转基因玉米MON88017旁侧序列分析及定性PCR检测

采用基因组步移法和巢式PCR方法研究转基因玉米MON88017外源基因插入位点旁侧序列特征,获得了外源基因插入位点的左边界旁侧序列504bp,包括336bp的插入载体序列和168bp的玉米基因组序列。根据此旁侧序列,设计MON88017转化事件特异性引物并进行定性PCR扩增,扩增片段为446bp,建立了转基因玉米MON88017转化体特异性检测方法。该方法特异性强、灵敏度高(0.1%),为转基因玉米品种MON88017进出口检测和标识检测提供了技术基础。     

转基因水稻BarKasalath-01事件特异性检测

利用hi TAIL-PCR方法研究了转基因水稻Bar Kasalath-01中外源基因在基因组上插入位点的序列特征,获得了外源基因T-DNA右边界旁侧序列511 bp,与水稻基因组数据库比对发现,外源基因插入位点位于水稻基因组第8号染色体的第3 326 720处。根据整合位点水稻基因组序列和外源基因T-DNA左边界序列设计引物,扩增得到了左旁侧序列783 bp。基于左右旁侧序列,建立了转基因水稻Bar Kasalath-01的事件特异性定性PCR检测方法,扩增片段分别为783 bp和411 bp。该方法特异性强、灵敏度高,能够在Bar Kasalath-01基因组DNA含量为0.1%的模板中检测出转基因成份。依据旁侧序列,还建立了快速鉴定转基因后代植株基因型的3引物PCR检测方法。这些方法的建立,实现了对转基因水稻Bar Kasalath-01转化事件的特异性检测。     

转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点分析

为获得转基因高油酸油菜T-DNA插入拷贝数及整合位点相关信息,本研究应用地高辛标记的NPTII基因片段为探针,与经BamHI酶切的转基因甘蓝型油菜高油酸株系W-4的T2代单株的基因组DNA进行Southern杂交。结果显示:W-4的T2代单株的基因组含有一个T-DNA拷贝。用3到4个根据载体pCNFIRnos序列设计的嵌套特异性引物分别与简并引物组合进行TAIL-PCR反应,扩增得到转基因油菜T-DNA插入位点的左、右边界旁侧序列。经分析右边界旁侧序列长度为470bp,其中180bp为载体序列,290bp为W-4的基因组序列;左边界旁侧序列长度为641bp,其中365bp为W-4的基因组序列,276bp为载体序列。序列比对结果发现该转基因事件中,T-DNA左边界序列完全整合到油菜基因组中,仅有1个碱基由G转换成了A。而右边界则缺失了包括RBborder在内的62个碱基。结果表明:转基因高油酸油菜T-DNA的整合是一次无其他额外载体序列的整合。blast分析获得的与左右边界相连的油菜基因组序列,未检索到与之高度同源的序列,推测T-DNA插入位点可能位于油菜基因组非编码区。综上所述,本研究分析了转基因油菜W-4基因中T-DNA拷贝数、整合特点和旁侧序列,研究结果为转基因油菜的生物安全性评价以及转基因高油酸油菜的检测提供重要的基础信息。     

转基因玉米ND207转化事件特异性定性PCR检测方法及其标准化

转基因玉米ND207是中国农业大学研发的转mCry1Ab和mCry2Ab基因的抗虫玉米,本研究的目的是建立ND207转化事件特异性定性PCR检测方法。根据研发者提供的引物进行PCR扩增,PCR产物测序分析,获得了5’端旁侧序列262 bp,包括109 bp的载体序列和153 bp的玉米基因组序列, 3’端旁侧序列316 bp,包括76 bp的载体序列和240bp的玉米基因组序列。针对两端旁侧序列设计14条引物,组成25对引物组合进行引物筛选,选中3’端一对最佳引物优化PCR反应体系及反应条件,建立ND207的转化事件特异性定性PCR检测方法, PCR产物片段大小为166 bp。经过测试,该方法的检出限为0.1%,相当于20个拷贝的ND207特异分子片段。国内8家转基因生物安全检测机构对本方法进行了特异性测试、检出限测试和再现性测试,循环验证报告显示:该方法符合国家标准方法的各项要求,可在检测行业推广应用。ND207转化事件特异性定性PCR检测方法的建立,为我国ND207及其衍生品系的安全监管提供技术支撑。     

烟草耐低温胁迫早花NtMYB15的克隆及功能分析

为研究哪些基因参与低温胁迫诱导烟草提前开花,本研究根据烟草芯片数据和PCR扩增获得烟草NtMYB15基因的全长846 bp CDS序列。蛋白序列比对结果显示该基因在进化过程中高度保守。将该基因322 bp的片段克隆至RNAi载体p Hellsgate12中,并通过叶盘法将该基因转入烟草K326中。对两个独立的转基因株系及非转基因植株进行低温胁迫处理,结果表明,与非转基因植株相比,RNAi转基因植株的开花时期被延迟。因此,本研究将为培育烟草耐早花品种提供有价值的研究信息。     

烟草(Nicotiana tabacum)生长素响应基因NtIAA27的克隆及功能分析

为了研究内源生长素信号路径对烟草烟碱合成的调控,本研究根据烟草基因组数据和PCR扩增获得烟草生长素响应蛋白NtIAA27基因RNAi干扰片段180 bp,将该基因180 bp的片段克隆至RNAi载体pHellsgate12中,并通过叶盘法将该基因转入烟草K326中。经过实时定量PCR检测获得两株敲除效率较高的转基因植株,对这两株转基因株系及非转基因材料进行烟碱含量测定,结果表明与非转基因植株相比,RNAi转基因植株的烟碱含量升高,表明内源生长素信号路径可以负调控烟草烟碱含量,本研究将为培育不同烟碱含量的烟草品种提供有价值的信息。     

大豆持绿基因GmSGR的RNA干扰载体构建及遗传转化

持绿基因(Stay Green gene)在植物衰老过程中起到了重要的作用。本研究利用同源序列PCR方法、Gateway重组技术和子叶节遗传转化方法,对大豆持绿基因Gm SGR进行RNAi载体的构建,并将其转入到大豆受体中,获得转基因阳性植株。结果显示,分别获得长度为786 bp的Gm SGR1 CDS序列,长度为816 bp的Gm SGR2 CDS序列及355 bp的att B-Gm SGRi干扰片段。依据RNAi引物设计原则和Gateway重组技术,将干扰片段依次导入到入门载体p DONR221和表达载体p B7GWIW2(Ⅱ)中,并转化农杆菌EHA105,通过子叶节法将其转入大豆受体中,最终获得阳性转基因植株。本研究在m RNA水平沉默同源靶基因,干扰大豆Gm SGR基因功能,结果显示其叶片和种子有趋向持绿的特性。本研究为探究持绿基因的遗传效应,作用机理提供实践参考,为高光效大豆的遗传改良,探讨植物衰老延缓机制,提高产量和品质等提供理论支持。     

RNAi介导的百合抗CMV和LMoV的载体构建

为获得高效的RNAi(RNA interference)表达载体,培育百合抗病毒新种质,选取感病百合叶片为试验材料,同源序列比对后选取CMV 2b基因271 bp和LMoV cp基因428 bp作为靶基因片段。首先采用RT-PCR方法对感病植株进行病毒检测,确定其带有CMV和LMoV病毒;之后提取感病植株叶片总RNA,反转录得到cDNA,设计带有不同酶切位点的引物,以反转录得到的cDNA为模板,PCR扩增获得目的片段,产物回收纯化后,转化大肠杆菌,重组克隆。将各自的反向片段、正向片段顺次连接到载体pFGC5941上,经多次双酶切、连接、转化后,采用冻融法将构建好的载体转入农杆菌EHA105并进行重组鉴定。酶切结果表明已成功构建了分别抗CMV、LMoV的RNAi植物表达载体pFGC5941-C2和pFGC5941-L2,PCR扩增结果表明表达载体已成功转入农杆菌中。所构建的载体及获得的工程菌与预期的完全一致,获得含载体的农杆菌可以直接应用于百合转基因抗病毒育种工程中。     

△6-脂肪酸脱饱和酶基因种子特异表达载体的构建

以napA基因序列设计引物，以甘蓝型油菜中油821基因组总DNA为模板，通过PCR扩增，克隆了种子特异表达napin启动子。序列分析表明，试验得到扩增片段长1148bp，含有其它napin启动子序列共有的高度保守序列。将扩增序列与真菌匍枝根霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因RnD6D连接，构建了RnD6D的种子特异表达载体pCNR，为获得高产γ-亚麻酸的转基因油菜奠定了基础。     

同源重组快速构建百合LCHS2基因RNAi表达载体及其鉴定

为探讨CHS基因的下调表达对花朵着色的影响以及为百合观赏性状遗传改良提供技术支持,利用基于同源重组原理的Gateway技术,根据课题组从东方百合‘索邦’分离的LCHS2基因序列(Genbank登录号:GQ483376)和pENTR/D-TOPO载体要求,设计上游5'端添加'CACC'的一对特异引物,PCR扩增获得636 bp的干扰片段。通过TOPO克隆,将该片段克隆入载体pENTR/D-TOPO构建入门克隆载体pENTR/D-CHS,测序结果显示,与原序列同源性为100%。再经过LR反应使pENTR/D-CHS上的干扰片段替换掉目标载体pHellsgate12上的ccdB片段,快速构建了包含LCHS2基因干扰片段的RNAi表达载体pH12-CHSi,经限制性内切酶XhoI、XbaI酶切鉴定获得724 bp和722 bp的片段,与预期结果一致。pH12-CHSi电击法转化农杆菌GV3101,菌液PCR鉴定,出现636 bp的目的条带,表明RNAi表达载体pH12-CHSi已成功转入农杆菌。     

水稻OsbHLH116基因简易RNAi载体构建与功能初步分析

水稻OsbHLH116基因属于bHLH家族转录因子。本研究依据简易RNAi技术原理,在OsbHLH116基因编码区选取一段60 bp序列作为干扰目的片段,根据目的片段序列化学合成2条长寡核苷酸链,使其3'端9个碱基互补配对,经退火延伸得到具有反向重复序列的小干扰片段。小干扰片段和载体pTCK303经一次酶切和连接即可得到OsbHLH116-RNAi表达载体。经菌落PCR验证后利用农杆菌介导法转化水稻品种新丰2号,利用GUS染色筛选获得转基因阳性植株。通过qRT-PCR对选取的三组转基因株系中OsbHLH116基因表达量验证,结果显示OsbHLH116基因表达极显著降低,表明OsbHLH116基因简易RNAi载体构建成功并发挥干扰作用。对OsbHLH116基因功能进行初步分析发现,与野生型新丰2号相比,OsbHLH116-RNAi株系种子萌发率显著降低。     

菊花DgLsL基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

培育少侧枝的标准切花菊品种具有重要的实际意义。本研究利用RNAi的方法抑制菊花侧枝发育相关基因DgLsL基因的表达,以期得到侧枝生长受抑制的转基因植株。从切花菊‘神马’基因组DNA中克隆侧枝发育相关基因DgLsL基因,经过测序分析,将一个413bp长的保守片段连接到植物表达载体pBI121和pFGC5941,构建植物RNAi载体pBI121-R2,并运用农杆菌介导法将其导入切花菊‘神马’。结果:PCR得到的DgLsL基因片段测序后与GenBank上的DgLsL基因比对,DNA序列一致性为99.4%;构建的RNAi表达载体经过PCR和酶切证实外源基因的正确插入;转化后得到了18株抗性植株,PCR结果显示,12株抗性植株为阳性。本试验通过将DgLsL基因干扰片段导入切花菊,获得了转基因植株,以此为基础可进一步选育少侧枝的切花菊品种。     

水稻抗旱基因OsbHLH120 RNAi干扰载体的构建及遗传转化

OsbHLH120是一个参与非生物胁迫响应基因,与水稻的抗旱性密切相关。本研究根据RNAi表达载体设计原则,从水稻日本晴基因组DNA扩增OsbHLH120基因片段,将长度400 bp干扰目的片段通过正反两个方向与载体p TCK303连接。从pTCK303载体的启动子、终止子和Rice Itron结构中设计两对检测引物,直接将检测引物的PCR产物测序验证载体是否构建成功。通过农杆菌介导法将构建的OsbHLH120RNAi干扰表达载体导入水稻品种日本晴,获得18株转基因阳性苗。本研究结果将有利于进一步研究OsbHLH120在水稻抗旱过程中的作用。     

紫花苜蓿锌指蛋白基因RNAi表达载体的构建及在苜蓿的转化

根据紫花苜蓿锌指蛋白MsZFN基因(GenBank登录号为EU624138)序列,设计两对含有酶切位点的特异性引物,以紫花苜蓿cDNA为模板,分别合成用于构建干扰载体的正反义片段,将正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置,构建成含有发夹结构的RNAi载体pART-F-R。利用农杆菌介导方法,将pART-F-R转化到紫花苜蓿中,经过PCR检测,获得了3株转基因植株。经过RT-PCR检测,证明转基因植株中MsZFN基因表达量明显低于未转基因的植株。结果表明,已构建成功具有发夹结构的RNAi载体pART-F-R,它可有效的抑制紫花苜蓿MsZFN基因。     

水稻26kDa球蛋白基因启动子克隆及序列分析

以水稻品种日本晴基因组总DNA为模板,采用PCR扩增获得约900bp大小的DNA片段,回收该片段并与pUCm-T载体连接,转化感受态大肠杆菌.进行PCR检测和酶切鉴定,选取阳性克隆进行测序分析.测序结果显示,该片段含904个核苷酸对;采用vector NTI软件将本试验中克隆的序列与Genbank（AY427575）公布的日本晴球蛋白基因启动子序列比对,有9个核苷酸差异,同源性为99%,证实本试验中克隆的DNA序列为水稻球蛋白基因启动子;在重要功能区段上,两者核苷酸序列完全一致.本研究认为造成长期不在一个环境中种植的同一水稻品种球蛋白基因启动子序列差异的原因之一,可能是核苷酸中性突变.水稻球蛋白基因启动子的成功克隆,为今后开展水稻等重要农作物转基因研究奠定基础.     

采用一种新型RNAi载体培育转基因高直链淀粉马铃薯

采用PCR技术分别克隆nos终止子、烟草axi1内含子和烟草ubi.u4启动子,亚克隆部分与马铃薯Sbe1同源、部分与Sbe2同源的融合基因SIII,构建具有“ubi.u4启动子—反向SIII—反向nos终止子—axi1内含子—正向nos终止子”结构的异源3¢端UTR反向重复序列型RNAi载体pCUSNI,采用农杆菌介导法转化马铃薯品种陇薯3号、甘农薯2号和大西洋,获得了16个转基因植株,其中14个的块茎直链淀粉含量大幅度增加,表观直链淀粉含量介于53.80%~85.33%;但随着直链淀粉含量的升高,转基因马铃薯淀粉含量下降。半定量RT-PCR分析表明,在直链淀粉含量超过80%的转基因株系中检测不到Sbe1和Sbe2基因mRNA的积累。结果表明,异源3¢端UTR反向重复序列型RNAi载体pCUSNI能够高频、高效地同时抑制马铃薯Sbe1和Sbe2基因的表达,是一个优良的RNAi载体。以载体pCUSNI为基础,再以植物的其他基因为靶,只需在pCUSNI的BamH I和Sac I位点之间插入干涉片段替换SIII即可完成载体构建,而不必构建靶标基因的反向重复序列,使载体制备迅速便捷。     

甜椒胞质雄性不育恢复系SRAP及SCAR标记

以甜椒胞质雄性不育恢复系5-2R1和相应的保持系5-2为试材,利用SRAP分子标记技术筛选与甜椒恢复基因相关的分子标记。128对SRAP引物共扩增获得了3796条从100bp至800bp大小不同的条带,平均每对引物组合可扩增出30条清晰的条带,检测到4个多态性位点,其中恢复系材料仅有1个。对该特异片段进行回收、克隆和测序,结果表明该片段全长为259bp。经数据库比对分析表明,该片段与线粒体中的NADH脱氢酶第5亚基(GenBank:EF151914.1)具有81%的同源性;同时,该片段与辣椒BAC克隆PEPBAC 158K24(GenBank:FJ597540.1)的部分序列高度同源。根据序列特点设计特异SCAR引物,对恢复系和保持系进行扩增验证,仅在恢复系中扩增出目的条带,表明已成功地将此SRAP标记转化为简单、稳定的SCAR标记。我们推测本研究获得的SCAR标记可能与胞质雄性不育恢复性状连锁。     

苹果抗ASPV病毒RNAi载体构建及转化砧木M26的研究

为获得抗病毒的转基因植物新材料,采用同源重组法构建了抗苹果茎痘病毒的植物表达载体,并对苹果砧木材料M26进行了遗传转化,成功获得了转基因阳性植株。首先以感病的皇家嘎拉叶片为材料,反转录合成c DNA第一链,采用PCR方法克隆获得了489 bp的ASPV外壳蛋白基因的保守片段,通过TOPO克隆技术将该基因片段连接进入载体p ENTR/SD/D,构建了入门克隆载体p EN-ASPV,再通过LR反应置换该片段连接进入目标载体p Hellsgate12,构建了RNAi植物表达载体Phe-ASPV,并采用冻融法转入根癌农杆菌菌株EHA105中,获得了可用于植物遗传转化的工程菌EH-ASPV。采用农杆菌介导的方法转化苹果砧木M26叶盘,经抗生素筛选和脱菌培养获得了Kan抗性芽,进一步进行生根培养后获得了完整的Kan抗性植株,对生根植株提取总RNA后RT-PCR检测结果显示,RNAi表达载体上携带的外源基因片段(489 bp)已成功转入苹果砧木材料M26中,并在转基因植株内RNA水平上得到表达。获得的转基因新材料,为进一步通过病毒接种进行抗病性评价及抗病毒分子育种奠定了基础。     

马铃薯块茎颗粒结合型淀粉合酶基因的克隆及其RNAi载体的构建

GBSSI是马铃薯块茎中控制直链淀粉合成的关键酶, 为培育高支链淀粉含量或纯支链淀粉含量的转基因马铃薯材料, 根据GenBank登录号X58453设计特异引物, 采用RT-PCR技术获得马铃薯块茎GBSSI相似基因, 利用生物信息学相关软件分析, 预测GBSSI相似基因cDNA序列编码的蛋白质结构和功能。结果表明, 克隆的GBSSI相似基因与报道的GBSSI基因序列相似性达到99.78%, 其开放阅读框长1 824 bp, 编码607个氨基酸, 具有许多重要功能位点;三级结构预测结果表明该蛋白具有淀粉合成功能, 基因序列已注册到GenBank, 序列登录号为EU403426。以此基因CDS内542 bp的靶标序列作为干扰区段, 扩增GBSSI的正反向基因片段, 并引入237 bp的内含子序列, 构建由Patatin启动子驱动的具有“正义基因片段gbss A-内含子VP1-ABI3-like protein-反义基因片段gbss B”的植物干扰表达载体pBI121g-PgABI, 将为淀粉合成的进一步研究和高支链淀粉含量或纯支链淀粉含量的马铃薯品种的培育奠定基础。     

大豆FAD2-1b 基因沉默载体的构建

旨在培育生物安全的转基因大豆。设计引物、采用RT-PCR从高蛋白大豆品种‘黑农35’中克隆大豆种子特异表达启动子GY1;从高油大豆‘黑农37’中克隆FAD2-1b基因内含子1;从5个转基因受体大豆品种中克隆FAD2-1b基因片段,作为正向臂和反向臂。连接这些目的片段,构建筛选标记基因为bar,启动子为GY1,内含子为FAD2-1b基因内含子1的双T-DNA载体。将双T-DNA载体转化大肠杆菌DH5α,扩增得到的重组质粒经酶切和序列分析鉴定正确,命名为pDT-FAD2I。本研究构建了针对大豆FAD2-1b基因的沉默载体,为进一步获得FAD2-1b基因沉默大豆,培育转基因安全的高品质大豆奠定了基础。