番茄ACO基因的克隆及其RNAi对乙烯释放的抑制

筛选番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗cDNA文库获得与番茄抗性相关的克隆E11,设计引物,利用RT-PCR方法从受到病原侵染的番茄叶片中获得长1018bp的候选片段,同源性分析发现该片段与其它作物上发表的ACO基因序列高度同源,同源率83%～99%,推断该基因为番茄ACO基因家族的新成员。在此基础上,用BP克隆的方法构建该基因的RNA干涉(RNAi)载体pD311,对番茄进行遗传转化,获得卡那霉素抗性植株27棵,分子检测证实外源片段成功导入番茄基因组中。对获得的转基因植株的乙烯生成量测定结果表明,RNAi结构的导入大大抑制了内源ACO基因的表达,从而导致乙烯的生成大大降低。     

葡萄ACO家族基因过量表达对番茄乙烯释放速率的影响

乙烯是启动和促进果蔬成熟和衰老的内源激素,ACC氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)是乙烯生物合成中的一个关键限速酶.葡萄ACO基因拥有一个基因家族,其中VvACO1和VvACO2基因在果实转色时期出现转录高峰,是葡萄果实发育过程中造成乙烯含量发生变化的关键基因.为验证葡萄(Vitis vinifera)ACO家族基因过量表达对番茄(Solanum locopersicum)乙烯释放速率的影响,本研究通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将葡萄ACO基因导入番茄基因组中,进行了PCR和RT-PCR分子检测,并对分子检测阳性的转基因番茄植株叶片的ACO酶活性和乙烯释放速率进行了分析.RT-PCR检测表明,在3个VvA CO1、4个VvACO2和6个VvACO3转基因番茄植株中目的基因均有一定的表达.所有转基因番茄植株的ACO酶活性和乙烯释放速率均比对照有所提高,其中以VvACO1基因的过量表达对叶片ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,VvACO3基因的过量表达对果实的ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,而转化VvACO2基因的番茄植株ACO酶活性和乙烯释放速率最低,比对照略有升高,且植株呈现矮化现象.本研究通过观察转基因番茄的生长状况以及测定转基因番茄的生理指标,探讨葡萄ACO家族基因的过量表达对番茄的影响,来预测葡萄ACO基因的初步功能.     

反义乙烯受体LeFTR2基因对番茄的转化和功能分析

采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将LeETR2的部分反义序列导入番茄(Lycopersicon esculentum)子叶外植体，经抗性筛选和组织培养获得再生植株。通过对转基因植株中插入序列的PCR检测和Southern杂交，证明转化番茄成功。通过对LeETR2的功能的初步研究结果表明，转基因植株顶端优势丧失、极端矮化和番茄果实的内源乙烯合成量增加。这提示此基因在植物乙烯信号感受与转导系统中起着负调控的作用。     

反义乙烯受体LeETR2基因对番茄的转化和功能分析

摘要：采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法将LeETR2的部分反义序列导入番茄(Lycopersicon esculentum)子叶外植体，经抗性筛选和组织培养获得再生植株。通过对转基因植株中插入序列的PCR检测和Southern杂交，证明转化番茄成功。通过对LeETR2的功能的初步研究结果表明, 转基因植株顶端优势丧失、极端矮化和番茄果实的内源乙烯合成量增加。这提示此基因在植物乙烯信号感受与转导系统中起着负调控的作用。     

番茄乙烯信号转导相关基因EIN3（Le-EIL）的克隆和表达

摘要：根据拟南芥?穴Arabidopsis thaliana ?雪、烟草?穴Nicotiana tabacum ?雪EIN3基因保守区序列设计简并引物，采用RT-PCR扩增从番茄(Lycopersicon esculentum )果实中得到一个486 bp的同源片段。以此片段作为探针，从番茄果实cDNA文库中分离到一个拟南芥EIN3的同源基因的cDNA克隆,命名为Le-EIL。该克隆含有一个1 845 bp的开放阅读框，编码615个氨基酸。经同源分析，它与烟草TEIL基因的同源性为79%，与拟南芥EIN3、EIL1、EIL2和EIL3的同源性分别为59%、56%、52%、46%。Le-EIL基因表达与番茄果实的成熟及乙烯生成情况具有较强的相关性。在普通番茄果实的不同成熟时期Le-EIL基因都有表达，并且随着成熟度的增加基因表达有明显的增强，在转色期和粉红期Le-EIL基因的表达最强, 在全红期后减弱。在转反义ACS基因的转基因番茄果实中，只有开花后60 d的果实中Le-EIL基因有微弱的表达，在其它成熟时期均没有表达。     

甘露糖阳性选择系统的建立及在番茄转化中的应用

利用PCR克隆了大肠杆菌(Escherichia coli)6-磷酸甘露糖异构酶基因（pmi)并进行了序列测定。将该基因替换植物表达载体pAMBIA2301中的卡那霉素抗性基因，构建了以pmi为选择标记基因的植物表达载体pPMI，并导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105中。研究了甘露糖对番茄(Lycopersicum esculentum)生长和生根的影响及叶盘对甘露糖的敏感性。通过根癌农杆菌介导对番茄进行遗传转化，获得转化番茄再生植株，并对转化植株进行了PCR扩增检测。研究表明以甘露糖阳性选择系统在番茄遗传转化中应用是可行的。     

番茄乙烯信号转导相关基因剧EIN3（Le-EIL）的克隆和表达

根据拟南芥（Arabidopsis thaliana)、烟草(Nicotiana tabacum)EIN3基因保守区序列设计简并引物，采用RT—PCR扩增从番茄(Lycopersicon esculentum)果实中得到一个486bp的同源片段。以此片段作为探针，从番茄果实cDNA文库中分离到一个拟南芥EIN3的同源基因的cDNA克隆，命名为Le-EIL。该克隆含有一个1845bp的开放阅读框，编码615个氨基酸。经同源分析，它与烟草TEIL基因的同源性为79％，与拟南芥EIN3,EIL2和EIL3的同源性分别为59％、56％、52％、46％。Le-EIL基因表达与番茄果实的成熟及乙烯生成情况具有较强的相关性。在普通番茄果实的不同成熟时期Le—EIL基因都有表达，并且随着成熟度的增加基因表达有明显的增强，在转色期和粉红期Le-EIL基因的表达最强，在全红期后减弱。在转反义ACS基因的转基因番茄果实中，只有开花后60d的果实中Le-EIL基因有微弱的表达，在其它成熟时期均没有表达。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因 (X86452) 及Lyc-ε基因 (Y14387) 设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302 和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302 和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301 (AF234316) 克隆出gusA基因长度为168 和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因(X86452)及Lyc-ε基因(Y14387)设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301(AF234316)克隆出gusA基因长度为168和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

阿蒂擎天乙烯利催花条件下抑制差减文库构建与分析

本研究以阿蒂擎天(Cuzmania Attila)植株为材料,利用400μL/L 乙烯利灌心,处理0、1 h、6 h和24 h,分别提取总RNA,纯化获得mRNA,以处理0 h的材料为驱动,运用抑制差减杂交技术进行正向差减杂交,获得3个差异表达基因文库.随机挑取3个文库中的1063个白斑,利用菌落PCR方法,筛选到990个阳性克隆,全部进行了序列测定与分析,结果表明,其中有518个基因序列,205个片段与GenBank中已知基因高度同源,313个片段未发现同源基因.利用地高辛标记对部分序列进行反向Northern斑点杂交分析,发现乙烯处理1~6h,诱导表达的基因数量最多     

RNA干涉对马铃薯内源酸性转化酶活性的影响

酸性转化酶是植物体内降解蔗糖为还原糖（葡萄糖、果糖）的关键酶,而还原糖在马铃薯（Solanum tuberosum L.）低温贮藏中的快速积累是影响油炸加工品质的重要因素。为了实现对马铃薯块茎低温糖化的品质改良,本研究利用所克隆的酸性转化酶基因构建了RNA干涉载体,并转化马铃薯品种N2。经PCR、Northern鉴定,酸性转化酶基因的干涉片段已经成功导入马铃薯植株中。对干涉转基因株系的试管苗和试管薯的酸性转化酶活性进行测定,结果显示,植株的酸性转化酶的活性平均下降69.8%（Ni-1除外）,最大降幅为78%（Ni-4）,而试管薯的酶活性最大降幅为68%。与反义RNA的表现较好的转基因株系进行比较,RNA干涉对酶活的调节作用与之相当。研究结果表明,RNA干涉对马铃薯内源酸性转化酶活性的调节作用显著,这种转录表达的调控技术对马铃薯低温糖化改良具有良好的应用前景。     

水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的RNAi研究及表达分析

在图位克隆获得目的基因OsCSLD4的基础上,利用Invitrogen公司的Gateway系统将500bp的OsCSLD4基因cDNA编码序列以反向互补的方式插入pANDA35HK,构建了水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的干涉载体pANDAH05。利用农杆菌转化法将干涉载体pANDAH05及对照空载体pANDA35HK分别转化突变体原始亲本日本晴幼胚。转基因阳性植株表型观察结果显示:干涉载体pANDAH05转化日本晴幼胚后,T0代植株出现了类似于突变体1ah137的表型,叶片明显变窄,卷曲程度增加,株高降低;对照空载体pANDA35HK转化日本晴幼胚后,T0代植株仍保持野生型表型;Real-timePCR检测结果显示:日本晴转干涉载体pANDAH05后,目的基因表达量明显降低,干涉强度不同目的基因表达量降低程度不同,研究结果表明目的基因OsCSLD4在水稻叶片形态发育过程中起着非常重要的作用。     

Validation of a tomato-specific gene, LAT52, used as an endogenous reference gene in qualitative and real-time quantitative PCR detection of transgenic tomatoes

Toward the development of reliable qualitative and quantitative Polymerase Chain Reaction (PCR) detection methods of transgenic tomatoes, one tomato (Lycopersicon esculentum) species specific gene, LAT52, was selected and validated as suitable for using as an endogenous reference gene in transgenic tomato PCR detection. Both qualitative and quantitative PCR methods were assayed with 16 different tomato varieties, and identical amplified products or fluorescent signals were obtained with all of them. No amplified products and fluorescent signals were observed when DNA samples from 20 different plants such as soybean, maize, rapeseed, rice, and Arabidopsis thaliana were used as templates. These results demonstrated that the amplified LAT52 DNA sequence was specific for tomato. Furthermore, results of Southern blot showed that the LAT52 gene was a single-copy gene in the different tested tomato cultivars. In qualitative and quantitative PCR analysis, the detection sensitivities were 0.05 and 0.005 ng of tomato genomic DNA, respectively. In addition, two real-time assays employing this gene as an endogenous reference gene were established, one for the quantification of processed food samples derived from nontransgenic tomatoes that contained degraded target DNA and the other for the quantification of the junction region of CaMV35s promoter and the anti-sense ethylene-forming enzyme (EFE) gene in transgenic tomato Huafan No. 1 samples. All of these results indicated that the LAT52 gene could be successfully used as a tomato endogenous reference gene in practical qualitative and quantitative detection of transgenic tomatoes, even for some processed foods derived from transgenic and nontransgenic tomatoes.     

利用外源基因侧翼序列扩增筛选纯合转基因植株

摘要：传统的纯化外源基因的方法主要是通过多代自交,该方法耗时长,效率低。通过对转基因材料中外源基因T-DNA区域插入位点侧翼序列的分析,本文开发了筛选纯合转基因植株的新方法。首先,利用酶切连接接头的PCR方法,我们在番茄转基因植株中扩增外源基因Avr3a的两翼序列并测序;然后通过该序列设计的引物在转基因植株中验证,得到的两翼序列通过与SGN数据库比对分析,发现外源基因的插入位点有40bp的碱基缺失;最后利用侧翼序列和边界序列设计的引物,成功在转基因T1代植株中筛选出纯合单株,并在T2代进行了验证。     

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。     

拟南芥14-3-3蛋白GRF9调控番茄根系响应水分胁迫的生理机制

采用35S启动子控制Arabidopsis General Regulatory Factor 9 (AtGRF9)在两个转基因番茄株系(E2,E7)中高效表达,以野生型番茄WT、转基因番茄E2和E7三个株系为试验材料,在水培条件下用20%聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,探究了拟南芥14-3-3蛋白GRF9能否增强番茄根系响应水分胁迫的能力。结果表明:①在干旱胁迫下,野生型番茄和转基因番茄的根系形态指标均受到不同程度的抑制,WT、E2和E7三个番茄材料相对总根长的受抑制程度分别为43%、28%、30%,相对根表面积的受抑制程度分别为46%、33%、35%,相对根体积的受抑制程度分别为47%、32%、29%,相对根直径的受抑制程度分别为29%、21%、22%。②在响应干旱胁迫时,转基因番茄根系蔗糖含量比野生型番茄高20%,根系干物质量比野生型番茄高23%。③在干旱胁迫时,转基因番茄根系质膜H+-ATPase酶活性较高,具有较强的分泌质子的能力,其根系泌酸量比野生型番茄高35%。因此,GRF9能够促进番茄根系蔗糖含量的增加和干物质的累积、增强根系分泌质子的能力,这对于转基因番茄根系在总根长以及根表面积、根体积和根直径的生长以响应干旱胁迫的过程中具有重要作用。     

利用RNA干扰技术抑制水稻淀粉极限糊精酶基因表达

构建了含极限糊精酶基因片段反向重复结构的RNAi载体,抑制水稻籽粒中极限糊精酶基因表达获得了极限糊精酶基因功能缺失突变体。经酶切及序列测定证实,成功地构建了胚乳特异表达启动子启动的水稻极限糊精酶基因反向重复结构RNAi载体;通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导水稻(Oryza sativa sp.japonica)转化,经PCR及Southern杂交检测,获得28个水稻转基因再生株系;以极限糊精酶抗体对转基因株系胚乳发育期籽粒蛋白质进行Western杂交,并经SDS-PAGE极限糊精酶活性检测,结果显示,该反向重复结构在胚乳发育期表达,减少了极限糊精酶的积累,获得了不同沉默效果的转基因株系。转化株系012的极限糊精酶活性只有野生型的10%,表明该载体可有效地抑制水稻胚乳中极限糊精酶的活性。