymap 2上,利用BioMercator 2.1软件进行Meta分析。结果表明:分布于C2、F、L和M染色体上的18个较小置信区间存在一致性QTL,其中包括本研究发现的C2染色体上的qPH-6-2、qPH-6-3和M染色体上的qPH-7-1、qPH-7-2、qPH-7-3共5个QTL。     

大麦核糖体失活蛋白基因与天花粉蛋白基因双价植物表达载体的构建

大麦核糖体失活蛋白(B-RIP)和天花粉蛋白(TCS)均具有广谱抗病毒作用,研究构建了分别由2×CaMV35S启动子调控的大麦核糖体失活基因(rip)和天花粉蛋白基因(tcs)双价植物表达载体pABTR,其植物选择标记为新霉素磷酸转移酶基因(NPTⅡ),适用于双子叶植物的遗传转化。并通过三亲本杂交法将重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404中,为通过农杆菌介导法将双价基因导入植物,培育理想的抗病毒转基因植物奠定基础。     

QTL Mapping of Isoflavone,Oil and Protein Contents in Soybean （Glycine max L. Merr.）

Soybean （Glycine max L. Merr.） is the world＇s foremost source of edible plant oil and proteins, meantime, the biologically active secondary metabolites such as saponins and isoflavones are benefit to human health. The objective of this study was to identify quantitative trait loci （QTL） and epistatic interactions associated with isoflavone, protein, and oil contents in soybean seeds. An F13 recombinant inbred line （RIL） comprising 474 lines was derived from a cross between Jindou 23 and Huibuzhi cultivars. SSR technique was employed for mapping of the QTLs. The QTLs for isoflavone, protein, and oil contents were analyzed and 23 QTLs were detected based on the constructed linkage map. Six QTLs for isoflavone content were localized in linkage groups J, N, D2, and G, eleven QTLs for oil content were localized in the linkage groups A1, A2, B2, C2, and D2, and six QTLs for protein content were localized in linkage groups B2, C2, G, and H1. The correlative analysis demonstrated that the isoflavone content had significant correlation with protein content, while significantly negative correlations was existed between oil and protein content, and significantly positive correlations was existed between protein and oil content. All these findings have laid an important basis for the marker assisted breeding in soybean. The phenotypic correlations of quantitative traits may be resulted from the correlation of the QTL controlling those traits.     

雪花莲凝集素基因(GNA)植物表达载体的构建及其对烟草的遗传转化

将雪花莲凝集素基因(GNA)取代GUS基因正向插入到Ti质粒载体pBI121的35S启动子之下,构建成植物表达载体pBI121/GNA,并将其导入农杆菌LBA4404中.通过该农杆菌介导转化烟草红花大金元,得到卡那霉素抗性植株159株,PCR检测表明其中102株为阳性.对8株PCR阳性植株进行了抗蚜虫生物活性检测,抑制蚜虫密度为25%～90%.     

Identification of QTLs Associated with Resistance to Pseudomonas syringae pv.Glycinea in Soybean (Glycine max (L.) Merr)

Soybean bacterial spot disease caused by Pseudomonas syringae pv.Glycinea which is a bacterial disease seriously affects soybean yield.Ten soybean germplasms and recombinant inbred lines (RILs) population were used to identify the resistant trait after inoculated with P.sg (P.sgneau001) in this study.High-density genetic mapping was obtained by specific length amplified fragment sequencing (SLAF-seq) of 149 RILs population which was derived from the crossing between Charleston and Dongnong594.The results indicated that 10 germplasm resources had four resistant germplasms included highly resistant cultivar Charleston,four susceptible varieties included Dongnong594 and two moderately resistant cultivars.Five quantitative trait locus (QTLs) were detected in RILs population by the composite interval mapping (CIM) method,and located on Linkage Group (LG) D1b (chromosome two),LG C2 (chromosome six) and LG H (chromosome 12),respectively.LOD scores ranged from 2.68 to 4.95 and the phenotypic variation percentage was from 6% to 11%.Six candidate genes were detected,according to the result of gene annotation information.Four of them had relationship with protein kinase activity,protein phosphorylation and leucine rich repeat (LRR) transmembrane protein,which had high expression after inoculated with P.sg by qRT-PCR.     

大豆脱落酸受体基因家族鉴定、系统发育进化及表达模式分析

[目的]鉴定大豆脱落酸受体基因(GmPYLs)家族成员,并进行系统发育进化及表达模式分析,为深入研究该基因家族在大豆生长发育和非生物胁迫中的作用机制提供理论依据.[方法]以拟南芥PYLs基因(AtPYLs)家族成员序列为参考,从JGI和NCBI数据库鉴定出GmPYLs基因家族成员;利用生物信息学方法对该基因家族的组成、基因结构、保守性、系统进化、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白理化性质和结构域等进行全面分析,并基于转录组测序数据,对GmPYLs基因家族成员的表达模式进行分析.[结果]从大豆全基因组序列中鉴定出21个GmPYLs基因,长度为500~4000 bp,分布在15条染色体上,编码蛋白的氨基酸数量为178~267个,分子量为19457.11~29105.43 Da,理论等电点(pI)为4.82~7.23,均为亲水蛋白,但稳定性存在明显差异,主要定位于细胞质中.GmPYLs蛋白的二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主.GmPYLs基因家族成员可分为四大组,同一组成员基因结构及其编码蛋白的氨基酸序列、三级结构、结构域和保守基序(motif)均相似.大豆、拟南芥、苜蓿和水稻的PYLs基因被分为五大类群(Ⅰ~Ⅴ),大豆、拟南芥、水稻和苜蓿的大多数PYLs基因归于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类群;Ⅳ类群含少量的拟南芥和大豆PYLs基因,而Ⅴ类群仅含少部分苜蓿PYLs基因.拟南芥与大豆直系同源基因对数量多于拟南芥与苜蓿直系同源基因对数量.21个Gm-PYLs基因的启动子序列主要包含响应逆境胁迫、调节生长发育及响应植物激素的顺式作用元件,且所有GmPYLs基因的启动子区至少含有1个植物激素响应元件,其中,以含ABA响应元件的GmPYLs基因数量最多.GmPYLs基因具有组织表达特异性,且品种间的表达模式也存在差异.[结论]GmPYLs基因家族成员在系统发育进化上较保守,其基因组复制事件可能发生在豆科植物分化以后,且大部分GmPYLs基因被保留,在响应非生物胁迫中存在广泛的潜在机制,尤其与激素响应密切相关.