用RNA干扰技术创造高直链淀粉马铃薯材料

【目的】创造块茎高直链淀粉含量的转基因马铃薯材料。【方法】采用RT-PCR技术分别克隆了马铃薯Sbe 1基因CDS内300 bp的片段SⅠ和Sbe 2基因CDS内410 bp的片段SⅡ,并将SⅠ和SⅡ顺序连接得到融合片段SⅢ;以载体pHANNIBAL和pART27为基础,构建具有SⅢ反向重复结构的植物表达载体pRNAiⅢ;采用农杆菌介导法转化马铃薯优良品种陇薯3号、甘农薯2号和大西洋。【结果】获得了融合片段SⅢ,构建了以Sbe 1基因和Sbe 2基因为靶标的RNA干扰载体pRNAiⅢ,通过农杆菌介导法获得了24个转基因株系,其中21个转基因株系试管薯的淀粉粒形态发生明显变化,表观直链淀粉含量介于59.31%～87.14%,比受体材料平均高出3.2倍。RT-PCR分析表明,在8个直链淀粉含量超过80%的转基因株系中检测不到Sbe 1和Sbe 2基因mRNA的积累。【结论】采用RNAi技术通过沉默内源Sbe 1和Sbe 2,可获得高直链淀粉含量的马铃薯材料。     

用反义RNA技术创造高直链淀粉玉米材料

 【目的】利用反义RNA技术调控玉米淀粉的生物合成过程,创造高直链淀粉玉米材料。【方法】克隆玉米淀粉分支酶(sbe2a)基因片段,以载体pWGLL为基础,构建高效反义表达载体,通过花粉管通道法将其导入玉米自交系铁7922中。【结果】获得了4株转基因株系,GFP表达检测、PCR扩增和Southern杂交结果表明,目的基因已整合到基因组中,且能够遗传。对4株转基因植株进行RT-PCR和淀粉分支酶活性检测,结果表明转反义sbe2a玉米淀粉分子酶基因的转录受到了明显抑制,淀粉分支酶活性明显低于野生型,相差最多的降低79.4%;直链淀粉含量也发生明显的变化,最高的提高了84.3%,且总淀粉含量与对照之间基本没有差异。【结论】采用反义RNA技术通过沉默内源sbe2a,可获得高直链淀粉含量的玉米材料。     

烟草液泡转化酶抑制子基因调控马铃薯块茎低温还原糖累积的研究

【目的】克隆烟草液泡转化酶抑制子基因，并在马铃薯中表达，从而抑制低温贮藏块茎还原糖积累，提高马铃薯加工品质。【方法】通过RT-PCR法分离Nt-VIF全长cDNA，转化马铃薯植株，PCR、Northern杂交和Southern杂交检测转基因植株，转基因植株块茎在低温和常温条件下贮藏30 d，分析转化酶活性与还原糖含量。【结果】克隆到Nt-VIF全长cDNA，35S调控下正向的Nt-VIF基因cDNA已经成功转入鄂马铃薯3号（E3）植株。转基因植株块茎在4℃和20℃贮藏30 d表明，VI活性受温度调节，高温贮藏块茎的VI活性显著低于低温贮藏的块茎，且高温条件下转基因块茎与对照无显著差异，而低温条件下转基因块茎的VI活性与对照相比下降幅度为22.7%（株系A-3）～78.1%（株系A-31）。转基因块茎还原糖（RS）含量在高温贮藏条件下与对照差异亦不明显，而低温贮藏条件下RS含量下降幅度为20%（株系A-17）～80.5%（株系A-30）。进一步分析还表明，转基因块茎低温贮藏其液泡转化酶活性与还原糖含量呈显著正直线相关（RS = 0.289VI + 0.0736）。【结论】Nt-VIF基因的表达显著抑制了马铃薯液泡转化酶活性，导致还原糖积累降低。     

马铃薯sAGP基因表达对块茎淀粉和还原糖含量的影响

 通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导将CaMV 35S驱动的正/反义sAGP基因导入马铃薯（Solanum tuberosum L.）品种鄂马铃薯3号（E3）和南中552（N552）以研究sAGP基因对马铃薯块茎淀粉-糖代谢的影响。PCR扩增和Southern杂交证明正/反义sAGP基因已整合到马铃薯基因组中。Northern杂交分析表明，该正/反义基因在转基因植株中均能正常转录。转基因植株块茎分析显示，导入正义基因的株系中除4个与转反义基因表现相同外，其余19个株系AGPase酶活性平均上升约25％，还原糖含量下降20％左右，淀粉含量增加5%～6％。其中3个测定指标与各自对照相比，差异均达到显著水平的有A8、C1和C5，最大变化幅度分别为酶活性上升53.5％，还原糖含量下降60.1％，淀粉含量增加33.9％。转反义sAGP基因的15个株系中，AGPase酶活性平均下降约27％，还原糖含量上升近36％，淀粉含量下降亦达27％，其中株系B5、B6、B8和D7的这3个指标均与各自未转基因对照差异显著。本研究结果表明，sAGP基因与AGPase酶活性直接相关，而AGPase很大程度上调节着马铃薯块茎淀粉-糖代谢，通过增强sAGP表达，能有效改良块茎的加工品质。     

马铃薯块茎淀粉合成相关基因在脱落酸和蔗糖诱导下的表达分析

【目的】在马铃薯块茎中确定能够促进淀粉合成基因表达的脱落酸(abscisic acid,ABA)和蔗糖处理体系。【方法】利用不同的溶液和条件,对马铃薯幼嫩块茎进行ABA、蔗糖和ABA+蔗糖处理;采用实时荧光定量PCR检测处理块茎中直链淀粉合成关键酶(granule-bound starch synthaseⅠ,GBSSⅠ)基因、支链淀粉合成关键酶(starch branching enzymeⅢ,SBE3)基因和淀粉合成限速酶大亚基(ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit 3,APL3)基因的表达,确定处理体系能否诱导基因表达;确定处理体系后,进一步检测其他9个淀粉合成基因的表达。【结果】实时荧光定量PCR检测表明：当处理溶液中包含氯化钙、琥珀酸钠和氯霉素等试剂,且马铃薯块茎置于处理溶液中28℃黑暗处理36 h时,与对照相比,ABA或蔗糖处理可明显升高GBSSⅠ和APL3的表达。对其他9个淀粉合成相关基因表达的检测结果显示：大部分合成基因正向响应ABA或蔗糖处理。【结论】本研究利用马铃薯块茎确定了能够促进淀粉合成基因表达的ABA和蔗糖处理...     

转PPase基因对马铃薯块茎休眠特性的影响

利用农杆菌介导法将组成型表达启动子CaMV 35S驱动的正义和反义无机焦磷酸酶(PPase)基因导入到马铃薯栽培品种‘费乌瑞它’的试管薯中,通过PCR检测证明PPase基因已转入马铃薯基因组中.对转基因株系及对照植株块茎的休眠特性的测定表明,分别在4℃低温和25℃室温贮藏条件下的转反义基因马铃薯株系块茎的休眠期较对照株系均延长了2~3周;转正义基因马铃薯株系块茎的休眠期较对照株系均提前了2~3周;且在4℃低温贮藏条件下的转基因马铃薯株系及对照块茎的休眠期比25℃条件贮藏的长2~3周,为进一步利用PPase基因改良马铃薯块茎休眠特性提供科学依据.     

施钾对宁南旱区马铃薯块茎淀粉含量及淀粉合成相关酶活性的影响

【目的】研究施钾水平对宁南旱区马铃薯块茎淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】以青薯9号为试验材料，设置8个钾肥处理(CK为对照不施N、P、K肥，K₀:0 kg/hm²,K₁:30 kg/hm²,K₂:60 kg/hm²,K₃:90 kg/hm²,K₄:120 kg/hm²,K₅:150 kg/hm²,K₆:180 kg/hm²)，在各关键生育时期分别测定马铃薯块茎的总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量和淀粉合成关键酶活性，探讨不同施钾量对旱作马铃薯淀粉形成的影响。【结果】随着施钾量增加，马铃薯块茎中的总淀粉、直链淀粉与支链淀粉含量均呈现先升后降的单峰曲线变化趋势，并在K₃处理下达到最大值。K₃施钾水平较CK和K₀     

异源表达AtCIPK23基因对马铃薯试管薯结薯及耐低钾抗性的影响

【目的】研究低钾处理下异源表达AtCIPK23基因对马铃薯试管薯结薯的影响。【方法】以马铃薯品种鄂薯3号(W)及其转AtCIPK23基因的株系L1、L23和L34为材料,通过试管薯诱导体系,研究马铃薯试管薯在不同钾浓度处理下的单瓶结薯数、薯块直径以及植株和试管薯的钾含量,试管薯淀粉与蔗糖的含量。【结果】2mmol/L和10mmol/L处理下,L1、L23和L34的单瓶结薯数、薯块直径均高于对照W,且植株和试管薯的钾含量,试管薯淀粉与蔗糖的含量均高于对照W。正常钾(20mmol/L)处理下,对照与转基因各株系间各指标的差异不显著。【结论】异源表达AtCIPK23基因提高了马铃薯试管薯对低钾的抗性。     

大豆查尔酮还原酶1基因的克隆及转化

【目的】克隆大豆查尔酮还原酶1(CHR1)基因,以构建的过表达载体pCAMBIA3301-CHR1转化大豆,获得含有CHR1基因的阳性植株,为研究该基因的功能奠定基础。【方法】以大豆基因组DNA为模板,通过PCR扩增克隆CHR1基因,构建植物过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,对其进行PCR及双酶切鉴定。采用农杆菌介导法将该载体转入大豆"吉农28"中,对转基因植株进行PCR、Southern杂交检测,对CHR1基因mRNA相对表达量进行荧光定量PCR检测。【结果】克隆得到的CHR1基因大小为1 100bp。成功构建了植物过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,将其转化大豆后,通过PCR检测获得T1代转基因大豆植株12株;Southern杂交检测结果显示,CHR1基因以单拷贝形式整合入大豆基因组中;荧光定量PCR检测结果显示,转基因植株的CHR1mRNA相对表达量高于非转基因大豆植株。【结论】成功构建了过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,并获得了CHR1基因表达量高的转基因大豆。     

转hrpZpsta抗病基因大豆的研究

【目的】将具有广谱抗病性的hrpZpsta基因导入大豆,为培育抗灰斑病的转基因大豆新品系奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法,以大豆子叶节为受体,将具有广谱抗性的hrpZpsta基因转入大豆品种"吉林30"中,以耐盐基因badh作为筛选标记性基因,经过抗性筛选,对转基因植株进行PCR检测、Southern杂交和RT-PCR检测分析。【结果】确定的NaCl筛选浓度为200mmol/L。对T1、T2和T3代转基因植株进行PCR检测,得到T1代阳性植株30株,T2代45株,T3代284株,说明外源hrpZpsta基因在转基因后代中能够遗传。Southern杂交结果表明,外源目的基因hrpZpsta已经整合进大豆基因组中,且整合位点不尽相同。RT-PCR结果表明,hrpZpsta基因在受体大豆中获得表达。【结论】获得了hrpZpsta基因遗传表达的T3代转基因大豆株系。     

小麦RIL群体中籽粒淀粉性状的分离与主要淀粉性状的相关分析

【目的】了解小麦淀粉主要特性在RIL群体中的分离和分布规律及小麦淀粉主要性状间的相关关系。【方法】以普通小麦重组自交系群体为材料,研究小麦籽粒淀粉品质性状在后代群体中的分离和分布,同时对RIL群体后代家系的籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量,支/直比、膨胀势及RVA参数等12个性状进行了相关分析。【结果】籽粒淀粉品质特性在后代群体中表现为微效多基因控制的数量性状,表现为数量性状遗传,变异系数为6.43%～46.03%,变异大;淀粉主要性状间存在不同程度的相关。【结论】重组自交系群体遗传背景清楚,准确反映了小麦主要淀粉品质性状间的相关关系,可以对所研究的淀粉性状进行数量性状定位。     

过量表达转录因子OsbZIP60对水稻抗热和抗旱能力的研究

 【目的】利用转基因技术研究转录因子OsbZIP60的生物学功能,为培育抗逆水稻、减轻高温干旱对水稻的伤害奠定基础。【方法】构建水稻OsbZIP60的过表达载体pHB-OsbZIP60,通过根癌农杆菌介导的遗传转化法将其导入水稻品种日本晴,通过观察转基因植株和野生型植株在胁迫条件下的表型差异,分析其生物学功能。采用半定量PCR和荧光定量PCR检测OsbZIP60的表达模式以及其在转基因植株中的表达水平。【结果】在转基因植株中,OsbZIP60表达量明显高于野生型日本晴植株。OsbZIP60的表达受热信号诱导,在热激条件下,转基因植株的OsbZIP60表达量进一步升高。OsbZIP60在水稻各组织中均有表达,且在成熟植株叶片中表达量最高。转基因植株与野生型相比具有更强的抗胁迫能力,并且离体部分失水率更低。【结论】水稻转录因子OsbZIP60在水稻热胁迫和干旱胁迫应答中具有重要的作用,过量表达转录因子OsbZIP60能够增强水稻的抗热和抗旱能力。     

东莞大蕉超表达拟南芥CBF1基因及其抗寒性检测

【目的】研究超表达拟南芥CBF1基因（AtCBF1）对大蕉抗寒性的影响,为从大蕉克隆抗寒相关基因奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法转化东莞大蕉的胚性细胞悬浮系,获得转AtCBF1基因的大蕉植株;利用GUS组织染色、PCR、RT-PCR以及RT-qPCR对转基因植株进行鉴定;比较低温处理后的转基因株系和对照的冷害特征以及超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量等生理生化指标,鉴定转基因大蕉植株的抗寒能力。【结果】试验共获得6个抗性再生转化系。GUS组织染色结果表明,除T1外,其余均为阳性;PCR鉴定结果表明,AtCBF1在6个抗性再生转化系均为阳性,而GUS基因在T1转化系中没有检测出;RT-PCR结果表明,AtCBF1在6个转化系均得到表达,对T1、T2和T3 3个转化系进行RT-qPCR检测发现,AtCBF1基因在3个转基因株系表达水平存在差异;在低温处理下,转基因植株的叶片相对电导率、MDA的累积都低于非转基因植株,而SOD总活性高于对照;低温处理条件下,转基因植株叶片的冷害症状明显轻于对照。【结论】AtCBF1在大蕉中超表达,具有增强大蕉SOD活性,降低因低温导致的MDA含量和离子渗漏率,缓解质膜过氧程度,进而改善大蕉植株抗低温胁迫的能力。     

高抗性淀粉粳稻新品系稻米淀粉链长分布与主要品质特征差异

 【目的】通过对水稻抗性淀粉性状的遗传研究,为高抗性淀粉水稻资源创新与育种提供理论和实践依据。【方法】以抗性淀粉含量有显著差异的粳稻品系为材料,比较分析高低抗性淀粉粳稻品系类型间的支链淀粉链长分布、稻米RVA谱特性值、膳食纤维和直链淀粉含量等主要品质特性的差异及其相关性。【结果】高低抗性淀粉水稻品系间支链淀粉链长分布差异显著,高抗性淀粉水稻品系的支链淀粉中短链部分即聚合度为5～12所占的相对百分比率显著低于低抗性淀粉类型品系,而长链尤其是聚合度为13以上的长链比率明显高于低抗性淀粉类型品系。膳食纤维和直链淀粉含量,高抗性淀粉品系显著高于低抗性淀粉品系,最高黏度值、最终黏度值、热浆黏度值和崩解值等,高抗性淀粉品系均显著或极显著低于低抗性淀粉类型品系。抗性淀粉含量与支链淀粉短链聚合度（DP≤12）呈极显著负相关,但与支链淀粉的中长链聚合度（12＜DP≤36）呈极显著正相关,与直链淀粉含量和膳食纤维含量呈极显著正相关。【结论】水稻中支链淀粉的链长分布、直链淀粉含量和稻米RVA谱特性值与稻米抗性淀粉含量关系密切,在育种实践中可作为育种选择指标之一。     

淀粉粒径对大麦淀粉物化特性的影响

[目的]大麦籽粒是一类重要的谷物原料,在啤酒酿造、禽畜喂饲、药食保健等领域的用途十分广泛.研究表明,籽粒中的淀粉颗粒大小及淀粉组成结构决定其用途.通过研究不同品种大麦不同粒径淀粉颗粒的组成结构及物化性质,为大麦淀粉加工利用提供参考.[方法]以西引2号(Xiyin-2)、京辛1号(Jingxin-1)、苏啤6号(Supi...     

油菜基因BnWRI1的克隆及RNAi对种子含油量的影响

 【目的】阐明油菜基因BnWRI1对其种子含油量的影响。【方法】采用RT-PCR技术从油菜中克隆到BnWRI1基因编码区内384 bp的片段,将该片段正反向插入干扰载体pGΩ4ARi中,构建成RNAi表达载体pGΩ4ARi-WRI1,通过花粉管通道法将其转入油菜受体品种中双9号中,【结果】获得3棵转基因植株,PCR扩增和基因组Southern杂交证实外源片段已整合在受体油菜基因组中。利用半定量RT-PCR和改进的索氏提取法分别检测转基因T1代植株的BnWRI1基因表达量和种子含油量,结果表明：与非转基因对照相比,转基因植株的BnWRI1基因均受抑制,种子含油量有所降低。【结论】采用RNAi技术可使油菜内源基因BnWRI1沉默,表明油菜基因BnWRI1能有效调控种子含油量。     

苹果MdcyMDH过量表达对光合、激素和生长的影响

【目的】获得过量表达苹果细胞质苹果酸脱氢酶基因（MdcyMDH）的苹果植株,评价其过量表达对转基因株系生长的影响,并通过光合特性和和激素水平来探讨其调控生长的机理,为进一步揭示该基因调控生长发育的机制奠定基础。【方法】从苹果叶片中克隆MdcyMDH编码区,连接植物表达载体pBI121,转化农杆菌LBA4404;利用农杆菌侵染‘嘎啦’苹果叶片,通过叶片再生的方法获得MdcyMDH过表达的转基因苹果株系。以分化的苹果组培苗叶片为材料,提取基因组DNA,利用来自35S启动子和转化基因序列的引物,通过PCR初步筛选转基因株系;然后,提取初筛的转基因苹果组培苗叶片RNA,分别采用半定量和荧光定量PCR的方法检测MdcyMDH表达量,来确定MdcyMDH过表达株系。以继代培养40和60 d的野生型和转基因苹果组培苗为材料,进行生根处理,30 d后测定MdcyMDH过表达对组培苗表型以及株高、叶片数量、根重等生长参数的影响。以驯化的、在大田生长一年的野生型和转基因苹果苗为材料,测定叶片光合参数和叶绿素含量的变化;以组培苗为材料,利用液质联用仪测定叶片内源激素含量的变化。【结果】以苹果叶片基因组DNA为材料,PCR初步筛选获得了3个转基因株系,即Line 2、Line 3和Line 4;半定量和荧光定量PCR检测发现Line 2和Line 4中MdcyMDH表达量分别比野生型提高了12倍和5倍,因此确定以上两个株系为MdcyMDH过表达株系。此外,MdcyMDH过量表达也提高了叶绿体苹果酸脱氢酶基因（MdchMDH）表达量。组培苗生根培养30 d后,MdcyMDH过表达对转基因株系的株高、叶数目、茎粗度、地上部重量未造成显著性影响,但小幅提高了转基因株系的株高和地上部总重量;与野生型相比,MdcyMDH过量表达显著提高了根系的重量和总鲜重。MdcyMDH过表达显著提高了转基因株系的光合速率,Line 2和4光合速率分别提高了13.2%和15.1%;转基因株系的蒸腾速率和气孔导度总体上都有显著性提高,但其胞间CO₂浓度显著降低;MdcyMDH过量表达显著提高了叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量,与对照相比,Line 2和4株系叶绿素总含量分别提高了20.4%和15.9%。叶片激素含量测定表明,MdcyMDH过量表达显著抑制了ABA水平,其含量约为对照的1/2。【结论】MdcyMDH过量表达通过提高光合能力和降低ABA水平促进了转基因苹果组培苗的生长,尤其是促进了生根。     

蕙兰Flowering locus T基因的克隆及其对开花的影响

【目的】 探讨CfFT基因在蕙兰成花中的作用。【方法】采用RT-PCR结合RACE技术从蕙兰(Cymbidium faberi)中克隆Flowering locus T（FT）同源基因CfFT。采用实时定量RT-PCR对不同组织及不同花发育时期CfFT进行表达分析。将该基因克隆到PBI121载体上导入烟草中,并对不同转基因烟草株系中的CfFT、NFL、NtFUL和NAP1基因进行实时定量RT-PCR分析。【结果】对蕙兰花芽分化不同时期的CfFT的表达分析表明,CfFT在花芽分化初期的表达量最高,之后随着花芽的成熟表达量逐渐降低。将CfFT导入烟草进行异源表达,转基因株系表现出明显的早花表型。对开花时间不一的转基因株系中的CfFT表达分析表明,其表达量与转基因烟草开花时间早晚成正比。进一步对这些株系内源的NFL、NAP1和NtFUL表达分析表明,NFL、NAP1和NtFUL基因的表达量与CfFT表达成正比,说明NFL、NAP1和NtFUL的表达受FT基因的上游调控。【结论】在烟草中异源表达蕙兰中的CfFT基因能促进烟草提前开花。