衍生于大麦的LEA基因（HVA1）通过细胞膜片保护授予转基因水稻的脱水耐性

干旱在世界范围都是限制作物产量的非常主要的环境胁迫。遗传工程技术对培育耐旱作物品种具有广阔的前景。目前采用遗传工程技术已经育成了转基因水稻植株。研究了解这些转基因植株在栽培中实际胁迫条件下的胁迫耐性机制，将会进一步促进水稻耐旱育种。本研究用表达大麦HVA1基因的转基因水稻品系在延长干旱胁迫周期条件下试验，以了解脱水耐性机制。在干旱胁迫环境与非转基因植株比较，转基因植株保持了较高的叶片相对水分含量，并且植株生长速度下降较少。与非转基因植株比较，转基因植株保持较高的水势，从而推迟枯萎2周以上。干旱胁迫后28天，转基因品系比非转基因品系具有相当好的细胞膜片保护作用。在干旱胁迫条件下，这两类品系都具有相似而较低水平的渗透调节作用（QA）。本研究的结果表明，HVA1蛋白质的生产也许可以保护细胞膜片免受干旱胁迫损伤，从而有助于转基因水稻植株的更好表现。     

转TERF1和LeERF2双价基因旱稻及其逆境光合特性研究

为了提高旱稻对干旱、盐及低温综合胁迫的抗性，构建了含有抗旱抗盐功能的TERF1和抗盐抗冷功能的LeERF2转录因子的双价植株表达载体；以秦爱、旱65和旱297三种旱稻品种为材料，通过农杆菌介导法将以上两转录因子转入受体材料中，获得了经PCR及Southern检测证实同时整合双价基因的T0及T1转基因植株。T1代转基因植株经不同程度NaCl、PEG、冷单一逆境处理和冷盐综合逆境处理后，仍保持着较高的净光合速率（Pn）和PSⅡ最大光化学效率（Fv／Fm），能量转换机构不易受损，有较强的光保护机制。3个品种的转基因株系对这三种胁迫的抗性均比对照有明显提高。     

花生AhPLDα基因植物过表达载体构建及对拟南芥的遗传转化

为了明确花生AhPLDα基因在响应干旱胁迫信号传导中的功能和作用机制,以ABA处理的冀花4号花生叶片c DNA为模板,用RT-PCR方法扩增AhPLDα1和AhPLDα2的全长CDS片段,采用酶切-连接的方法分别将这2个基因定向克隆到植物表达载体p Bar-F3上,冻融法将重组子转入根癌农杆菌GV3101,利用改良Floral-dip法将过表达质粒转入拟南芥。菌落PCR和酶切结果表明,Ca MV35S启动子驱动的过表达载体重组质粒p Bar-AhPLDα构建正确。通过RT-PCR和qRT-PCR验证,表明AhPLDα1和AhPLDα2基因整合到拟南芥基因组中并能过量表达,获得了阳性转基因纯合株系。干旱胁迫试验表明,转基因植株的耐旱性较野生型明显增强。可见,AhPLDα基因参与了干旱胁迫应答过程,是转基因途径提高作物耐旱性的潜在候选基因。     

干旱诱导性启动子驱动的海藻糖-6-磷酸合酶基载体的构建及转基因烟草的耐旱性

赵恢武等通过PCR程序克隆拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh．）的干旱诱导性启动子Prd29A及来自酿酒酵母（Sac—charomyces cerevisiae Hansen）的海藻糖-6-磷酸合酶基因（TPS），并将它们组成可在植物中表达的载体RT。通过根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens （Smithet-Townsend）Conn）LBA4404介导，获得转基因烟草（Nicotiana tabacum L.）。Southern分析表明，TPS基因已经整合到烟草基因组中。Northern分析表明，TPS基因的表达受干旱胁迫的诱导。转基因烟草的形态发生多种改变，包括植株变矮，茎变细，叶子呈柳叶状，腋芽明显，同时耐旱性得到增强。     

PEG预处理对水分胁迫下水稻叶片抗氧化酶同工酶及其表达的影响

采用聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫,研究水稻在10％PEG预处理及复水和更强的水分胁迫（15％PEG）处理条件下叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）同工酶及其基因表达的变化。结果表明PEG预处理能提高叶片SOD、CAT和POD同工酶的产生,并诱导产生新谱带。当水稻受到更强的水分胁迫（15%PEG）时SOD同工酶的酶II和IV的活性升高,并有新诱导出的酶III参与其中;对POD而言酶Ⅱ升高,酶Ⅴ减小,并有新诱导出的酶VI参与抗氧化过程;而对CAT同工酶却有着不同的调节作用。此外,直接15%PEG胁迫（即对照组2）的Cu/Zn-SOD、APX1和CAT1基因在转录水平有明显的上调,而预处理复水组和预处理组CAT1较对照组1略有降低,预处理组APX1与对照组1相似。说明15%PEG会使水稻受到伤害,但是经过预处理后的水稻能提高抗性使其抗氧化酶基因与对照组1有着相似的表达,表明植物在遇到较强的水分胁迫时,会通过调节自身的基因表达水平来抵抗外界水分胁迫。     

马铃薯HD-Zip Ⅰ家族ATHB12基因的克隆及功能鉴定

HD-Zip I是一类植物特异转录因子,在植物应对外界逆境胁迫过程中有重要的调控作用。本研究从马铃薯栽培品种甘农薯2号中克隆了HD-Zip I转录因子ATHB12基因,其开放阅读框为759 bp,编码252个氨基酸残基。该基因位于马铃薯第1染色体,其启动子区含有ABRE、LTRECOREATCOR15和WBOXATNPR1等多种响应非生物胁迫(ABA、低温、脱水和高盐)的顺式作用元件。ATHB12基因在马铃薯根、茎和叶中均有表达,其根中表达量最高。q RT-PCR分析证实该基因的表达受聚乙二醇(PEG)、Na Cl和ABA诱导,受低温抑制。构建了由组成型表达启动子Ca MV 35S驱动的ATHB12基因的过表达载体,通过农杆菌介导法转化马铃薯获得了转基因植株。干旱处理后,转基因植株叶片中丙二醛含量显著低于非转基因植株(P0.05),而脯氨酸含量显著高于非转基因植株(P0.05);转基因植株根鲜重和干重均高于非转基因植株;说明马铃薯ATHB12基因可能参与了逆境胁迫的响应。     

转GhMAPK基因烟草植株的获得及其耐盐性分析

促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)是普遍存在于真核生物中的一类保守的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在植物生长发育和多种生物、非生物胁迫信号转导过程中起着关键作用.GhMAPK是首个在棉花(Gossypium hirsutum)中克隆的MAPK基因,为了进一步研究其功能,本研究利用农杆菌介导法将GhMAPK转入本氏烟草,Northern杂交和Western杂交分析证实,在转基因植株中GhMAPK能够高效表达.烟草耐盐性分析显示,在高盐胁迫下,转基因植株种子萌发率高于野生型烟草,苗期转基因株系能正常生长;进一步试验证明,转基因植株中的抗氧化酶(POD、SOD)活性也有明显提高.这些结果表明,GhMAPK过表达的转基因植株可以通过有效清除活性氧来提高植物对盐胁迫的抗性,GhMAPK可能参与了植物高盐胁迫信号传递过程.     

过表达OsMPK17激酶蛋白质增强了水稻的耐旱性

促分裂原活化蛋白质激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)在真核生物中高度保守,在水稻逆境应答反应中也发挥着重要作用。本研究表达纯化了水稻OsMPK17蛋白质,制备了特异性抗体,对多种非生物逆境胁迫下的蛋白质样品进行免疫印迹分析,发现OsMPK17蛋白质在干旱胁迫下诱导表达,提示该蛋白质在干旱胁迫应答中发挥作用。对脱落酸和茉莉酸甲酯处理的离体叶片蛋白质分析发现,OsMPK17蛋白质表达丰度下降,提示该蛋白质的功能发挥可能受激素调控。为此,构建了过表达OsMPK17蛋白质的载体,转化水稻后筛选获得了OsMPK17蛋白质过表达的纯合株系。田间种植鉴定结果表明,转基因株系的株高变矮、穗长变短、结实率降低。种子萌发期拟旱(PEG-6000)处理条件下,过表达OsMPK17株系的种子长势明显比野生型好,根长与芽长均显著大于野生型。幼苗期失水试验表明,转基因植株的失水率低于野生型。在土培干旱胁迫后恢复浇水的试验中,过表达OsMPK17蛋白质的转基因水稻生长也好于野生型。综上,过表达OsMPK17蛋白质提高了水稻的耐旱性。本研究增进了对水稻OsMPK17基因功能的了解。     

水稻BZIP类转录因子在逆境胁迫下的作用

BZIP类转录因子在植物的逆境胁迫下起着重要作用。本研究构建水稻转录因子OsBZIP88过量表达载体pHB-Osbzip88和干涉载体RNAi-Osbzip88,通过遗传转化获得转基因植株,并对转基因植株在逆境胁迫下的表型鉴定。结果表明,过表达转基因植株抗胁迫能力高于野生型和干涉转基因植株。对OsBZIP88定量表达实验表明:OsBZIP88在水稻各组织中均有不同程度表达,且在叶片中表达量最高。本研究初步探明水稻转录因子OsBZIP88在水稻逆境胁迫应答中具有重要的作用,过量表达转录因子OsBZIP88能够增强水稻的抗逆能力。研究结果为进一步了解BZIP类家族基因和挖掘水稻抗逆基因提供了一定的依据。     

大肠杆菌gutD基因转入玉米及耐盐转基因植株的获得

中国农业大学刘岩等利用基因枪轰击法将大肠杆菌糖醇代谢关键基因——62磷酸山梨醇脱氢酶（gutD）基因转入玉米。South—ern和Western吸印杂交的结果证明了外源基因的整合和表达。用气相色谱法在转基因玉米中检测到山梨醇的合成和积累。营养液盆栽试验的初步结果表明，在盐胁迫下（200mmol／L NaC1），转基因玉米植株的耐盐性明显高于对照。     

农杆菌介导的辽宁碱蓬胆碱单氧化酶基因CMO转化烟草提高抗氧化胁迫的研究

通过农杆菌介导的遗传转化,将来自辽宁碱蓬的甜菜碱合成关键基因－胆碱单氧化酶基因CMO 转入烟草,以提高烟草耐受氧化胁迫的能力,并对得到抗生素抗性植株进行了分子检测和百草枯诱导 的氧化胁迫。Southern 和Northern 检测表明CMO 已经整合到烟草基因组中,并得到了正确的表达,但 不同转基因株系中的拷贝数不同,株系T1、T2、T6 为单拷贝;株系T4、T5 为双拷贝;株系T3 为3 个拷 贝。在10 μM 和20 μM百草枯胁迫24 h 的情况下,转基因植株表现了较强的耐受氧化胁迫能力,各转 基因株系和野生型相比具有较低的丙二醛含量和较高的超氧化物歧化酶活性。这可能是转基因植物 中甜菜碱的积累诱导或保护了抗氧化酶的活性,使得转基因植株受到的氧化胁迫较低,转基因植株中 较低的电导率也证明了这一点。转CMO 基因烟草耐氧化胁迫能力的提高,说明CMO 基因可以进一步 在玉米、水稻等重要农作物中应用以提高其耐受干旱、低温等非生物胁迫的能力。     

异源表达盐单胞属(Halomonas)周质磷酸盐结合蛋白基因PBP降低转基因烟草砷积累研究

为探讨PBP基因在异源烟草中的生物学功能,筛选出低砷(As)积累亲本烟草种质。以转PBP基因烟草T₂代种子和野生型烟草(Nicotiana tabacum K326)种子为材料,利用Real-time PCR分析外源PBP的时空表达模式,测定As胁迫下转基因烟株抗氧化酶(AOEs)活性变化及分析转基因烟草株系中As积累差异。AOEs活性测定表明,As胁迫第5天时CK植株中SOD和POD酶活性达到极值,分别为80.25 U/g和152.02 U/g,显著高于转基因植株;在胁迫后期(3～5 d) CK植株中H₂O₂和MDA含量也显著高于转基因植株。另外,在第7天和14天时转基因植株中As含量比CK植株均显著降低。离子转运蛋白基因表达分析表明,As胁迫不仅诱导转基因植株PBP基因表达显著上调,而且也引起转基因和CK植株中HAK1和PHT4等通道蛋白基因的显著上调,且CK植株中HAK1和PHT4的平均表达水平为转基因植株的1.5倍和3.75倍。外源PBP基因导入可有效降低转基因烟草对As的积累。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

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。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

紫外和干旱胁迫对转基因水稻生理和抗氧化酶的影响

以携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的转基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativaL.中花11)的地上部分为材料,比较分析了二者在不同强度紫外胁迫及紫外和干旱复合胁迫下生理和抗氧化酶活性的变化.结果表明,单一紫外和紫外+干旱复合胁迫条件下,转基因水稻的株高、相对含水量、叶绿素含量、光合效率及GST、CAT、SOD和APX的活性都高于非转基因水稻;而转基因水稻MDA的积累量则低于非转基因水稻;说明转基因水稻对紫外和干旱胁迫的抵抗能力有所提高.此外,本实验条件下,紫外+干旱复合胁迫比单一紫外胁迫(尤其在强辐射组)对植株的伤害轻,说明干旱对紫外胁迫有一定的缓解作用,这种缓解作用对转基因水稻更加明显.     

马铃薯HD-Zip I家族ATHB12基因的克隆及功能鉴定

HD-Zip I是一类植物特异转录因子, 在植物应对外界逆境胁迫过程中有重要的调控作用。本研究从马铃薯栽培品种甘农薯2号中克隆了HD-Zip I转录因子ATHB12基因, 其开放阅读框为759 bp, 编码252个氨基酸残基。该基因位于马铃薯1号染色体, 其启动子区含有ABRE、LTRECOREATCOR15和WBOXATNPR1等多种响应非生物胁迫(ABA、低温、脱水及高盐)的顺式作用元件。ATHB12基因在马铃薯根、茎和叶中均有表达, 其根中表达量最高。qRT-PCR分析证实该基因的表达受聚乙二醇(PEG)、NaCl和ABA诱导, 受低温抑制。构建了由组成型表达启动子CaMV 35S驱动的ATHB12基因的过表达载体, 通过农杆菌介导法转化马铃薯获得了转基因植株。干旱处理后, 转基因植株叶片中丙二醛含量显著低于非转基因植株(P<0.05), 而脯氨酸含量显著高于非转基因植株(P<0.05); 转基因植株根鲜重和干重均高于非转基因植株; 说明马铃薯ATHB12基因可能参与了逆境胁迫的响应。     

番茄冷诱导基因SlCMYB1的克隆及其在水稻中异源表达研究

从番茄中克隆了一个编码MYB转录因子家族R2R3-MYB亚类基因SlCMYB1。不同逆境胁迫下的表达模式分析结果表明,该基因受低温、高盐、干旱和ABA胁迫诱导表达。洋葱表皮亚细胞定位研究表明,SlCMYB1为核定位蛋白。为深入了解SlCMYB1基因与非生物逆境应答的关系,我们构建了SlCMYB1基因过表达载体来转化水稻,获得了16个转基因水稻株系。SlCMYB1在水稻中异源表达能显著提高转基因水稻植株的苗期抗冷性,增加脯氨酸合成的关键酶基因OsP5CS1,膜转运蛋白基因OsWCOR413等低温胁迫应答基因的表达水平,这暗示着SlCMYB1与OsP5CS1、OsWCOR413基因处于同一低温调控信号转导路径。本研究结果为通过遗传工程操控低温信号通路的方法改良冷敏感植物抗冷性提供了理论基础。     

水稻ABA生物合成基因OsNCED3响应干旱胁迫

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是植物内源脱落酸(ABA)生物合成的限速酶,由NCED基因家族编码,水稻中响应干旱胁迫并以此调节ABA水平的OsNCED基因尚见未报道。本研究发现在水稻已报道的5个OsNCED基因中,OsNCED3的表达受干旱胁迫诱导,复水处理后其表达快速下调,其表达模式与此过程中内源ABA含量变化趋势一致。OsNCED3的RNAi转基因植株表现为干旱敏感,且生物量下降;而过量表达OsNCED3基因增加了水稻的抗旱性。干旱胁迫下过量表达OsNCED3的转基因株系有较高的ABA水平,同时其抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及逆境响应基因脱水素蛋白(Dehydrin)和胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)转录表达均高于野生型。下调表达OsNCED3的转基因株系则呈现相反的变化趋势。因此,OsNCED3是水稻干旱胁迫响应基因,调节了干旱环境下ABA水平和抗逆性。     

棉花过表达超氧化物歧化酶基因对植株耐盐性的影响

为了探讨棉花过表达SOD基因的遗传效应,利用Gen Bank数据库中棉花胞质SOD基因的核酸序列,设计1对特异引物,克隆了棉花胞质Cu/Zn-SOD基因,构建了植物双元表达载体;采用农杆菌介导的子叶腋芽遗传转化新技术,获得了过量表达的转基因棉花植株。利用PCR扩增报告基因和Southern Blotting证明目标基因已经整合到棉花基因组上;转基因材料T1种子的耐盐性发芽试验表明,在NaCl胁迫下,与对照(非转基因)相比,转基因材料主根平均长度、芽平均长度和侧根平均数量均大于阴性对照,转基因植株与阴性对照相比,转基因植株叶片的MDA含量明显降低,叶绿素总量增加,脯氨酸含量略降低,SOD活性明显提高;转基因植株荧光定量PCR扩增证实目标基因在转基因材料中呈现组成性表达。在棉花中过量表达胞质Cu/Zn-SOD基因,能增加植株SOD活性,减轻盐分胁迫造成的细胞膜质过氧化,增强植株抵御盐分胁迫的能力。