转5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因抗草甘膦烟草和棉花的获得

以从抗草甘膦的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)G2中克隆的、并按双子叶植物偏爱密码子改造的5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因aroAG2M为目的基因,用菊花Rubisco小亚基的启动子驱动,在基因的5'端加叶绿体定位信号肽,构建植物表达载体。用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得转基因植株,PCR检测表明,外源基因已整合到烟草基因组中。转基因和非转基因植株6～8叶龄苗的叶片涂抹不同浓度的草甘膦异丙胺盐,表明转基因植株可抗4‰浓度的草甘膦,而非转基因对照植株则在2‰草甘膦时即死亡。花粉管通道法转化棉花(Gossypium hirsutum),得到3株具有草甘膦抗性的转基因植株,PCR和Southern检测显示,外源基因已整合到棉花基因组中,田间喷洒草甘膦异丙胺盐水剂,表明T1代转基因植株具有草甘膦抗性。     

不同转化方法获得的转基因棉花外源基因拷贝数分析

转基因植物中外源基因拷贝数是影响其自身表达水平与遗传稳定性的重要因素.本研究旨在比较农杆菌介导法、基因枪轰击法和花粉管通道法等3种常用方法转化同一植物表达载体的转基因棉花(Gossypium hirsutum)中外源基因拷贝数的差异.本文主要采用实时定量PCR技术及相应的PfaffI分析法检测转基因棉花单株拷贝数,并与Southern杂交做了相互验证.实时定量PCR研究结果显示,农杆菌介导法、基因枪轰击和花粉管通道注射法获得的T0代转化体中,外源基因拷贝数为1～2的单株占群体总数的百分比分别为26.2%、60%和42.8%.外源基因拷贝数为3～5的单株比例分别为47.5%、40%和57.1%.另外,农杆菌介导获得的转基因群体中有高达27.3%的单株整合有5拷贝以上的外源基因,而基因枪轰击和花粉管通道注射法获得的转基因群体中没有发现5拷贝以上的转基因单株.研究结果表明,基因枪轰击和花粉管通道注射法均能获得较高比例低拷贝(1～3拷贝)的转化体.本研究结果对棉花转基因育种中转化方法的选择有一定的理论指导意义.     

RPW2表达载体构建及对烟草的遗传转化

将RPW2基因插入表达载体pBI121的表达盒中,构建了RPW2组成型表达载体。通过农杆菌叶盘转化法转化烟草叶片,经卡那霉素筛选、PCR扩增和Southern杂交鉴定证明,RPW2基因已成功转入烟草细胞中,获得6个转基因株系。RT-PCR半定量分析表明,转基因烟草株系的叶片中有RPW2基因的表达。不同转基因株系表达量不同,转基因株系T-R2和T-R4表达量较高。转基因植株叶片上人工接种烟草赤星病菌液检测转基因植株的抗病性,结果表明,与对照植株相比转RPW2基因植株对烟草赤星病抗性显著增强,说明RPW2基因在烟草中也具有抗病能力。另外,转基因株系间RPW2基因表达量虽有差异,但抗病性没有显著差异。     

优化的VHb基因和融合杀虫基因在烟草中的表达研究

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白（VHb）基因与含有融合杀虫基因（GFMcryIA基因和CPTI基因的融合）表达载体PGBIF4ABC构建成双价基因植物高效表达载体PGBIF4ABCVHB，通过根癌农杆菌介导转化烟草，获得了38株卡那霉素抗性转基因株，经PCR及Southern blotting检测，证实了双价基因在32株转基因烟草基因组中整合。western blot检测证实了VHb基因的表达,杀虫实验表明融合杀虫基因表达出的毒蛋白具有杀虫活性，转基因烟草平均每株干重高于非转基因烟草植株8％。实验结果表明：VHb基因和融合杀虫基因烟草在烟草中的表达既可使烟草既可增产、又具抗虫性。     

小麦Wcor719基因的原核表达及转化烟草和棉花提高抗冷性研究

为研究Wcor719基因的抗寒功能,获得具有抗寒性的棉花新种质,构建小麦冷诱导基因原核表达载体Wcor719-pET28a进行蛋白表达,SDS-PAGE分析表明其诱导蛋白大小约为24.0kD,表达量在诱导4h时达到最大,且与IPTG诱导浓度无明显相关性。同时通过农杆菌介导的叶盘法将构建的Wcor719-pCambia1301植物表达载体转入烟草(Nicotiana tabacum)SR-1中,T1代转基因烟草植株经过抗生素筛选和PCR检测后进行低温胁迫,测定抗寒生理指标,结果显示转基因植株的脯氨酸和可溶性糖含量均比对照有所提高。该基因经过功能验证后用花粉管通道法转入棉花(Gossypium hirsutum)新陆中49,T0代、T1代经过田间检测及PCR检测后研究T2代转基因棉花低温胁迫下的抗寒性,结果显示,转基因棉花脯氨酸含量和可溶性糖含量均在第5天达到峰值,且明显高于对照;而丙二醛含量低于对照,初步证明转基因烟草和棉花的抗寒性均有所提高,由此表明通过转冷调节基因来提高植物的抗寒性具有良好的应用前景。     

PHAs合酶phaC2基因转化烟草叶绿体的研究

中长链羟基脂肪酸聚酯 (medium-chain-length-PHAs, mcl-PHAs) 属于微生物聚酯。Ⅱ型PHA合酶是mcl-PHAs生物合成途径中的关键酶。将编码Ⅱ型PHA合酶的基因phaC2与水稻(Oryza sativa )叶绿体psbA基因的启动子和终止子构建表达盒(RpsbA-pro-phaC2-RpsbA-ter)，连同壮观霉素抗性基因aadA表达盒(prrn-aadA-TpsbA-ter)一起克隆进烟草叶绿体基因组同源片段rbcL和accD中，构建了烟草叶绿体转化表达载体pTC2。基因枪法转化烟草(Nicotiana tobacum L.)叶片，获得具有壮观霉素抗性的转基因烟草。对T0代和T1代转基因植株的PCR和Southern blot鉴定结果表明, 外源基因确已整合进烟草叶绿体基因组中，T1代转基因植株已达同质化。RT-PCR分析结果证实phaC2基因已在转录水平上表达。转基因植株的正反交试验证明外源基因在转基因后代中遵循母性遗传规律，不存在转基因的花粉漂移现象。通过叶绿体遗传转化, 实现中长链羟基脂肪酸聚酯合成关键酶基因phaC2在烟草叶绿体基因组中的稳定转化。     

大麦黄矮病毒单双价外壳蛋白基因植物表达载体构建及小麦遗传转化

从我国小麦上分离纯化的大麦黄矮病毒PAV分离物，通过RT－PCR、克隆和序列测定后，确认该分离物的外壳蛋白基因由600个核苷酸组成，编码199个氨基酸。该片段克隆到表达质粒pEmu-mcs-N上，构建了植物表达载体pPPI10，同时，在克隆了PAV和GPV外壳蛋白的基础上，构建了编码GPV＋PAV双价CP基因的植物表达载体pPPI14。用花粉管通道法分别净这两种质粒导入小麦品种北京837，经Kan^R筛选、点杂交、PCR、Southern杂交等一系列分析鉴定，转化率分别为2.5%和0.36%,温室和田间抗病毒接种。部分转基因植株对病毒的侵染表现出发病症状较轻，与未转化对照株相比，其发病时间明显延迟。由此推测，转基因植株获得了一定的抗性。     

转三价抗虫基因棉花遗传特性研究

研究采用农杆菌介导法将外源三价抗虫基因(Bt CpTI GNA)导入常规棉花品种中获得转基因再生株,分子检测表明外源基因已在棉花体内表达并遗传给后代材料。其转化再生株后代材料经抗性检测,进行大田选育已至F8代。PCR分子检测与转化的标记基因和外源目的基因抗性三者极有规律性,转化后代材料分离有的符合孟德尔规律,有的则较偏离,其所携带的基因在转基因棉花低代材料中分离规律较为含糊,高代材料则较稳定。     

表达dsRNA的转基因烟草能阻止烟草花叶病毒的侵染*

将烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)的部分运动蛋白基因(AMP)构建成反向重复结构，插入植物表达载体pBin438上，通过三亲交配法导人根癌农杆菌(Agrobactetqum tumefaciens)菌株EHl05后通过农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacam)品种云烟87，获得了50株转基因烟草。PCR和Southern blot分析表明目标基因已整合到烟草植株的基因组内。用TMV对转基因烟草进行挑战接种，症状观察和病毒浓度的TAS-ELISA检测表明，转基因烟草对TMV的抗性包括3种类型：免疫型占10％；抗病型占4％；感病型占86％。Northern blot分析表明，目标基因mRNA在不同抗病类型植株中的积累量存在明显差异，目标基因mRNA的积累量与抗病性成负相关。     

大熊猫生长激素基因AmGH的植物表达载体构建及其在烟草中的表达

以大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)生长激素基因AmGH构建到植物表达载体pCAMBIA13011-GH上,用根癌农杆菌(Agrobacterium turaefacicas)GV3101介导转化烟草(Nicotiana tabacum)无菌叶片外植体,经过两轮潮霉素(hygromycin,Hyg)筛选,从50株再生植株中筛选到12株抗性植株,经GUS组织化学检测和PCR鉴定,其中4株为阳性,表明AmGH基因已成功地转化并整合到烟草基因组中,RT-PCR检测表明,大熊猫生长激素基因AmGH已在转基因烟草中表达.这是首次报道大熊猫生长激素基因在植物系统中表达.     

优化的VHb基因和融合杀虫基因在烟草中的表达

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白(VHb)基因(vgbM)与含有融合杀虫基因(GFMcryIA和CPTI)表达载体pGBIF4ABC构建成双价基因植物高效表达载体pGBIF4ABCVHB,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化烟草(Nicotiana tabacum),经PCR及Southernblot检测,证实了双价基因在32株转基因烟草基因组中整合。Westernblot检测证实了vgbM基因的表达,杀虫实验表明,融合杀虫基因表达的毒蛋白具有杀虫活性,转基因烟草平均每株干重高于非转基因烟草植株8%。表明VHb基因和融合杀虫基因烟草在烟草中的表达可使烟草可增产,又具抗虫性。     

根癌农杆菌介导的抗除草剂转基因甘薯植株的获得

以甘薯品种栗子香的胚性悬浮细胞为受体材料, 用根癌农杆菌介导法,获得了表达bar基因的抗除草剂转基因甘薯植株。农杆菌菌株LBA4404携带含有bar基因的双元载体pCAMBIA3300。共计450个胚性细胞团用于遗传转化。在添加2 mg/L 2,4－D、100 mg/L Carb和0.5 mg/L PPT 的固体MS培养基上选择培养8周后,得到了19个PPT抗性愈伤组织。将这19个抗性愈伤组织转移到添加1 mg/L ABA、100 mg/L Carb和0.5 mg/L PPT 的固体MS 培养基上,其中的10个抗性愈伤组织共再生出103株拟转基因植株。PCR分析表明,其中的69株为转基因植株。Southern blot分析表明,bar基因稳定整合到转基因植株的基因组中。除草剂喷洒试验结果表明,转基因植株具有高度除草剂抗性。     

Expression Pattern of Ａ Recombinant Phloem-specific Promoter from Pumpkin in Transgenic Potato Plants

以本实验室构建的重组南瓜(Cucurbita moschata)韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBdENP。利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化马铃薯(Solanum tuberosum)品种Favorita，经过抗生素筛选，共获得转pBdENP和对照pBI121的抗卡那霉素马铃薯再生植株106株。通过PCR初步筛查，筛选出65株为转基因阳性植株。通过Southern blot对部分植株进一步分析,确证外源gus基因已经插入到转基因马铃薯植株的基因组中，插入拷贝数在1个或2个以上。对这些转基因马铃薯植株进行GUS染色结果表明, dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动gus基因的表达，前者仅在马铃薯的韧皮部内特异表达，而CaMV35S启动子驱动的gus基因为组成型性表达。GUS酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动gus基因表达水平没有明显区别。以上结果证明dENP启动子驱动的外源基因在马铃薯中也具有韧皮部特异而高效表达的特征，从而可用于马铃薯抗病、抗蚜虫转基因研究。     

转基因高粱Cry1Ab蛋白含量的比较研究

通过农杆菌介导法将杀虫晶体蛋白基因cry1Ab导入高粱恢复系115中,共获得13个独立的转基因株系,26株转基因植株,转化率为5.1%;GUS活性、PCR、Southern和Western杂交分析表明,此基因已整合进高粱基因组并得到正确表达。利用ELISA试剂盒测定Cry1Ab蛋白含量,结果表明,不同转基因植株的Cry1Ab蛋白含量有明显差异,最高可达0.850 μg/g,占可溶性蛋白的0.016%,还有一些转基因植株中不能表达;同一转基因植株的不同组织中表达量有明显差异,其顺序为：叶>颖壳>籽粒>根>茎;不同部位的叶片也有差异,其顺序为：中部叶>基部叶>新叶。     

转柽柳金属硫蛋白基因（MT1）烟草的获得及对重金属镉的抗性分析

将柽柳（Tamarix. sp）金属硫蛋白基因（MT1）插入到植物表达载体pBI121，利用农杆菌（Agrobactrium tumefaciens）介导法将MT1导入烟草基因组。对转基因T1植株的卡那霉素抗性分析表明，多数转基因植株后代表现为3:1的分离比例，只有少数转基因植株的抗性分离表现为15:1或不符合孟德尔遗传的分离比例。说明整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因，也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR-Southern检测和Northern杂交分析表明，外源MT1基因已整合到烟草基因组，并且得到了正确表达。转基因植株对重金属镉的抗性比对照显著提高，表现为转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系。     

表达液胞膜AtNHX1的转基因白三叶提高了耐盐性

以白三叶吸胀种子的子叶为转化体,用农杆菌介导法将拟南芥液胞膜Na+/H+ 逆向转运蛋白基因AtNHX1转入白三叶,经过筛选、分化和再生,得到了具有卡那霉素抗性的转基因植株。对这些植株进行PCR、Southern 印迹和 Northern 杂交分析,结果表明,外源目的基因已经整合到白三叶基因组中并且得到了表达。室内耐盐性试验结果表明,表达AtNHX1的转基因植株总叶面积和地上部分干重都显著高于非转基因对照,说明液胞膜上的AtNHX1基因有助于提高白三叶耐盐性。     

乙肝表面抗原基因表达载体的构建及对百脉根的转化

利用PCR成功的从乙肝患者血清中扩增出乙肝表面抗原基因,并构建了含有此基因的植物表达载体pBHB。用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导叶盘法将乙肝表面抗原基因转入百脉根(Lotus corniculatus),从转化植株中提取DNA做PCR检测、Southern杂交,阳性结果验证了目的基因已整合到百脉根的基因组中,转化效率为20%,证实转化的载体真实高效。     

狗蔷薇RaWUS基因组成型表达对烟草叶片形态的影响

为验证从狗蔷薇类原球茎克隆的RaWUS基因的功能,构建了组成型表达载体,并用根瘤农杆菌介导的叶盘转化法对烟草进行了遗传转化。通过除草剂草丁膦筛选,获得了转基因植株并对其进行了表型观察和RT．PCR分析。结果显示转基因烟草叶片形态和叶脉表现出形态变化,包括叶片浅裂、叶片边缘波浪状、叶脉紊乱,甚至叶片的主脉上有不定芽的产生等。RT-PCR分析表明,RaWUS基因仅仅在经过草丁膦筛选的抗性转基因烟草中强烈表达,在野生型烟草中没有表达。表明RaWUS基因已经被成功转入烟草中,并可能通过改变激素的水平和调控维管束的发育来影响叶片形状。