柽柳、星星草金属硫蛋白基因双价植物表达载体的构建及其在烟草中的表达

将在柽柳(Tamarix and rossowii)和星星草(Puccinellia tenuiflora)cDNA文库中克隆到的金属硫蛋白基因PCR扩增后,连接到载体pROKII上,构建了分别由2×CaMV35S启动子调控的柽柳金属硫蛋白基因和星星草金属硫蛋白基因双价植物表达载体pRCXM,经PCR检测及酶切鉴定证实pRCXM构建成功。通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tobacum Longjiang911),获得了抗卡那霉素的转基因植株。经初步检测结果显示,外源基因已整合进烟草基因组。重金属抗性结果证明:转基因烟草可以在CdCl2的浓度为300μmol/L的培养基中生长,而对照烟草只能在CdCl2的浓度为100μmol/L的培养基中生长。     

农杆菌介导BtCry1Ac、NTHK1双价基因转化烟草植株的研究

为探讨多基因植物转化载体p096899中外源基因BtCry1Ac和NTHK1在转基因植株中的表达情况,通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法转化野生烟草,经卡那霉素筛选,初步获得了10株转基因烟草植株.经PCR鉴定,证明目的基因已被整合到烟草基因组中.利用荧光定量PCR和ELISA分析目的基因在转录水平和翻译水平的表达量,并对转基因烟草株系进行了抗虫试验和耐盐性试验.结果表明,目的基因在转录水平和翻译水平分别得到表达,但表达量存在差异,其中2号转基因株系毒蛋白表达量最高,其含量达可溶性总蛋白的0.028 5％;饲虫试验中,部分转基因烟草株系对斜纹夜蛾的毒杀作用明显高于未转化烟草,其中2号转基因株系的抗虫性最高,饲喂第6天斜纹夜蛾幼虫死亡率达到75.56％,与Bt毒蛋白表达量相一致;在盐胁迫下,转基因烟草的叶片生长状况均好于对照(非转基因)烟草的生长.证明BtCry1Ac基因和NTHK1基因的转入在一定程度上提高了烟草的抗虫性和耐盐能力.     

HAL1基因转化苜蓿再生植株及其耐盐性

用根癌农杆菌介导法将克隆于酵母的HAL1基因转化龙牧803苜蓿胚性愈伤组织,经2 mg/L的Basta抗性筛选及PCR检测,该基因已整合到受体基因组中,共获得了11株转基因植株。培养基耐盐性实验结果:在添加NaCl的MSO培养基上,非转基因植株在NaCl浓度高于0.6%时不能生根,逐渐死亡;转基因植株在NaCl浓度0.6%～1.0%范围内仍能生根并正常生长。由此初步证明HAL1基因已在龙牧803苜蓿中表达,并且提高了耐盐性。     

花青素合成调节基因B1/C1转化东方百合'索邦'的研究

百合是全球著名的切花商品花卉,较低的遗传转化效率限制了百合转基因育种的发展,建立高效、稳定的遗传转化体系对于培育转基因新品种至关重要。外源花青素合成调节基因的表达可使花青素在植物细胞内积累, 使植物体外观上表现出色彩的变化,易于观察, 因此可作为报告基因用于植物转基因研究,快速报告细胞、组织、器官或植株是否被转化。本文以东方百合‘索邦’无菌苗鳞片为受体材料,利用农杆菌介导法将花青素合成调节基因B1/C1导入‘索邦’中。通过草甘膦敏感性试验,确定了草甘膦筛选的质量浓度为2.1 mg/L,对农杆菌介导的遗传转化体系进行了优化,研究了侵染液及共培养基成分对抗性芽诱导率的影响,以MS培养基为基本培养基,设置了7种类型改良MS培养基。结果表明:当MS培养基中去除大量元素时,抗性芽获得率相对较高,可达(18.31±1.71)%。在此条件下,将培养基中30 g/L的蔗糖替换成70 g/L的麦芽糖,可使抗性苗诱导率增至(22.27±3.48)%。热激和超声波结合使用能够明显提高抗性苗的获得率,其中以42 ℃热激1.5 min、120 W超声波超声20 s抗性苗获得率最高,可达(26.80±2.24)%。抗性植株经PCR和Southern检测,获得了1株单拷贝转基因植株,初步证明B1/C1基因已整合到‘索邦’基因组DNA中,并且转基因植株叶片、叶柄、鳞茎的花青素含量均高于非转基因植株,说明花青素合成调节基因B1/C1在转基因百合中获得了表达。      

酵母异源互补法鉴定MbNramp1基因的功能

【目的】研究MbNramp1基因的功能。【方法】通过异源互补试验鉴定该基因转运铁的功能,并对MbNRAMP1蛋白进行亚细胞定位研究。【结果】MbNramp1基因转化酵母突变株DDY4在缺铁的培养基上恢复生长。在供试BPDS浓度的培养基上,MbNramp1基因转化酵母突变株DDY4生长状况均明显好于空载体转化后的突变株。培养基中BPDS增加到15μmol·L-1时,转化了MbNramp1的酵母细胞生长状况与野生型相差无几。在30μmol·L-1BPDS时,MbNramp1转化的细胞与低浓度BPDS相比生长延缓,但是明显优于空载体转化的DDY4突变株。与较低浓度BPDS相比,野生型酵母(DY1457)的生长量也减少了。亚细胞定位表明,MbNRAMP1主要位于部分质膜上而非整个膜上。【结论】初步证明MbNramp1编码具有功能的铁转运蛋白,能够使酵母吸收铁的突变株恢复突变,MbNRAMP1主要位于部分细胞膜上行使铁营养转运功能。     

农杆菌介导抗草甘膦基因(EPSPS)的玉米转化及相关因子的影响研究

对影响农杆菌转化效率的一些因素进行了研究优化,结果表明,诱导培养基中添加200 mg/L的头孢霉素既能抑制农杆菌的生长又不影响幼胚的愈伤诱导;诱导和筛选培养基中添加5 mg/L硝酸银能有效抑制玉米愈伤组织褐变,显著改善愈伤组织及胚性愈伤组织的诱导率;分化培养基中添加2μmol/L的嘧啶醇能延缓试管苗的生长速度,使苗更健壮。利用优化的根癌农杆菌介导转化体系将抗草甘膦基因(EPSPS)转入玉米杂交材料HiⅡ中,获得了PCR阳性植株。     

大肠杆菌otsA基因的克隆和转化本生烟草

海藻糖是一类重要的渗透调节剂,可以提高植物抵抗多种非生物胁迫的能力。6-磷酸海藻糖合成酶(TPS)是海藻糖生物合成的关键酶,在大肠杆菌中,ots A基因编码TPS。本试验通过PCR技术克隆ots A基因,构建p2300-ots A-GFP表达载体,用农杆菌介导的方法将ots A基因导入到本生烟草中。对筛选获得的转基因植株进行检测表明,ots A基因已成功整合到本生烟草的基因组中,并能进行有效转录。而且研究发现,转基因幼苗在含有150mmol/L Na Cl的培养基中能够生长,具有一定的抗盐胁迫能力。     

类番茄茄和多毛番茄CBF1基因转化烟草的表达调控分析

利用农杆菌介导的叶盘法将类番茄茄(Solanum lycopersicoides)和多毛番茄(Lycopersicon habrochaites)的CBF1基因转入普通烟草(Nicotiana tabacum L.),通过分析转基因烟草在低温胁迫条件下目的基因的表达水平并结合转录组数据分析差异表达的基因,揭示CBF1基因在烟草中发挥抗冷作用的机制与相关性。结果显示:低温胁迫下,转基因烟草的抗低温能力高于非转基因的野生型;SlCBF1和LhCBF1基因在普通烟草中过量表达后,转录组测序分析表明SlCBF1基因转化的烟草植株与野生型烟草植株相比,差异表达基因为53个,其中33个表达上调,20个表达下调;LhCBF1基因转化的烟草和野生型烟草植株相比,差异表达的基因为106个,表达上调的有62个,表达下调的有44个。表明在烟草中过表达SlCBF1和LhCBF1会影响转基因烟草中受其调控的下游基因的表达水平,进而提高烟草的抗冷能力。     

柽柳rd22基因的序列分析及耐盐性研究

【目的】验证从抗逆植物柽柳中克隆得到的rd22基因的耐盐能力。【方法】采用根癌农杆菌介导法,对烟草进行rd22基因的遗传转化,将分子检测为阳性的6个转基因烟草株系和非转基因对照烟草的组培苗进行盐胁迫(NaCl浓度分别设为0(CK),110,220和330 mmol/L)试验,通过观察相对电导率、SOD活性和相对生长量的变化,研究rd22基因的耐盐能力。【结果】生物信息学分析表明,来自柽柳的rd22基因属于BURP蛋白家族。分子检测证明,该rd22基因已整合到烟草基因组中,并在mRNA水平上有不同程度的表达。相对电导率和SOD活性分析表明,随着盐胁迫浓度的增加,各转基因烟草株系的相对电导率均呈上升趋势,且均小于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330mmol/L时,非转基因对照烟草的相对电导率高达16.49%,而各转基因烟草的相对电导率最大为14.91%。各转基因烟草株系的SOD活性也随着盐胁迫浓度的增加均呈上升趋势,且均大于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330 mmol/L时,转基因烟草SOD活性是对照烟草的1.10~1.39倍。相对生长量分析表明,盐胁迫浓度达到110,220,330mmol/L时,各转基因烟草株系相对生长量均高于对照株系,非转基因烟草的相对生长量分别为59.92%,36.99%和12.72%,转基因烟草的相对生长量平均为67.00%,44.05%和17.47%。【结论】rd22基因的导入,提高了转基因烟草的耐盐性。     

荠菜CBF冷诱导途径多价载体的构建和烟草转化

为了研究荠菜CBF抗冷途径多基因共表达对转基因植株耐寒性的影响,通过同尾酶法将CbCBF、CbICE53、CbRCI35以及CbCOR15bP进行结合,构建了CbCOR15bP::CbICE53+pCaMV35S::CbCBF+pCaMV35S::CbRCI35多价植物表达载体并进行了烟草的转化,通过形态观察以及电解质渗透率和相对水含量这两个生理指标的测定显示,转基因植株在4℃和-4℃低温处理情况下,多基因共转化的转基因植株在电解质渗透率和相对水含量与野生型和空载对照之间的差异非常明显,转基因植株在低温下的抗寒冻能力也明显增强,说明CBF途径多基因共转化可以明显提高烟草的抗寒冻能力,此项研究具有一定的实际应用意义。     

珠眉海棠水通道蛋白MzPIP1;1基因的克隆与表达分析

通过对珠眉海棠盐胁迫微列阵分析,从盐胁迫cDNA文库中分离得到盐诱导的水通道蛋白基因MzPIP1;1 cDNA序列全长1 135bp,开放阅读框共870bp,5′-UTR和3′-UTR的长度分别是91和174bp。MzPIP1;1编码289个氨基酸,有6个跨膜结构和2个NPA(Asp-Pro-Ala)保守区。聚类分析表明:MzPIP1;1和其他4个物种PIP1类同源性在80%以上,属于质膜水通道蛋白PIP1类。拟南芥原生质体瞬时转化结果表明MzPIP1;1定位在质膜上。半定量RT-PCR表明MzPIP1;1基因受到盐和低温诱导。推断MzPIP1;1基因在盐胁迫下的表达调控与珠眉海棠耐盐能力密切相关。     

分子标记检测矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8在我国小麦中的分布

利用分子标记检测矮秆基因在我国主要麦区的分布,有助于提高小麦产量和改良株高。本研究利用小麦矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b的4对特异性分子标记,BF与MR1、BF与WR1、DF与MR2、DF2与WR2,以及微卫星Xgwm261标记对我国小麦主产区小麦主栽品种中矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的分布情况进行了分子标记鉴定。结果表明:1)在鉴定的129个品种中,58份含有Rht-B1b基因,占45.0%;24份含有Rht-D1b基因,占18.6%;73份含有Rht8基因,占56.6%;35份品种含有2个矮秆基因Rht-B1b和Rht8,占27.1%;16份品种含有Rht-D1b和Rht8基因,占12.4%。本研究未检测到同时含有Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8这3个矮秆基因的品种,以及同时含有Rht-B1b和Rht-D1b的品种;2)3个矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8在各个生态区育成品种中的分布频率也不同。矮秆基因Rht-B1b和Rht8在黄淮冬麦区的分布频率较高,分别为55.4%和71.1%;Rht-D1b基因在西南冬麦区的分布频率较高,为37.5%;矮秆基因Rht8在不同的麦区都有广泛的分布,在不同的生态区具有广泛的适应性。     

杉木磷转运蛋白ClPht1;2基因克隆与表达特性分析

磷酸转运蛋白PHT1家族是介导植物磷素吸收与转运分配的重要基因家族。从第3代杉木优良无性系洋061中克隆获得1个杉木磷转运蛋白ClPht1;2，并对不同程度磷胁迫下ClPht1;2的时空表达进行分析，为了解杉木磷转运蛋白基因结构和功能表达奠定基础。以转录组测序获得的ClPht1;2核心序列为基础，以杉木洋061无性系根系cDNA克隆为模板，利用cDNA末端快速扩增技术（RACE）克隆目的基因的全长，采用实时荧光定量PCR技术，检测了杉木洋061无性系在不同组织中ClPht1;2的表达，以及磷饥饿诱导3、10、25 d下ClPht1;2在根中的表达量变化。克隆得到1个杉木PHT1家族基因ClPht1;2（GeneBank登录号:MK450598）。ClPht1;2编码氨基酸序列与日本柳杉磷转运蛋白家族基因编码氨基酸序列相似性为93%，与马尾松、油茶、毛果杨等植物磷转运蛋白家族基因的编码氨基酸序列比对，结果相似性均>72%。ClPht1;2基因序列编码区长1 565 bp，编码511个氨基酸，蛋白理论分子量60.024 ku，为疏水蛋白，不具有信号肽，潜在磷酸化位点42个。ClPht1;2所编码蛋白质由12个跨膜结构组成，其中11个为确定跨膜域，多肽链中α螺旋占42.65%，无规则卷曲占42.11%，延伸链占15.25%。ClPht1;2在杉木洋061无性系的根、茎、叶中均有表达，在叶片中的表达量最高，在根中的表达量最低。与正常磷供应相比，根系ClPht1;2的表达水平在低磷胁迫10 d时显著增加，到25 d时下降至正常磷供应时的表达水平；ClPht1;2在无磷胁迫处理3 d时表达量降低，在10 d时表达量显著提高，在25 d时表达量又低于正常供磷水平。ClPht1;2基因具有PHT1基因家族特征结构，在杉木不同组织中均有表达，在杉木根中的表达受低磷胁迫诱导，在叶中的表达量受低磷胁迫诱导不明显，可能为杉木体内低亲和的磷转运蛋白，参与杉木地上部和根中磷的运输和分配。     

亚东鲑基因组中Tc1-like转座子的序列歧化特征分析

根据鱼类Tc1-like超家族转座子的末端反向重复序列设计单引物,对西藏亚东鲑基因组进行PCR扩增、回收、克隆和测序,鉴定出亚东鲑两条长度为1 607 bp和1 473 bp的Tc1-like超家族转座子序列,命名为Tbt1和Tbt2。序列分析表明,亚东鲑Tbt1转座子左右两端分别存在一个196 nt和225 nt的末端反向重复序列(Inverted terminal repeats,ITR),在左右ITR中分别包含2个12 nt的亚末端反向重复序列(Subterminal inverted repeats,SIR);亚东鲑Tbt2转座子分别存在一个32 nt和31 nt短的ITR,其左右ITR中各仅包含1个12 nt的SIR。亚东鲑Tbt1、Tbt2转座子的转座酶编码区在进化过程中各已积累了4个和9个终止突变,两者均不能表达完整的转座酶。亚东鲑Tbt2与其它鲑科鱼类Tc1-like转座子的相似度低于30%,而与金鱼Tca2转座子的序列相似度高达98%,显示该转座子的获得可能起源于基因水平转移(horizontal gene transfer,HGT)方式。     

牙鲆胚后发育阶段HDAC1基因的空间表达

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)可通过调节染色质结构和抑制特异性转录因子活性来调控细胞生长和分化。鉴于HDACs在蝌蚪变态发育过程中的作用,本研究克隆了牙鲆(Paralichthys olivaceus)HDAC1基因全长cDNA序列,并调查了其在牙鲆变态前和变态阶段的空间表达。牙鲆HDAC1全长cDNA序列为2 540 bp,包含长度为126 bp的5'UTR,1 470 bp的ORF和944 bp的3'UTR。HDAC1基因在牙鲆变态前以及变态阶段均有表达,这和蝌蚪中仅在变态前表达的现象不同。HDAC1在冠状幼鳍上的表达是随着幼鳍原基的生长发育逐渐增强的,直至冠状幼鳍分化成形后,基因表达减弱;随着牙鲆仔鱼肠道的变粗变短,HDAC1在肠壁的表达强度逐渐增强,孵化后第16天(16DAH)开始减弱并最终消失;鳍褶中HDAC1在9DAH开始表达,18DAH时主要在鳍褶基部表达,进入变态阶段,HDAC1可见在支鳍骨上表达,在变态高峰期表达最为强烈。在整个变态发育期HDAC1在鳃上均表达,变态开始后表达逐渐增强,而到变态后期表达减弱。牙鲆变态前及变态阶段的HDAC1基因表达模式表明,HDAC1参与了牙鲆冠状幼鳍、鳍条、肠道等多种器官的发育调控以及变态阶段眼睛移动的过程。     

西葫芦果实CpNCED1基因3'端的克隆及其表达分析

采用RT-PCR和RACE-PCR的方法从西葫芦果实中克隆了ABA生物合成关键酶NCED基因保守片段及其3'端,命名为CpNCED1,并通过Real time RT-PCR方法分析了CpNCED1基因在果实发育和成熟过程中的表达。结果表明:CpNCED1基因的DNA序列及其推导的蛋白质序列与番茄、鳄梨及柑橘果实相同基因的同源性分别为61.90%(LeNCED1)、62.15%(PaNCED1)、62.55%(PaNCED3)、54.67%(CsNCED1)、56.23%(CsNCED2)和69.75%、65.74%、66.67%、68.75%、71.76%。果肉中CpNCED1基因表达共出现了3个高峰,分别在花后5 d,花后20 d及花后35 d,并分别与ABA积累相对应;果皮中CpNCED1表达在花后25 d达到最大值,而瓤和种子中CpNCED1的表达没有显著变化。果皮和种子中ABA含量与其CpNCED1的表达基本一致。西葫芦果实在生长发育过程中乙烯产生量很低,为非跃变型果实;呼吸高峰出现在花后20 d。上述结果说明,西葫芦果实的成熟主要和ABA调控有关,而乙烯对果实成熟的贡献很小。     

VvFT和VvTFL1A基因在葡萄花发育中的表达特性研究

为分析''香妃’葡萄花发育中VvFT和VvTFL1A基因的功能,利用RT-PCR、原位杂交以及酵母双杂等方法研究其在葡萄不同器官、花发育中的功能和基因间的互作方式。结果显示:VvFT与VvTFL1A基因在不同器官中的表达不同,VvFT基因不但可以在花序中生成,而且参与了花发育的整个过程;VvTFL1A基因对花器官的发育影响不大。表明这2个基因在花发育中的作用可能相反。同时酵母双杂的试验表明VvFT和VvTFL1A蛋白都与VvFD蛋白产生互作,并且VvFT与VvFD蛋白之间的互作要强于VvTFL1A与VvFD蛋白,说明VvFT与VvTFL1A基因所起的功能可能都与VvFD有关。     

牡丹PoCCS1基因的克隆与表达分析

铜/锌超氧化物歧化酶铜伴侣基因(copper chaperone for superoxide dismutase,CCS)负责将铜离子转运至Cu/Zn-SOD，从而激活SOD酶活性，参与植物活性氧清除，在植物抗逆中发挥重要作用。研究旨在克隆牡丹PoCCS1基因，并对基因序列特征、组织表达模式、盐胁迫和干旱胁迫下的表达模式、不同牡丹品种氧化胁迫下的表达模式进行分析，为深入研究PoCCS1在牡丹非生物胁迫响应中的功能奠定基础。利用RT-PCR技术克隆‘凤丹’PoCCS1基因(GenBank登录号:MZ574405)，利用生物信息学方法分析PoCCS1序列特征，利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析PoCCS1的表达模式。结果表明，PoCCS1基因编码区全长为996 bp，编码蛋白含331个氨基酸，相对分子量为34.98 ku，包含植物CCS蛋白的3个典型结构域，进化分析表明PoCCS1与多种植物的CCS同源性较高，且与葡萄VvCCS亲缘关系最近；PoCCS1在‘凤丹’的根、茎和叶中表达水平相近，‘凤丹’盐胁迫8 h后，PoCCS1在叶片和根中的表达受到显著诱导，干旱胁迫8 h后，PoCCS1在叶片中的表达下调，根中表达无显著变化；4个抗氧化能力不同的牡丹品种‘鲁荷红’‘凤丹’‘香玉’和‘乌云集盛’氧化胁迫处理后PoCCS1表达模式差异显著，随处理时间增加，在抗氧化能力强的‘乌云集盛’和‘香玉’中PoCCS1的表达显著上调并在处理4 h后保持较高水平，在抗氧化能力较弱的‘凤丹’中表达稳定，在抗氧化能力最弱的‘鲁荷红’中先升后降并在处理4 h后显著下调。综上，PoCCS1基因编码蛋白具有植物CCS的完整典型结构，可能参与牡丹响应盐胁迫和干旱胁迫，并可能与不同牡丹品种抗氧化能力差异相关。     

獐茅耐盐基因SOS1的克隆及序列分析

采用RT-PCR和RLM-RACE方法从单子叶盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆了质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(AlSOS1,JN936862),并对其基因序列进行了分析。Southern杂交试验显示:AlSOS1基因在獐茅基因组中以单拷贝形式存在。AlSOS1基因cDNA全长3 641bp,其中编码区3 420bp,编码一个1 139氨基酸的蛋白。AlSOS1编码蛋白与芦苇、水稻质膜Na+/H+逆向转运蛋白亲缘关系最为接近,达到82%和77%,与双子叶植物拟南芥的亲缘关系仅为58%;系统发育分析显示AlSOS1基因编码蛋白与其他植物质膜型Na+/H+逆向转运蛋白属于同一分支,而与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白属于不同的分支;疏水性分析显示AlSOS1基因编码蛋白N-末端具有12个跨膜结构域,C-末端具有一个很长且面向质膜内腔的亲水尾部。这是獐茅SOS1基因编码区首次被完整克隆,将进一步应用于单子叶农作物耐盐性状改良的基因工程之中。