一个用于体外鉴定野油菜黄单胞菌Ⅳ型效应物的报告质粒的构建

许多革兰氏阴性植物病原细菌通过型分泌系统(T3SS),将效应物蛋白分泌并转运进入植物体内,从而引起植物发病或过敏反应。效应物是病原细菌和植物分子互作的关键物质。全基因组筛选鉴定型效应物蛋白并研究其功能,对于解明病原菌的致病机理、寄主范围和进化具有重要意义。利用avrBs1作为报告基因,将其过敏反应诱导结构域(AvrBs159-444)克隆到不含启动子的穿梭质粒pLAFR6上,构建一个用于型效应物转运体外鉴定的报告质粒pLJB,并以已经鉴定为效应物基因的XC-1553的启动子验证该报告质粒,证明pLJB工作正常。该报告质粒为进一步进行全基因组筛选鉴定野油菜黄单胞菌型效应物提供材料。     

一个新的体外快速鉴定十字花科黑腐病菌Ⅲ型效应物的报告质粒的构建

植物病原菌侵染寄主的过程就是病原菌和寄主植物相互作用的过程。在这个相互作用过程中,Ⅲ型分泌系统和Ⅲ效应物与病原菌致病密切相关。大部分革兰氏阴性植物病原菌通过Ⅲ型分泌系统定向的把效应物蛋白传递到宿主细胞,效应物蛋白进入植物体引起致病或过敏反应。本研究将百日咳杆菌的腺苷酸环化酶基因连接至含启动子的pLAFRJ载体上,从而构建出一个新的体外快速鉴定Ⅲ型效应物的报告质粒pJ-JA,并用已鉴定为Ⅲ型效应物基因的十字花科黑腐病菌XC1553的启动子和信号区验证该报告质粒,证明这个系统是可以工作的。该报告质粒为进一步精确筛选鉴定十字花科黑腐病菌Ⅲ型效应物提供了材料。     

含有增强型绿色荧光蛋白报告子的载体系统的构建

将增强型绿色荧光蛋白基因编码序列克隆到不含启动子的载体pLAFR6上,构建报告质粒pLZY。将野油菜黄单胞菌的已知效应物基因xopXccN启动子和分泌转运信号区序列克隆到pLZY,重组质粒导入野油菜黄单胞菌,阳性克隆细胞在荧光显微镜下呈现绿色荧光。阳性克隆接种萝卜叶片,在共聚焦激光扫描显微镜下检测观察到在植物细胞内发荧光,而含有pLZY的野油菜黄单胞菌对照菌株菌体和植物细胞内都检测不到绿色荧光,证明报告质粒pLZY工作正常。该报告质粒为研究目的基因在不同宿主中的表达和研究植物病原细菌Ⅲ型效应物蛋白的植物亚细胞定位提供了材料。     

一个可用于鉴定野油菜黄单胞菌正向调控hrpX基因的报告质粒的构建

过敏性反应与致病性基因(hrp)所编码的Ⅲ型分泌系统(T3SS)是植物病原细菌的决定性致病因子。在黄单胞菌属中,HrpG是目前已知的hrp基因表达的最高层面的调节蛋白,至今尚未鉴定到野油菜黄单胞菌调控hrpG表达的基因。本研究利用hrpX启动子和蔗糖敏感型sacB基因构建了hrpX表达报告质粒。实验结果表明该报告质粒可用于筛选鉴定正向调控野油菜黄单胞菌hrpX表达的基因。该报告质粒的构建,为研究hrp基因表达调控机制,揭示植物病原细菌的致病机制提供了有效的材料。     

大白菜ABCB/PGP基因家族的鉴定与分析

ABCB/PGP蛋白为ABC转运蛋白的一个亚家族,能够参与植物中生长素的极性运输,在植物生长发育过程中具有重要作用.为深入认识大白菜ABCB/PGP基因家族,利用生物信息学方法对大白菜中ABCB/PGP基因家族成员进行了全基因组水平鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构和系统进化等方面进行研究.结果表明,...     

枯草芽孢杆菌B11基因文库的构建及与拮抗物质的生物合成相关基因的克隆

枯草芽孢杆菌菌株B 11对广泛的植物病原真菌和细菌都具有拮抗作用。以柯斯质粒pW EB∷TNC为载体构建了枯草芽孢杆菌菌株B 11的基因文库,文库含9 000个克隆。文库克隆中插入的DNA片段平均为42.1 kb,该文库含有菌株B 11基因组中任一基因的概率为99.99%。采用平板活性检测法筛选文库,筛选到1个对茄青枯假单胞菌菌株P 13具有拮抗活性的文库克隆GXN 9527,该克隆的重组质粒pGXN 9527含有50 kb的菌株B 11的DNA。文库克隆对革兰氏阴性植物病原细菌如水稻黄单胞菌水稻变种也具有拮抗活性,而对革兰氏阳性细菌如地衣芽孢杆菌和植物病原真菌如尖孢镰刀菌西瓜专化型、立枯丝核菌、水稻稻灰梨孢菌则没有拮抗活性。分别含有pGXN 9527的18、12、9、8 kb B amHⅠ片段的亚克隆对P 13均没有拮抗活性,说明编码该拮抗物质的生物合成基因很可能成簇存在。     

PchsA驱动的烟草orf25基因表达载体构建及遗传转化

为研究orf25基因的功能及其与烟草雄性不育性的相关性,通过PCR方法从质粒p UC57-Pchs A中扩增了花特异性启动子Pchs A,并以其取代植物表达载体p BI121中的组成型启动子Ca MV35S,然后将orf25基因插入到Pchs A启动子下游,构建由Pchs A启动子驱动的orf25基因表达载体,测序结果显示植物表达载体p BI121-Pchs A-orf25构建成功。将该表达载体导入根癌农杆菌LBA4404中,采用根癌农杆菌介导法遗传转化雄性不育烟草MS革新3号,共获得76株转基因烟草植株,经PCR鉴定,转基因阳性植株为18株,转化率为23.7%。研究结果证明目的基因orf25已整合到烟草基因组中,为进一步探究该基因的功能及其与烟草雄性不育性的关系奠定了基础。     

一个玉米Pht1家族磷转运蛋白基因克隆和功能分析

从耐低磷玉米自交系178中分离和鉴定高亲和力磷转运蛋白质基因,为开展磷高效分子育种奠定理论基础。本研究以水稻和拟南芥中鉴定的磷转运蛋白基因为基础,运用生物信息学方法,对玉米进行全基因组预测及系统进化分析;并运用克隆、实时荧光定量PCR和亚细胞定位方法对其家族成员进行深入研究。结果表明,从玉米自交系B73全基因组序列中筛选出37个磷转运蛋白候选基因,并被聚类为五大家族。从耐低磷材料中扩增了一个属于Pht1家族成员ZmPht1;9的全长cDNA,该基因编码区长1620bp,编码539个氨基酸,含有典型的MFS超家族蛋白的保守结构域和12个跨膜结构;荧光定量PCR分析表明,在低磷胁迫下,该基因的相对表达量显著增加,且叶片中的表达量高于根系,同时在基因型之间也存在差异;原生质体转化的亚细胞定位结果显示,ZmPht1;9表达蛋白主要分布于细胞膜上。ZmPht1;9编码位于细胞膜上的高亲和力磷转运蛋白,对调节磷素的动态平衡起重要作用。     

十字花科黑腐病菌中调控致病相关基因hpaS的XC_2486基因鉴定

十字花科黑腐病菌hpaS影响致病性、HR其编码产物分别与HpaR2、HrpG形成双组分系统。为了深入了解hapS的表达调控机制,本研究将hpaS的启动子与蔗糖敏感基因sacB融合,构建了hpaS的表达报告质粒pL6sacB3670并导入十字花科黑腐病菌野生型菌株8004中,获得了报告菌株8004/pL6sacB3670。然后利用转座子EZ：Tn5对该报告菌株进行诱变,筛选到一株转座子EZ：Tn5插入基因组的克隆。通过测序定位分析发现该克隆是由转座子EZ：Tn5插入到编号为XC_2486的ORF所产生的。然后将hpaS启动子与报告基因gusA融合的报告质粒pL6GUS3670分别导入野生型8004和XC_2486的突变体239C02中,测定比较pL6GUS3670的GUS表达水平,结果显示在突变体背景下GUS表达水平明显比在野生型背景下降低。这表明XC_2486正调控hpaS的表达。对XC_2486突变体239C02进行致病性和过敏反应检测发现,XC_2486与致病性相关,与HR无关。     

睾丸酮丛毛单胞菌teiR基因载体构建及在大肠杆菌中的表达

提取睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)基因组DNA,利用PCR扩增teiR基因,将扩增产物克隆到pKtac2(含强启动子tac)和pK18中,构建重组质粒pKtac2-teiR和pKteiR100。将重组质粒分别转化大肠杆菌(Escherichia coli)HB101, 提取细菌总蛋白,ELISA测定细菌总蛋白中teiR基因的表达量,结果表明: 含tac强启动子的pKtac2-teiR重组质粒具有更高的转录活性;将p6(含3a-HSD/CR基因)分别和重组质粒(pKtac2-teiR和pKteiR100)共转化大肠杆菌(Escherichia coli)HB101, 测定细菌总蛋白中3a-HSD/CR 和teiR基因的表达量,结果表明: 在大肠杆菌中teiR可以明显促进3a-HSD/CR 的表达, pKtac2-teiR与p6共转化后teiR基因的表达量比pKteiR100与p6共转化后teiR基因的表达量高,但是pKtac2-teiR与p6共转化后的3a-HSD/CR的表达量低于pKteiR100与p6共转化后的3a-HSD/CR的表达量。     

利用拟南芥rd29A启动子驱动AtNHX1基因提高烟草耐盐性

拟南芥液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(AtNHXl)在植物耐盐机制中有重要作用.为了鉴定AtNHX1基因功能和创制耐盐烟草新种质,本研究用农杆菌介导法将rd29A启动子驱动的AtNHX1基因导入烟草(Nicotiana tabacum L.),获得72株卡那霉素抗性再生植株,17株在MS+85.5 mmol/L NaC1培养基上生长良好.对其进行PCR、Southern杂交和Northern杂交检测,证实AtNHX1基因已整合到烟草基因组中,并进行正常转录,且其转录受盐逆境的诱导.在含盐(85.5、171、256和342 mmol/L NaCl)培养基上进行对照植株和转基因植株生长及叶片丙二醛含量的分析,结果显示,转基因株系的生长势和根发生能力明显优于对照,且叶片丙二醛含量显著低于对照,表明rd29A启动子驱动AtNHX1基因的导入和表达可显著提高转基因烟草植株的耐盐性.结果提示rd29A启动子驱动的AtNHX1基因表达单元可在异源植物中正常转录和表达,可用于植物耐盐基因工程育种.     

基于生物化学和基因组学方法的Bacillus velezensis19573-3生防潜力评价

  【目的】  筛选具有防病促生功能的芽孢杆菌优良菌株,为植物病原菌生物防治提供生态绿色、环境友好的菌种资源。  【方法】  采用菌丝生长速率抑制法和离体叶片防效筛选拮抗多种病原菌的高效菌株,通过HPLC法检测抑菌活性物质,借助基础生物学及UPLC-MS法,测定其产生植物激素等代谢物能力水平,并初步解析其促生防病相关特性。通过Biolog系统鉴定、多序列系统进化和全基因组序列分析,明确菌株19573-3的分类地位,并对其可能产生的相关次级代谢产物基因簇进行注释分析。  【结果】  菌株19573-3对于灰霉菌、腐霉菌、疫霉菌、镰刀菌等多种病原真菌具有良好的拮抗能力,具有广谱抑菌活性,且该菌株对番茄灰霉病有显著的防效,经HPLC检测发现该菌株能够产生抑菌活性物质丰原素 (fengycin)。此外,该菌株兼具产生纤维素酶、蛋白酶和铁载体的能力,还可产生水杨酸、细胞分裂素和生长激素等与植物促生密切相关的物质。通过生理生化指标、16S rRNA与gyrA基因序列系统进化分析以及基于基因组水平的ANI分析鉴定,菌株19573-3属于贝莱斯芽孢杆菌 (Bacillus velezensis)。B. velezensis 19573-3基因组全长3990203 bp,G+C含量为46.56%,共编码基因4164个,编码区总长度占全基因组的比例90.03%,染色体上存在86个tRNA,27个rRNA和8个sRNA。利用antiSMASH预测菌株B. velezensis 19573-3基因组中可能存在合成丰原素 (fengycin)、表面活性素 (surfactin)、铁载体 (bacillibactin) 等与拮抗和促生相关的13个次级代谢产物合成基因簇。  【结论】  细菌19573-3属于Bacillus velezensis,对引起植物病害的灰霉菌、腐霉菌和疫霉菌等多种病原真菌均具有良好的拮抗能力,菌株代谢物显示了根际促生和生物防治功能。19573-3菌株由一个环状染色体构成,不含质粒,基因组全长3990203 bp,G+C含量为46.56%。在B. velezensis 19573-3基因组序列之中,注释到了一个长度为37669 bp的基因簇,包含fenA、fenB、fenC、fenD、fenE、fenF等基因,负责产生丰原素 (Fengycin),注释到了合成铁载体 (bacillibactin) 的基因簇以及与生长激素合成相关的基因ysnS和yhcX,从基因角度证实了B. velezensis 19573-3具备产生激素的能力。     

小鼠生殖细胞特异基因Oct4启动子片段克隆及报告载体构建

本研究通过PCR方法从小鼠(Mus musculus)基因组中扩增出Oct4启动子的CR4区和CR1区,将其克隆到真核报告载体pEGFP-1,构建了携带Dct4启动子片段的小鼠生殖细胞特异性报告载体CR1,4-pEGFP-1.用该载体转染多种细胞,在荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白(EGFP)在细胞中的表达情况,同时以半定量RT-PCR检测转染细胞中Oct4及其它生殖细胞特异性基因的转录情况.结果显示,GFP在小鼠胚胎干细胞、小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)和C2C12细胞中均不表达,而在P19细胞和睾丸细胞中表达.RT-PCR结果显示,Oct4在P19、睾丸细胞和生殖干细胞中特异性转录.这表明所构建的绿色荧光蛋白报告载体只在生殖细胞和多能生殖干细胞中内表达,该质粒可作为示踪生殖细胞的工具,同时也可以作为生殖干细胞多能性状态的一个监测标记.     

含禽源启动子的禽流感病毒核蛋白表达载体的构建及其免疫原性的检测

为了研究禽流感病毒核蛋白（nucleoprotein,NP）在鸡体内所引起的免疫反应,将其NP基因从重组质粒pVAX-NP上酶切后亚克隆至含禽源启动子的真核表达载体pCAGGS中,经筛选鉴定后获得重组子pCAGGS-NP,将鉴定正确的阳性重组子体外转染真核细胞,利用间接免疫荧光法检测目的基因的瞬时表达;采用腿部肌肉注射途径将重组子免疫SPF鸡,利用ELISA检测免疫后血清抗NP蛋白抗体效价。结果表明,该重组子无论在体外还是体内均能正确表达禽流感NP蛋白,且所表达的蛋白均具有良好的免疫原性。     

胚柄特异性表达顺式元件结合蛋白酵母单杂交文库的构建

旨在构建酵母单杂交文库用于筛选与胚柄特异基因G564启动子顺式元件结合的转录因子。本研究根据植物胚柄特异表达基因G564启动子关键序列(GAAAAGCGAA)合成了5次串联重复序列,并与报告质粒pHIS2.1连接构建诱饵载体pHIS2.1-G564-5A;以纯化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼嫩种子mRNA为模板,合成SMARTTMⅢ和CDSⅢ锚定末端dscDNA;并将dscDNA与线性化融合表达载体pGADT7-Rec2以及诱饵载体pHIS2.1-G564-5A共转化到酵母Y187,构建酵母单杂交文库。文库的共转化效率为5.53×105cfu/μg。对文库中的阳性克隆进行测序,获得117条可读序列。对其进行基因功能注释并进一步分析基因的功能发现,具有DNA结合功能的蛋白14个,具有蛋白质结合功能的蛋白8个。上述22个蛋白包括TATA结合蛋白1(TBP1),支架结构相关区(SAR)DNA-结合蛋白,胚珠发育蛋白,G-box结合因子1(GBF1),组蛋白H3等。本研究为分离和克隆胚柄中特异表达的转录因子提供了候选基因。     

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.     

番茄EBF2基因的克隆、亚细胞定位与遗传转化

为研究番茄EBF2基因的功能,利用RT-PCR技术从番茄果实cDNA中扩增了全长EBF2基因,将其与绿色荧光蛋白(GFP)构建成融合表达载体,在烟草原生质体中进行瞬时表达。结果表明,该基因定位于细胞核内。将该基因定向克隆到植物表达载体pCambia1301,构建成由组成型启动子CaMV35S启动的植物表达载体pCambia1301-EBF2,通过农杆菌介导方法转化MicroTom番茄。经PCR及GUS组织染色检测,外源基因已整合到番茄基因组中。     

睾丸酮丛毛单胞菌活化因子基因的质粒载体构建及表达

提取睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)的基因组DNA，利用PCR扩增activator基因，将扩增产物克隆到pKtac1(含强启动子tac)中，构建重组质粒pKtac1-act1和 pKtac1-act2。经酶切分析和测序，鉴定出正确的重组质粒pKtac1-act1和 pKtac1-act2。将重组质粒转化入大肠杆菌(Escherichia coli)HB101中，用酶联免疫分析方法测定细菌总蛋白质中的activator表达量；将pAX1(含3α-HSD/CR基因)分别和重组质粒(pKtac1-act1和pKtac1-act2)一起转化入E. coli HB101中，测定细菌总蛋白质中的3α-HSD/CR和activator的表达量。结果表明：重组质粒能明显提高activator的表达；pAX1与重组质粒共转化的蛋白质粗提物中，activator和3α-HSD/CR的表达量都显著提高。     

农杆菌介导的蓝色基因转化中国水仙

从矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中分离得到编码蓝色基因F3'5'H(类黄酮3',5'羟基化酶)的Hf2基因(1527 bp),从牵牛(Ipomoea nil)花瓣中分离得到dfr基因(二氢黄酮醇4-还原酶,1212 bp),将正向Hf2片段和反向dfr片段连接到pBRLys双元载体质粒上,得到具有Ubi(ubiquitin)组成型启动子的植物表达载体pU-bi-Hf2-dfr.利用冻融法将双价重组质粒pUbi-Hf2一afr导入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)菌株EHA105中,菌落PCR鉴定农杆菌转化子.以中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)愈伤组织为材料,进行遗传转化.CTAB法提取130株中国水仙遗传转化再生苗的基因组DNA,进行PCR和PCR-Southem blot检测,获得3株阳性转基因植株.     

TMV-L运动蛋白基因植物表达载体的构建及其与番茄Tm-22基因的互作

对含有烟草花叶病毒番茄株系(TMV-L)部分基因组cDNA的克隆进行缺失改造,得到了含有TMV-L运动蛋白(MP)基因的克隆.MP片段分别与组成型启动子CaMV35S和病原特异诱导型启动子CHS、PiⅡ和BG体外重组,构建成植物表达载体p35S-30K,pCHS-30K,pPiⅡ-30K和pBG-30K.通过农杆菌LBA4404介导,分别转化含Tm-22抗性基因的番茄品种Geneva 80.转化p35S-30K的基因工程植株在苗期观察到了部分坏死和黄化现象,初步证明TMV-L MP与Tm-22存在基因对基因的互作关系.诱导型启动子控制下的MP转基因番茄已得到部分潮霉素抗性愈伤组织,为进一步获得广谱高效抗病植株奠定了基础.