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。     

海岛棉 GbRac1基因过量表达提高转基因烟草离体叶片对赤星病的抗性

利用简并引物PCR和3’RACE，克隆了海岛棉(Gossypium barbadense)GbRac1的编码基因。Northern—blot分析表明，海岛棉GbRac1基因在转录水平上受棉花黄萎病菌(Verticillium dehliae)的诱导，诱导后mRNA表达量显著增加。构建组成型植物表达载体pRac，转化烟草(Nicotiana tabacum)品种NC89，离体叶片抗病性鉴定表明，转GbRac1基因烟草对烟草赤星病(Altemaria altemata)的抗性明显提高。这暗示GbRac1在植物抗病基因工程中具有潜在的应用价值。     

germin基因的克隆及其在烟草中的表达

摘要：克隆了具有草酸氧化酶活性的小麦(Triticum aestivum )Germin蛋白的基因，构建了植物表达载体并用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens )介导法转化烟草。Southern杂交和酶活性检测表明，germin基因在转基因烟草(Nicotiana tabacum )中得到整合、表达，并正确组合成具有草酸氧化酶活性的同源六聚体蛋白。离体实验表明，外源germin基因的表达提高了转基因烟草离体叶片对草酸的耐受性。     

转基因水稻中ThEn-42基因的稳定遗传及其抗病性的提高*

用农杆菌介导法将CaMV35S启动子调控下的外源基因ThEn-42转入粳稻(Oryza sativa ssp．japonica)品种台北309中。对100多株再生植株进行了PCR鉴定，结果表明，90％以上的植株为阳性植株。Southern检测的结果进一步证实，外源基因已经整合到水稻基因组中。对T1代植株也进行了PCR鉴定和潮霉素抗性鉴定，结果表明，大约70％的T1代转基因株系符合3：1(阳性：阴性)的分离比，表明ThEn-42基因在这些株系中有单个插入位点；大约20％的T1代株系分离比符合15：1，表明这些株系含有2个整合位点。选择部分T1代潮霉素抗性植株进行Southern杂交鉴定，结果证实，外源基因已经稳定遗传给T1代。检测了T0代和T1代转基因植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani)和两个分别属于A群和B群的稻瘟病(Magnapotthe grisea)小种的抗性，结果表明，30%株系表现了对这两种病害抗性水平不同程度的提高。有7个株系的抗性与对照相比有显著的提高，其中Tp64表现对两个稻瘟病小种完全免疫。这些结果表明内切几丁质酶基因ThEn-42已经在受体植物中准确表达，并且在提高水稻抗病性方面起了重要作用。     

Inheritance and Resistance to Insect in CryIA(c) Transgenic Cabbage

以结球甘蓝（Brassica oleracea var. capitata ）下胚轴为外植体，通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciecin）介导法将苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）杀虫蛋白基因CryIA(c)导入结球甘蓝栽培品种中，共获得56株卡那霉素抗性植株。分别以CryIA(c)和NPTⅡ基因引物进行PCR扩增，结果43株均扩增出了预期的目的带。以CryIA(c)基因为探针，进行Southern blot分析，证明外源基因已经整合到甘蓝基因组中，且多数转基因植株只含有单拷贝的外源基因。离体叶片抗虫实验表明，转基因植株幼虫校正死亡率为40%，平均单虫重达到极显著水平，叶片损害程度差异明显，转基因植株抗性较对照显著提高。通过卡那霉素涂抹叶片和PCR扩增两种方法鉴定，表明外源基因在转基因甘蓝自交后代呈孟德尔单基因遗传。     

CryIA(c)转基因结球甘蓝的抗虫性研究

以结球甘蓝（Brassica oleracea var．capitata）下胚轴为外植体，通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciecin）介导法将苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）杀虫蛋白基因CryIA（c）导入结球甘蓝栽培品种中，共获得56株卡那霉素抗性植株。分别以CryIA（c）和NPTⅡ基因引物进行PCR扩增，结果43株均扩增出了预期的目的带。以CryIA（c）基因为探针，进行Southern blot分析，证明外源基因已经整合到甘蓝基因组中，且多数转基因植株只含有单拷贝的外源基因。离体叶片抗虫实验表明，转基因植株幼虫校正死亡率为40％，平均单虫重达到极显著水平，叶片损害程度差异明显，转基因植株抗性较对照显著提高。通过卡那霉素涂抹叶片和PCR扩增两种方法鉴定，表明外源基因在转基因甘蓝自交后代呈孟德尔单基因遗传。     

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。     

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。     

抗草甘膦EPSPS转基因棉花的研究

林敏教授课题组从具有草甘膦抗性的荧光假单胞菌G2中克隆了EPSP合酶基因aroAG2，根据aroAG2的氨基酸序列，按照双子叶植物偏爱密码子人工合成aroAG2M基因。我们利用aroAG2M基因和Impactvector1.4，构建了以菊花Rubisco启动子和叶绿体信号肽驱动aroAG2M基因高效表达的植物表达载体Pim1.4-epsps-plus，以农杆菌介导法转化烟草，转基因烟草经PCR和Southern检测，证明外源基因已整合到基因组中，转基因烟草具有草甘膦抗性。以花粉管通道法转化棉花，经草甘膦抗性筛选得到T1代转基因棉花3株，转基因棉花的PCR和Southern检测结果均为阳性，说明目的基因已通过花粉管通道法导入棉花。     

含粘质沙雷氏菌几丁质酶SchiA基因的植物转化质粒pBG1112构建和水稻遗传转化

摘要:将一个2.8 kb的CaMV35S启动子/SchiA编码区/Nos终止区融合基因插入到植物转化载体pCAMBIA1301的多克隆酶切位点，得到1个14.6 kb的新植物转化质粒pBG1112,用花器介导法转化水稻（Oryza sativa ），经PCR检测，初步证实已将目的基因整合到受体植物的基因组中。一部分转基因T3代潮霉素抗性阳性植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani )和稻瘟病（Pyricularia oryzae）的抗性较非转化对照增强。RT-PCR表明抗病性植株为阳性，而不抗病的植株为阴性。将RT-PCR产物测序后，用BLAST软件分析序列可知，该序列为细菌几丁质酶基因核苷酸序列而不是植物几丁质酶基因的核苷酸序列。T4代转基因水稻的几丁质酶活力高于对照未转基因植株，表明转入的外源几丁质酶基因能正常表达。     

水稻白叶枯病菌蛋白质激发子HarpinXoo诱导植物的防卫反应

摘要：含质粒pHRF4的表达菌株BLHR4在培养基中经IPTG诱导，16 h Harpin表达接近最高量。用不同浓度的HarpinXoo喷雾处理烟草(Nicotiana tabacum L.)、油菜(Brassica campestris L.)和番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)，对烟草花叶病毒(TMV)、油菜菌核病(Sclerotinia sclerotiorum (lib.) de Bary)和番茄灰霉病(Botrytis cinerea Pers.)均表现较好的诱导抗病效果。以浓度为100μg/mL的HarpinXoo处理烟草后，分别测定叶片中与防卫反应相关的一些生理指标的变化，结果表明，处理叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（PO）和多酚氧化酶（PPO）活性都有不同程度的增强。三种酶活性高峰分别在处理后24、12和3 h出现，分别比清水对照增加110.1%、211.2%和273.0%；同时，两个病程相关蛋白（pathogenesis-related protein，PR）基因PR-1b和PR-1a在HarpinXoo处理24 h后被诱导显著表达，36 h时达到最高表达水平。这表明HarpinXoo与HarpinEa一样能够诱导烟草不同抗病信号通路的启动，从而使植株获得抗病性。     

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。     

激发子隐地蛋白基因介导的烟草抗病性研究

摘要：从隐地疫霉（Phytophthora cryptogea）中克隆cryptogein（Crypt）激发子基因。针对病原菌侵染和Crypt基因的特点，选用能在根、茎、叶等的表皮细胞中特异性表达的、弱组成型并受病原菌诱导的水稻(Oryza sativa )苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的启动子；同时为了使表达的cryptogein蛋白能分泌到细胞外，更好地与植物细胞膜受体互作，在Crypt基因前还融合了病程相关蛋白PR1b的信号肽; 然后将此融合基因构建于植物表达载体CHF3中。通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefancens)介导的叶盘转化法转入烟草(Nicotiana tabacum )。经卡那霉素抗性筛选获22株再生植株，PCR检测都为阳性，部分植株的Southern杂交结果表明,Crypt基因已以低拷贝（1～2个）整合到烟草基因组中。抗病性测定结果表明,转化植株对烟草黑胫病菌(P. parasitica var. nicotianae )、赤星病菌(Alternaria alternata )和野火病菌(Pseudomonas syringae pv. tabaci )的抗性均有提高。     

大丽轮枝菌蛋白激发子PevD1诱导的烟草对烟草花叶病毒(TMV)系统获得性抗性及其分子机制

从大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)的胞外分泌物中分离到一种蛋白激发子PevD1 (UniProtKB accession No.P86840).为了明确该蛋白激发子的特性以及诱导植物抗病的机制,本研究在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达了重组蛋白6His-PevD1.该重组蛋白激发子可以引起烟草(Nicotiana tabacum cv.Samsun-NN)悬浮细胞死亡,提高烟草植株对烟草花叶病毒(TMV)的系统获得抗性(SAR),枯斑抑制率最高可达46.64％.重组蛋白激发子处理后的烟草叶片中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性均有大幅度提高.处理后144 h PAL活性最大,是对照的3.3倍;处理后120 h,PPO和POD活性分别增加236.8％和204.6％.PevD1可以诱导抗性相关基因酸性病程相关基因1(acid pathogenesis-related gene 1,PR1-a)、碱性病程相关基因1(basic pathogenesis-related gene 1,PR1-b)、病程相关基因非表达子1(nonexpressor ofpathogenesis-related gene 1,NPR1)和苯丙氨酸解氨酶基因(phenylalanine ammonia lyase gene,PAL)的表达.研究表明,防御相关酶的活性提高和抗病相关基因的诱导表达是PevD1诱导烟草产生系统性抗性的主要机制.     

一个新的马铃薯patatin classⅠ基因的cDNA在烟草中的表达及其酶活性

摘要：将马铃薯(Solanum tuberosum )块茎特异蛋白patatin classⅠ基因cDNA与CaMV 35S启动子融合，构建了植物表达载体pBSSP。用电激法将表达载体导入根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）LBA4404，然后转化烟草(Nicotiana tabacum )叶片获得再生植株。经PCR、PCR-Southern、Northern杂交和蛋白质检测，证明patatin classⅠ基因cDNA已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。酯酰水解酶（lipid acylhydrolase, LAH）活性分析显示，转基因烟草植株的叶片中LAH活性明显提高。     

转Na+/H+antiporter(Nhap)基因烟草植株的获得及耐盐性鉴定

Nhap基因编码一种质膜Na /H 逆向转运蛋白,在耐盐方面具有重要的研究价值。实验利用根癌农杆菌(Agrobac-teriumtumefacience)介导的叶盘法将Nhap基因转入烟草(Nicotianatobacum),经PCR和RT-PCR检测已获得转Nhap基因烟草的再生植株。同时从发芽率、存活率、叶绿素含量、Na 含量及耐盐性表现进行了F1代转基因烟草的耐盐性检测。结果表明,转基因烟草的发芽率、存活率、叶绿素含量均较对照高,Na 含量较对照有所下降,并且转基因烟草在200mmol/LNaCl处理下,仍能正常存活、生长,而对照烟草的生长却受到抑制。即转基因F1代烟草的耐盐性得到了显著的提高。     

铁营养抑制烟草感染TMV及其对钙信使系统调控作用研究

采用液体培养方法,在不同Fe离子浓度处理下,分别采用原子吸收分光光度法和酶联免疫吸附法对感染烟草花叶病毒(TMV)后烟草叶片中的游离钙离子(Ca2+)和钙调素(CaM)含量进行测定,同时对质膜Ca2+-ATPase和氧化型辅酶Ⅰ激酶(NADKase)的活性进行测定,探讨铁营养对烟草感染TMV后的抑制作用,以及对钙信使系统的各个组成成分的调控作用。结果表明,Fe浓度为1.68.mg/L处理时,烟草抗病能力增强,发病时间延迟,症状较轻,烟草叶片中钙离子含量低;CaM含量以及Ca2+-ATPase和NADKase活性均明显高于无Fe处理,表明铁营养在烟草与TMV互作关系中对钙信号系统有一定的调控作用。Ca2+/CaM作为第二信使参与了胞间信号转导,会影响到植物抗病生理反应。     

向日葵种子特异性启动子Ha ds10G1的克隆及其功能验证

利用PCR技术从向日葵基因组DNA中克隆了Lea蛋白基因家族中Ha ds10 G1基因上游1414bp的调控序列，序列分析表明-1—1414bp与报道序列同源性为100%，将其与GUS基因融合构建植物表达载体后，通过农杆菌介导法转化烟草NC89，PCR扩增初步证明目的片段已整合到烟草基因组中，转基因植株的GUS活性检测表明，在茎、叶中无GUS活性，GUS活性只存在于种子中，因此，Ha ds10 G1启动子具有种子特异性的功能。     

农杆菌VirD2蛋白的定位特异性改造

农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)VirD2蛋白具有与单链T-DNA(ssT-DNA)共价结合并将其转运至植物细胞核,将外源基因高效整合进核基因组的功能;如果将该蛋白改定位于质体,则有可能利用其将外源基因携带进质体,建立质体转化新方法.本研究对VirD2蛋白的定位信号进行了改造,采用重叠延伸PCR突变技术对Vir2的N端核定位信号(NLS)编码序列进行点突变,对C端编码序列实施缺失突变,并在合成的突变VirD2(mVirD2)基因3’端连接上增强绿色荧光蛋白(eGFP)报告基因,在其5’端加上或不加源自拟南芥(A rabidopsis thaliana)冷调节基因(AtCOR15A)的质体定位信号肽编码序列,分别构成pt-mVirD2-eGFP和mVirD2-eGFP嵌合基因,由CaMV 35 S启动子控制,经农杆菌介导整合进烟草(ic otiana tab ac um)核基因组.荧光检验显示,mVirD2带质体定位信号时绿色荧光集中于叶绿体,mVirD2不带质体定位信号时绿色荧光弥散在细胞质中,且两者的细胞核均无荧光,表明pt-mVirD2-eGFP嵌合基因表达的蛋白具有质体定位特性,并失去了核定位能力.该结果为今后探讨利用pt-mVirD2融合蛋白将外源DNA主动定向牵引进质体,实现质体高效转化研究提供基础资料.