转大豆Na~+/H~+逆向转运蛋白GmNHX1基因植株的获得

制约大豆生产的因素很多,土壤盐渍化就是其中之一。大量研究证明过表达NHX逆向转运蛋白可以提高植物的耐盐性。为获得耐盐性良好的转基因大豆材料,我们将大豆Na~+/H~+逆向转运蛋白(GmNHX1)基因构建到植物表达载体pCAMBIA3300上,应用农杆菌介导法将GmNHX1导入大豆品种黑农56和黑农59中,共获得18个转基因株系,并对T_1代转基因株系进行了PCR和实时荧光定量PCR检测。PCR结果表明转基因后代株系呈阳性的植株有4株;经Real-time PCR检测该4个PCR阳性转基因株系的G NHX1基因表达水平均高于对照株系;200 mmol/L NaCl溶液的盐试结果表明;对照植株的生长速度滞缓于4个转基因株系的生长速度。     

转化转录因子HaNAC1基因提高马铃薯的抗逆性

为提高马铃薯抗逆性,利用农杆菌介导法,将携带目的基因HaNAC1质粒分别导入马铃薯栽培种‘大西洋’、‘费乌瑞它’和‘青薯168’中。对卡那霉素(Kan)抗性转化株系经PCR扩增检测,共得到63个阳性株系。利用Southern blot对随机选取的7个转基因阳性株系进行检测,结果表明HaNAC1均已整合到各转基因株系中。对63个阳性株系进行RT-PCR检测,共有55个株系中出现目的基因条带,说明HaNAC1在转录水平有表达。以90 mmol/L NaCl和15%PEG分别添加至培养基中模拟盐和旱胁迫处理,从相对株高、相对根长等形态指标对32个‘大西洋’转基因株系进行筛选获得了4个优系,丙二醛、脯氨酸等生理指标也进一步证实HaNAC1基因转化可有效提高转基因马铃薯的抗逆性。     

转基因HaBADH马铃薯无性一代耐盐性及农艺性状分析

采用分子生物学、形态学及生理检测等方法对转化HaBADH马铃薯无性一代2个株系目的基因整合情况,耐盐性鉴定及农艺性状进行了检测与分析。经PCR、RT-PCR及Southern blot分析,验证HaBADH基因稳定存在于转基因无性一代株系基因组中。当120 mmol/L NaCl持续胁迫20 d后,转基因无性一代株系表现出较强的抗盐能力,B10及B22株高平均增幅均达到15 cm,冠径平均增幅均达到12 cm,对照株高和冠径平均增幅分别达到5 cm和7 cm,平均单株结薯重量分别较对照重9 g和2 g,平均单株结薯数量较对照高0.53个和12.28个,Pro含量显著上升,MDA含量显著下降,进一步表明了转入HaBADH基因可稳定提高马铃薯的耐盐性。     

逆境下转BADH基因小麦甜菜碱醛脱氢酶活性表达与甜菜碱积累

对盐、旱逆境下转BADH基因小麦品系99T6的生长发育、甜菜碱醛脱氢酶活性及甜菜碱积累等进行了研究分析,结果表明,转BADH基因株系在盐逆境下具有明显的生长优势,耐盐能力达到100mmol/L;电导率和质膜相对透性表明转基因株系抗膜损伤能力增强;甜菜碱醛脱氢酶活性的增强和甜菜碱积累的增加,说明转基因株系的盐旱逆境抗性是通过甜菜碱积累这一长期、持久的方式解除渗透胁迫,而不是通过脯氨酸积累这种临时的应急反应;以甜菜碱作为靶标性状采用基因工程方法提高植物盐旱耐性是可行的.     

转耐盐基因OsCDPK7、OsMAPK4水稻农艺性状调查与分析

在前期已获得耐盐转OsCDPK7、OsMAPK4基因水稻的基础上,对转基因株系的产量性状、生物学性状、品质性状和生育期等农艺性状进行调查与分析。结果表明,在田间栽培条件下,转基因水稻植株个体生长发育正常,转OsCDPK7基因水稻株系主要农艺性状与对照无差异;而转OsMAPK4基因水稻株系与其受体之间单位面积产量、株高、有效穗数和粗蛋白含量等均存在显著差异。这种差异与OsMAPK4基因功能存在必然关系。     

转SiDGAT1高油大豆T3株系的鉴定

以非转基因大豆受体东农47为对照,对前期已获得的转SiDGATl的4个大豆株系种子含油量、脂肪酸含量、蛋白质含量及植株主要农艺性状等进行鉴定。结果表明,与非转基因对照相比,转SiDGATl大豆种子的含油量提高,蛋白质含量降低,但各脂肪酸组分没有显著改变。除S-1株系外,其他3个株系的植株农艺性状与对照相比均无显著改变。     

野生大豆GsGST19基因的克隆及其转基因苜蓿的耐盐碱性分析

谷胱甘肽S-转移酶对植物抵御逆境胁迫和解除细胞毒素起着重要作用。本研究从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到GsGST19基因,将其转化苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对转基因苜蓿进行耐盐碱性分析。结果显示在正常培养条件下,转基因苜蓿株系19-4和19-9的GST酶活性分别是非转基因株系的1.52倍和1.49倍。在100 mmol L^–1 NaHCO₃处理14 d后转基因株系生长状态良好,而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05),而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05),说明超量表达GsGST19基因增强了苜蓿的耐盐碱能力。     

转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因小麦的耐盐耐旱性

采用室内模拟盐、旱胁迫，结合田间实际测定的方法，对基因枪法获得的转BADH基因小麦多个株系的不同世代材料进行了耐盐、耐旱性鉴定。结果表明，在旱、盐胁迫条件下，转BADH基因小麦在种子萌发、幼苗生长、根系发育以及质膜保护等方面均比受体品种（对照）具有明显的优势；在田间生长条件下的转基因株系，其叶片蒸腾强度比对照明显降低，而离体叶片失水速率与对照没有明显差别。     

转betA基因的小黑杨花粉植株耐盐性分析

甘氨酸甜菜碱是植物细胞内一种重要的调渗物质,盐胁迫下,甘氨酸甜菜碱的积累可以保护细胞内蛋白质的结构和功能,降低细胞水势,从而增强植物自身的耐盐能力。从大肠杆菌中克隆的胆碱脱氢酶基因(betA)是甘氨酸甜菜碱合成的关键酶基因,该基因编码的胆碱脱氢酶(CDH)可将胆碱一步合成为甜菜碱。本实验室已将胆碱脱氢酶基因(betA)转入到小黑杨花粉植株基因组中,并最终获得了4个转基因株系。本研究以4个转betA基因株系(TB1、TB2、TB3、TB4)及非转基因对照为试材,在浓度为1.2%的NaCl盐胁迫下,测定其甜菜碱含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量,并调查试材的盐害情况,计算盐害指数,目的是为了研究转基因株系的耐盐效果,从中筛选出耐盐能力较强的转基因株系。试验结果表明,4个转基因株系的甜菜碱含量均高于非转基因对照;在1.2%NaCl胁迫下TB1、TB2、TB4的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性均高于非转基因对照,TB3低于对照;TB1、TB4的丙二醛含量低于对照,TB2、TB3与对照相近。进一步的盐害分析表明4个转基因株系中的TB1和TB4株系的盐害指数低于对照的42.1%和33.4%,TB2、TB3与对照无显著差异。综合各转基因株系的耐盐性及生理指标测定结果,4个转基因株系中,TB1、TB2的耐盐性明显优于对照,有希望用于盐碱地造林及推广。     

转GmDof11基因高油转基因大豆的鉴定及主要农艺性状调查

以非转基因受体东农50为对照,对前期已获得的转GmDof11基因的转基因大豆5个株系种子含油量、脂肪酸含量等进行了鉴定,并调查了转基因大豆的主要农艺性状。结果表明:与非转基因对照相比,GmDof11基因在大豆中过量表达,提高了转基因大豆种子的含油量,降低了蛋白质含量,但对各脂肪酸组成没有显著影响。而且,转基因植株的分枝数、主茎节数和百粒重显著或极显著增加。说明转GmDof11基因大豆提高了种子的含油量,并有提高产量的潜力。     

转GmGI基因烟草T3株系的鉴定及其农艺性状的统计分析

本研究将大豆中调控光周期途径的关键基因Gm GI转入Havana 425烟草中,以非转基因Havana425烟草为对照,对获得的转Gm GI基因T3代烟草的4个株系的花期、产量以及其它农艺性状统计分析。结果表明,与非转基因烟草对照相比,除GI6株系外,其余3个株系株高与单株粒重提升明显,花期平均提前了31.5 d。上述结果表明:Gm GI基因使植物的花期提前的同时提高了植物的产量,因而该基因对于改良植物的光敏感特性,打破品种种植的地域限制、选育高产的优良品种是一个重要的基因资源。     

转Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(nhaA)大豆植株的获得及耐盐性分析

高盐对作物造成渗透胁迫和离子毒害,是影响作物生长发育的主要非生物胁迫因子之一。Na+/H+逆向转运蛋白能够通过将Na+排出细胞或将其区隔化入液泡中来调节细胞内的离子平衡,是植物耐盐的关键因子。本研究将质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA构建到植物表达载体pBI121上,通过发根农杆菌介导转化大豆子叶节,获得6株卡那霉素抗性再生植株。对抗性植株进行PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定,3株植株呈阳性,平均转化率为0.42%。对阳性植株的耐盐生理指标测定结果显示,盐胁迫后转基因植株的质膜相对电导率显著低于对照植株,叶绿素含量和脯氨酸含量显著高于对照植株。nhaA基因在大豆植株中的表达显著提高了大豆对盐胁迫的耐受性,为大豆耐盐新品种的选育和广泛应用该基因进行其它农作物的耐盐性改良提供了材料和依据。     

拟南芥隐花色素CRY光信号通路的研究进展

隐花色素又称蓝光/紫外光A受体,是调控植物光形态发育以及动植物生物钟的一类光裂解酶。隐花色素最早在拟南芥中发现,后来广泛地发现于其他植物、微生物和动物中。拟南芥隐花色素CRY1(Cryptochrome1)和CRY2(Cryptochrome2)作为植物感受外界光信号的光受体,主要参与调控了植物光形态建成和光周期开花过程。目前对于拟南芥隐花色素的遗传学功能、光化学特性及其相关蓝光信号转导的分子机制已有较为深入的研究。最近,随着隐花色素光敏原初反应相关分子机制的解析,如:CRY2蓝光特异的二聚化和磷酸化等,为最终揭示蓝光信号传递机制提供了重要的理论基础,并借此有望在将来的研究中进一步解析隐花色素调控植物生物钟等重要生物进程的相关分子机制。     

转水稻OsSIK1基因玉米植株的获得及抗旱性分析

类受体激酶基因Os SIK1具有通过激活抗氧化系统,增强水稻对于干旱和盐胁迫抗性的作用。为了丰富可利用的作物抗旱基因,获得具有较高抗旱水平的玉米新种质,通过超声波辅助花粉介导法,将水稻类受体激酶基因Os SIK1导入玉米自交系郑58中,并对转化株进行卡那霉素筛选及T1、T2、T3的PCR及Southern Blotting杂交等分子检测,获得转化植株并在T3获得转基因纯合株系。对T3转基因玉米和非转基因玉米对照以16.1%的PEG模拟水分胁迫进行抗旱性分析。结果表明,与对照相比,在水分胁迫处理下,转基因玉米株系叶片相对含水量提高了7.4%~19.8%,叶绿素含量提高了11.3%~106.9%,SOD活性上升45.8%~93.4%,而转基因玉米叶片的相对电导率下降了35.4%~58.1%,MDA含量下降了25.7%~50.4%,说明转Os SIK1基因玉米植株抗旱性得到提高,其中,5个转化株系与对照在抗旱性方面有显著差异,且生长状况明显优于对照。综上所述,研究最终获得5个转Os SIK1基因玉米株系,并证明导入水稻Os SIK1基因可以提高玉米植株的抗旱性。     

过表达AtCBF4、BoWS大豆对干旱胁迫的响应

本研究利用农杆菌介导法获得的过表达At CBF4基因、过表达Bo WS基因大豆株系的后代,研究其在干旱胁迫下转基因大豆生理特性、光合性状以及产量性状的表现,以揭示其转基因大豆耐旱性特点。研究结果表明:过表达CBF4基因株系在丙二醛、气孔导度、细胞CO2浓度、蒸腾速率,单株荚数、单株粒数上表现优于过表达Bo WS基因大豆株系;过表达Bo WS基因大豆株系在脯氨酸、可溶性糖、净光合速率、瞬时水分利用率、株高、节数、百粒重、单株产量以及结荚期单株荚数和单株粒数上耐旱性更强。研究结果表明通过灰色关联分析以及聚类分析表明过表达Bo WS基因大豆株系比过表达At CBF4基因株系具有更强的耐旱性。     

转GsCBRLK/SCMRP双价基因苜蓿耐碱性及氨基酸含量分析

从野生大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆到GsCBRLK基因, 与人工合成的高甲硫氨酸含量SCMRP基因构建成双价植物表达载体, 将其转入苜蓿, 获得超量表达的转基因苜蓿, 并进行耐碱性分析。结果显示, 经过100、150 mmol L^–1 NaHCO₃处理14 d后, 转基因株系生长状态良好, 而非转基因对照株系萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05), 而SOD酶活性显著高于非转基因对照(P<0.05), 说明超量表达GsCBRLK基因增强了苜蓿的耐碱能力;各转基因株系的甲硫氨酸含量均比对照植株高, 表明SCMRP基因的导入提高了苜蓿叶片甲硫氨酸的含量。     

Ta6-SFT在烟草中的逆境诱导型表达及抗旱性

分别构建CaMV35S启动子驱动的Ta6-SFT组成型植物表达载体和rd29A启动子驱动的逆境诱导型表达载体。利用农杆菌介导法分别导入烟草中,获得转基因株系,Southern杂交和Northern点杂交确定Ta6-SFT整合进转基因株系基因组中,并正常转录。以非转基因株系作对照,对2种转基因烟草株系进行干旱胁迫处理,采用半定量RT-PCR分析Ta6-SFT在转基因株系中的表达,同时测定胁迫0 d和18 d果聚糖含量及部分农艺性状。结果表明,含有rd29A启动子的逆境诱导型株系中Ta6-SFT相对表达量比在含CaMV35S启动子的组成型株系中高,而且积累更多的果聚糖;从株高、1/2株高处茎粗、叶面积数据来看,逆境诱导型转基因株系的生长势优于组成型株系,对干旱表现强的耐性。因此,在转基因植物中逆境诱导型表达Ta6-SFT基因将发挥更好的抗逆功能。     

水稻OsAPX1基因在烟草中的表达及其抗盐性研究

本研究采用RT-PCR方法克隆得到水稻细胞质抗坏血酸过氧化物酶(OsAPX1)基因全长cDNA(基因登录号:D45423);将该基因构建二元植物表达载体pBI121-OsAPX1;用农杆菌EHA105侵染介导烟草叶盘转化法转基因,获得转基因植株,PCR鉴定遗传转化的烟草植株成功地整合了水稻OsAPX1基因;Northern blot鉴定结果表明转基因T1代植株Ta在mRNA转录水平上表达;对Ta株系进行Kana抗性鉴定,表明转基因T2代株系有抗性;对T2代株系做NaCl、NaHCO3、Na2CO3抗盐性鉴定,结果表明与对照相比表现出转基因植株抗(耐)性提高;取T2代植株的叶片在不同浓度H2O2处理下,抗H2O2毒害的能力显著强于对照,转基因植物的抗性有所提高,有望在抗盐碱性育种上应用.     

转几丁质酶和核糖体失活蛋白双价基因大豆的获得与抗病性鉴定

以东北地区4个主栽大豆品种为试材,通过农杆菌介导法,将2个抗真菌病基因,即几丁质酶基因和核糖体失活蛋白基因构建在同一植物表达载体上,对受体材料进行遗传转化,获得了经Southern检测同时整合双价基因的T₀代转基因大豆植株,转化频率为0.5%。将T₀代转基因大豆植株扩繁至T₂代,并进行了大豆疫霉根腐病和大豆灰斑病的抗性检测,4个株系的抗性均比对照有明显提高。分子生物学验证及RT-PCR检测表明2个外源基因在4个株系中均进行了转录表达。     

大麦HvNRT2.3/HvNRT2.5基因对拟南芥生长发育及产量性状的影响

高亲和硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter, NRT)对于植物的氮代谢具有重要的作用。为研究大麦HvNRT2.3和HvNRT2.5基因的功能,本研究从大麦栽培品种‘Morex’克隆了大麦HvNRT2.3和HvNRT2.5基因,构建2个基因的超表达载体,转化拟南芥野生型(Col)。本研究测定了野生型和转基因株系的10个性状,结果显示超表达株系除株高没有显著变化外,转基因株系的莲座叶大小、荚果数目、长度、籽粒数目、千粒重、硝态氮含量和蛋白质含量等均显著增大或提高;成熟期单株干重分别增加45.63%和14.74%,单株籽粒产量分别提高31.37%和24.31%,收获指数较野生型没有显著变化。研究表明,过量表达大麦HvNRT2.3和HvNRT2.5基因能促进拟南芥生长,提高氮素的吸收能力和单株产量。