过量表达拟南芥NPR1基因提高小麦纹枯病的抗性

拟南芥NPR1基因是植物重要的抗病调控因子,转基因过表达该基因可以赋予植物广谱抗性.为明确该基因在小麦抗纹枯病基因工程中的应用潜力,本研究构建了由玉米ubiquitin启动子驱动的拟南芥NPR1表达载体,采用基因枪介导法导入到小麦品种扬麦12号中,获得20株转基因植株.对14个外源基因纯合株系的半定量RT-PCR和测序分析结果显示,外源拟南芥NPR1基因已经导入转基因小麦并有不同水平的表达,部分转基因株系拟南芥NPR1基因发生重排；纹枯病抗性鉴定结果表明,转基因株系中拟南芥NPR1基因的正确表达可以减轻纹枯病菌引起的病症发展,提高转基因小麦的纹枯病抗性.     

应用玉米核糖体失活蛋白基因改善马铃薯对立枯丝核菌抗性

为探索在马铃薯中表达玉米源核糖体失活蛋白基因(RIP)是否可以改善受体对真菌病原立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的抗性,本研究以根癌农杆菌菌株LBA4404(p2301-RIP)转化马铃薯易感品种"Favorita"并进行了目的基因表达的分子生物学鉴定和对R.Solani的抗病性鉴定。结果表明:卡那霉素抗性再生株系的基因组中扩增到了目的基因,经Southern印记分析证实各独立转化株系基因组中均整合了2个拷贝RIP基因;RT-PCR分析表明RIP基因在转录水平正常表达;酶促活性测定表明部分转基因植株蛋白提取物具有RIP基因产物应有的脱嘌呤活性;温室盆栽试验证实有1个转基因株系显著提高了对由R.Solani引起的马铃薯黑痣病的抗性。     

转内质网小分子量热激蛋白CaHSP22.5基因甜椒植株的获得

低温胁迫是喜温蔬菜和作物生产中的主要障碍因素。内质网是细胞内合成蛋白质和膜脂的重要细胞器,内质网小分子量热激蛋白与植物的耐冷性密切相关。我们克隆甜椒内质网小分子量热激蛋白(Ca HSP22.5)基因,构建真核表达载体,用农杆菌LBA4404介导初步获得10个T0代具有卡那抗性的转基因株系,开花结实获得T1代种子94粒。对获得T1代种子进行卡那抗性培养基的萌发和生长筛选,然后对T1代抗性强的转基因株系进行RT-PCR检测,鉴定获得6个转基因株系。通过叶绿素荧光分析证实,组成性表达Ca HSP22.5的转基因株系与野生型相比,显著减轻低温引起的光抑制,表明获得了抗冷性强的种质新材料。可进一步研究Ca HSP22.5的作用机制,从而指导喜温农作物的反季节栽培和育种。     

转金属硫蛋白基因(MT1)烟草抗Cd2+胁迫的生理特性分析

将柽柳(Tamarixsp.)金属硫蛋白基因(MT1,GenBank登录号:AB298390)插入植物表达载体pBI121,取代花椰菜病毒35S启动子下游的gus基因,利用农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)介导法将MT1导入烟草(Nicotiana tobacum)基因组。对具有卡那霉素抗性,且经PCR-Southern检测和Northern杂交表现阳性的转基因株系进行抗Cd2 分析表明,金属硫蛋白基因的过量表达提高了转基因植株的抗Cd2 能力,在含200μmol L-1和400μmol L-1Cd2 的MS培养基上,转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系;在生理性状上表现为转基因植株MDA含量及POD活性明显低于非转基因株系,叶绿素含量和SOD活性比非转基因株系明显增加。     

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。     

猪传染性胃肠炎病毒纤突糖蛋白在转基因玉米中的表达

本研究拟构建携带猪传染性胃肠炎病毒纤突糖蛋白基因(TGEV-S)的转基因玉米植株并检测其表达情况。首先利用PCR方法自携带TGEV-S基因的重组质粒中扩增2.2kb的S基因片段,然后插入植物表达载体pBAC176中,该表达载体以编码除草剂草甘膦抗性的EPSP基因作为选择标记,目的基因以双增强子的CaMV35S(E35S)及其玉米Hsp70第一内含子为驱动。以授粉后10～12d约0.5～1mm大小的玉米幼胚为受体,用基因枪进行转化,经过愈伤组织诱导、草甘膦抗性筛选和分化再生培养,先后获得74株转化再生植株。利用PCR和Southern blot检测表明,T0代转基因苗有9株检测结果为阳性。T1代转基因玉米株系经PCR检测有14个转基因株系为阳性,初步确定了目的基因在这些转基因玉米中的稳定整合。进而通过间接ELISA分析初步确定目的基因在7个T1代转基因玉米株系获得了表达。研究结果为进一步研究表达TGEV-S转基因玉米的生物学活性奠定了基础。     

转双价广谱抗病基因创造甘蓝型油菜抗菌核病新品种的研究

菌核病严重威胁着我国长江中下游地区甘蓝型油菜的生产，几乎每年都会导致甘蓝型油菜的大面积减产。来自于烟草的葡聚糖酶(Glucanase)基因，其编码产物能降解真菌的细胞壁结构成分一葡聚糖。来自于烟草的植物蛋白AP24则属于细胞程序性死亡(PCD)的诱导蛋白，对多种真菌具明显抑制作用。前期已成功地将这两个广谱抗病基因导入甘蓝型油菜，并且通过表型鉴定，在T0和T1代检测到了核盘菌抗性。本实验对转基因T2代和T3代甘蓝型油菜进行分子鉴定和田间抗病性鉴定。经过PCR分子鉴定，从14个转基因T3代甘蓝型油菜株系中筛选到4个外源基因已经纯合的株系。对株系GA02—2的RT—PCR鉴定则进一步证明外源广谱抗病基因在RNA水平上的大量表达。田间抗性鉴定主要利用苗期离体叶接种和成株期茎杆插签接种这两种方法。结果表明，T2代转基因株系中有5个株系表现为抗病基因初步纯合，5个株系表现为隐性纯合，12个株系处于分离当中，其中株系GA02—2的抗病性鉴定结果与RT—PCR鉴定的结果吻合。18个T3代转基因甘蓝型油菜株系中有7个株系表现为抗性纯合，3个株系剖现为隐性纯合，其余8个株系基本上仍在分离中，其中株系GA02—2—1的抗病性鉴定结果与前面的分子鉴定以及上代的抗病性鉴定完全吻合。综合分子鉴定和抗病性鉴定结果，筛选出抗病效果良好的转基因纯合株系应用于抗病育种。     

兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质的创制与鉴定

TaLTP5是从小麦中分离到的一个脂质转移蛋白编码基因。利用基因枪介导法将TaLTP5表达载体pA25-TaLTP5转入抗白粉病的小麦品种扬麦18 (含抗白粉病基因Pm21)中, 旨在选育兼抗全蚀病和白粉病的小麦新种质。对转基因小麦T₀~T₃代植株中引入TaLTP5基因进行分子检测和抗病性鉴定。PCR检测、Southern杂交分析结果表明, 外源TaLTP5基因已转入、整合到3个转基因小麦株系的基因组中, 并能稳定遗传; 荧光定量RT-PCR的分析以及全蚀病菌的接种与鉴定结果表明, 与受体小麦扬麦18相比, 这3个转基因小麦株系中TaLTP5表达量显著提高, 其对全蚀病的抗性也明显增强。对3个转基因株系的Pm21分子标记和白粉病抗性鉴定表明, 外源TaLTP5基因的导入没有影响受体小麦对白粉病抗性, 说明这些转基因株系为兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质。     

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。     

过表达TaPK-R1基因增强了小麦对纹枯病的抗性和耐冻性

小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)和倒春寒是小麦生产中重要的生物和非生物胁迫因子,本研究目的是利用转基因技术改良小麦的纹枯病抗性和耐冷性。利用构建的转基因载体pAHC25-MYC-TaPK-R1,通过基因枪介导法,将小麦AGC蛋白激酶基因TaPK-R1导入春小麦品种扬麦20,获得TaPK-R1过表达的转基因小麦。对T1至T4代植株进行PCR、RT-PCR、qRT-PCR、Western blot分析,筛选到3个转基因小麦株系,外源TaPK-R1基因能够在其植物体内遗传和超量转录,并翻译成蛋白质。利用致病力不同的R. cerealis菌株R0301和WK207,分别对3个转基因株系T1至T2代和T3至T4代进行纹枯病抗性鉴定,发现TaPK-R1过量表达提高了转基因小麦的纹枯病抗性,3个转基因株系各世代的纹枯病平均病级为1.16~2.11, 病情指数为23.20~42.10,而对照扬麦20的纹枯病病级为2.55~3.60,病情指数为51.00~72.00。用?9℃低温处理三叶一心期小麦幼苗24 h,对照扬麦20的存活率为17%,3个转基因小麦株系的存活率分别为52%、79%和96%。上述结果表明,TaPK-R1过量表达能显著增强小麦对纹枯病的抗性及对冻害的耐受性, 所获得的3个转基因小麦株系可作为潜在的抗源材料。     

大豆2-甲基-6-植基-1,4-苯醌甲基转移酶（GmVTE3）对转基因拟南芥生育酚组成的影响

摘要：2-甲基-6-植基-1,4-苯醌甲基转移酶（MPBQ-MT,VTE3）催化2-甲基-6-植基-1,4-苯醌（MPBQ）的甲基化,生成2,3-二甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌（DMPBQ）,是维生素E合成过程中的关键酶之一。本研究利用已克隆的大豆2-甲基-6-植基-1,4-苯醌甲基转移酶基因(GmVTE3)构建了植物表达载体,转化模式植物拟南芥。利用HPLC对转基因拟南芥种子和叶片进行了维生素E含量测定,结果表明转基因植株种子中γ-生育酚/δ-生育酚比值比野生型提高1.7倍,而叶片中δ-生育酚则全部转化为γ-生育酚。表明GmVTE3可以有效的把δ-生育酚转化成活性较高的γ-生育酚,从而提高植物中高活性的维生素E的含量。     

过表达谷子液泡H~+-ATPase E亚基基因在拟南芥中的耐盐性

V-H+-ATPase在植物生长、发育和胁迫响应等生物学过程中发挥重要作用。本研究通过序列比对,从谷子中克隆到V-H+-ATPase E亚基基因Si VHA-E。进化树分析显示,Si VHA-E基因在进化上属于E1/E3亚族,与玉米V-H+-ATPase E亚基基因Zm VHA-EL亲缘关系较近。表达谱分析结果显示,Si VHA-E在高盐、茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)处理下表达上调,在低温和低氮处理下表达下调。亚细胞定位分析表明Si VHA-E定位于液泡膜上。遗传转化拟南芥的耐盐性鉴定表明,在盐处理条件下,转基因株系的种子萌发率、幼苗主根长、植株鲜重及存活率显著高于野生型的。与野生型拟南芥植株相比,Si VHA-E过表达植株体内Na+含量减少,体内相对含水量提高。此外,ABA萌发试验结果显示,在种子萌发后期,Si VHA-E过表达植株对ABA更加敏感。研究表明,谷子Si VHA-E可以显著提高拟南芥耐盐性,这可能与其正向调控ABA信号途径以及减少植株体内Na+积累和水分散失有关。     

H2S and COS Gas Exchange of Transgenic Potato Lines with Modified Expression Levels of Enzymes Involved in Sulphur Metabolism

Different transgenic potato lines were generated for improving the nutritional value of tubers by an advanced perception of their sulphur metabolism. So far no data exist about possible implications for plant health and stress resistance. Metabolite analysis revealed that modifications of enzymes involved in sulphur metabolism were necessarily not reflected in distinctly altered thiol contents. The release of H₂S by plants is putatively involved in pathogen resistance, because of its fungi‐toxic mode of action. The emission of H₂S was determined in 16 potato lines with modified expression level in ATP sulphurylase (ATPS), serine acetyltransferase (SAT), O‐acetylserine(thiol)lyase (OASTL), homoserine kinase (HSK) and threonine synthase activities. The emission significantly increased by factor 7 in one of the ATPS antisense lines and by factor 8 in one of the OASTL antisense lines. A strong increase in H₂S emissions was observed in transgenic plants based on the potato cultivar White Lady, which expressed the Escherichia coli SAT. In addition, the exchange of COS was determined in relation to genetic modifications. Generally, plants act as a sink for COS, but all transgenic lines expressing the E. coli HSK and one of the ATPS antisense lines emitted COS indicating to strong changes in the metabolism of these plants. Such alterations in the gas exchange of transgenic potato plants will most likely also affect their resistance against biotic and abiotic stress.     

转基因抗丝黑穗病玉米的遗传、表达及选育研究

本研究以几丁质酶基因导入玉米自交系海92-1所获得的转基因植株的种子作为试验材料,对其To代种子进行了潮霉素抗性筛选试验,结果表明T1代的分离比分别为3:1和15:1(表1).这证实大多数转基因植株中几丁质酶基因是以单拷贝、单位点整合到植株的基因组中,个别转基因植株中是以单拷贝、多位点整合到转基因植株的基因组中的.农艺性状调查分析,转基因株系的株高和穗位高都高于对照植株,单株结穗数基本不变,而转基因植株的穗长值和穗粒数值均比对照植株大,穗长增加4～7 cm,穗粒数增加1%～7%.对T1,T2,T3代株系的PCR检测结果说明目的基因在转基因植株中可稳定遗传.田间抗病鉴定结果显示,转基因株系的发病率比当代对照株系明显减少2～4级,选育得到的纯合系06006和06012的发病率为0,表现出高抗病性.     

无抗性选择标记转基因软米和糯稻新品系的选育及中间试验

直链淀粉含量是影响稻米品质的最重要因素之一。为培育直链淀粉含量较低的软米和糯稻新品系,在经共转化法获得的转反义Wx基因水稻自交后代中筛选获得国不含抗性选择标记基因的纯合体.对这些纯合转基因水稻的分析表明,其未成熟种子胚乳中Wx基因表达水平和成熟种子中Wx蛋白量较未转化对照有不同程度的降低。转基因水稻成熟种子中直链淀粉含量较未转化对照有不同程度的下降,2个转基因系降低至10%左右,相当于软米的直链淀粉含量,1个转基因系降到了2%以下,形成了糯稻新品系。转基因稻米中直链淀粉含量降低后,其胶稠度相应变软,而糊化温度未发生明显改变。田间试验结果表明,转基因水稻的大部分农艺性状与受体品种武香粳9号无显著差异。因此,本研究成功培育了无抗性选择标记且淀粉品质改良的转反义Wx基因水稻新品系。     

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。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

猪瘟病毒囊膜糖蛋白E2的克隆表达

为了研究不同时间段细胞MHC分子表达的变化情况,从分子水平上说明E2基因与NHC之间的关系,本研究克隆了中国猪瘟病毒强毒石门毒株E2基因,构建了pcDNA3.0真核表达质粒P-E2基因。限制性内切酶进行双酶切和序列分析鉴定E2基因插入位置、方向和读码框架的正确性。构建成功的真核表达质粒P-E2,用脂质体转染方法瞬时转染进行体外细胞表达,转染后24,48 h后用Western-blot和间接免疫荧光技术检测P-E2基因质粒在PK-15细胞内的表达情况。结果表明：用His抗体进行间接免疫荧光检测发现E2基因得到表达,并定位于细胞浆,同时Western-blot检测后发现重组质粒P-E2转染后也在PK-15细胞中得到了表达。为进一步研究猪瘟病毒与宿主细胞之间的关系,病毒的致病机理提供了基础材料。