水稻巯基蛋白酶抑制剂基因在烟草叶绿体中的表达

将水稻巯基蛋白酶抑制剂(Oryzacystatin,OC) cDNA基因克隆、测序分析后,与烟草(Nicotiana tabacum L.)叶绿体16S rDNA基因启动子和T393终止子构建表达盒,与抗壮观霉素选择标记基因aadA表达盒相连,以烟草叶绿体基因组同源片段rbcL和ORF512一起构建成叶绿体转化载体pZOC.通过基因枪轰击烟草幼苗叶片,壮观霉素筛选,获得转化再生     

烟草叶绿体16S启动子的克隆改造及转基因植株的获得

设计引物并克隆了烟草叶绿体16SrDNA基因的启动子,并在其下游加入了rbcL基因的SD序列,以使该启动子能有效翻译外源基因;进一步以aadA基因作为外源基因,以psbA基因的3’序列为终止子,构建成aadA基因表达盒;将此表达盒插入烟草叶绿体同源片段trnK-psbA-trnH中,构建成烟草叶绿体转化及表达载体p16T。用基因枪微弹轰击转化     

烟草叶绿体转化载体的构建及转基因植株的获得

选择烟草叶绿体基因组同源片段ｒｐ１２－ｔｒｎＨ－ｐｓｈｂＡ和ｔｒｎＫ－ＯＲＦ５０９Ａ,及ａａｄＡ抗壮观霉素基因,构建烟草叶绿体转化载体ｐＴＲＺ,制备ｐＴＲＺＤＮＡ金粉子弹,通过基因枪轰击烟草幼苗叶片,经壮观霉素筛选获得了愈伤组织和转化再生植株,对烟草叶绿体转化植株进行ＰＣＲ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分析,结果证明其中Ｎｏ１３,１６,２３为整入了外源ａａｄＡ的叶绿体转基植株,同时其子代呈现壮观霉素抗性ａａＤ     

番茄质体多顺反子定点整合表达载体的构建及其转烟草的研究

根据烟草叶绿体高频同源重组片段的已知序列(GenBank Z00044.1)设计引物,用PCR的方法克隆到1个3.663 kb的番茄叶绿体DNA片段（psbD/trnG）,命名为ctDNA。该片段与GenBank中烟草的相应片段有96.7%同源性, 与本文所用的烟草的相应片段有95.8%同源性。以其为外源多顺反子定点整合介导的同源重组片段,与来自烟草叶绿体的强启动子Prrn和终止子psbA3’,以及甘露聚糖酶基因man、绿荧光蛋白基因gfp、氨基糖苷3’-腺苷酰基转移酶基因aadA构建番茄质体多顺反子定点整合表达载体pLM2(-psbD-Prrn-RBS-man-RBS-gfp-RBS-aadA-psbA3’-trnG-)。将该载体用基因枪轰击烟草叶片,用添加了壮观霉素的选择分化培养基筛选,获得质体转基因烟草3株。用PCR、激光扫描、Western Blot、RFLP等方法检测都证实man、gfp、aadA基因已整合到烟草质体基因组中,且均得到表达。用番茄质体多顺反子定点整合表达载体成功实现在烟草质体中的表达。     

菊苣叶绿体同源片段的克隆及多顺反子定点整合表达载体的构建

利用叶绿体基因组进化中高度保守的特点,根据烟草叶绿体基因组全序列设计合成引物,从菊苣叶绿体基因组中扩增包括rps7-rps12-trnV-16S rDNA基因在内的一段序列(GenBank登录号为GQ199478),并以此作为定点整合外源基因的同源重组片段。以叶绿体基因强启动子prrn驱动选择标记基因aadA及报告基因gfp构建多顺反子表达盒prrn-aadA-gfp-psbA-3,′然后将表达盒克隆进菊苣叶绿体同源片段中,获得菊苣叶绿体定点整合表达载体pJAG,酶切分析证明所构建的载体符合预期设计。该载体的构建为建立菊苣的叶绿体转化体系奠定基础,为进一步通过叶绿体基因工程手段将更多感兴趣的基因导入菊苣进行遗传改良,或以菊苣叶绿体作生物反应器生产动物口服疫苗等搭建技术平台。     

烟草BtCry1Ac基因叶绿体转化载体的构建与验证

叶绿体是外源基因表达的理想场所。为了探究植物叶绿体转化技术,本研究成功构建了BtCry1Ac基因的烟草叶绿体转化载体,其中以aad A基因作为筛选标记,叶绿体基因组同源片段选用rbcL基因与acc D基因。采用基因枪轰击法进行叶绿体转化,以壮观霉素300 mg/L作为初筛浓度,并逐步提高筛选压力,经过3轮筛选后,通过PCR检测,有6个株系检测到了外源Bt基因;同时进行的毒蛋白测定中,有5个株系可检测到Bt毒蛋白,但表达量普遍偏低,T-4的毒蛋白含量最高,为19.32 ng/mL,说明烟草叶绿体基因组中还有大量拷贝没有完全同质化。通过对烟草叶绿体载体构建及转化技术的摸索,将为未来开展其它植物的叶绿体转化研究提供参考。     

丙肝病毒融合抗原基因导入烟草叶绿体及转化株同质化的研究

植物生物反应器的研究已成为当前基因工程领域的一个新生长点。 本实验用PCR方法, 从丙型肝炎病毒cDNA文库中克隆了非结构NS3区基因片段及核心抗原C区基因片段, 并在两段基因间加入连接肽SPGS的密码子序列, 构建成融合抗原基因NS3-C。 将该融合基因转入烟草叶绿体转化及表达载体中, 通过基因枪转化法得到转基因植株。 对N     

构建结球甘蓝KIN基因在叶绿体基因组定点表达的载体

获得叶绿体基因组定点整合表达载体是开展结球甘蓝叶绿体基因组的遗传转化研究的第一步。本研究克隆了CMS结球甘蓝的抗冻蛋白KIN基因,发现该基因定位于结球甘蓝的2号染色体上。通过构建中间载体p KA和p AI,将KIN基因的编码区构建到了CMS结球甘蓝叶绿体基因组定点整合表达载体p IKAA中。该载体以Trn A和Trn I基因片段作为同源整合片段,能整合到CMS结球甘蓝叶绿体基因组中。此外,该载体是双顺反子形式的,即在转录的单条m RNA上,同时包含了KIN和aad A基因编码区。将p IKAA转化到大肠杆菌中,结果显示转化有该载体的大肠杆菌能够在含有氨苄青霉素(AMP)和壮观霉素(SPEC)的固体LB平板中生长。研究结果可为后期CMS结球甘蓝叶绿体基因组的遗传转化体系的建立奠定基础。     

叶绿体型转昆虫抗冻蛋白基因烟草的耐寒性

根据已构建的大豆叶绿体表达载体pJY01,设计特异性引物,将昆虫抗冻蛋白基因MpAFP149插入此载体中构成叶绿体表达载体pJY01-MpAFP149,利用基因枪轰击法转化烟草,经壮观霉素筛选获得4株叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草株系。PCR和PCR-Southern结果显示外源基因已整合至烟草叶绿体基因组中但同质化水平不高,RT-PCR结果也表明昆虫抗冻蛋白基因已发生了转录。将野生型烟草、叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草及核转化T₁代转抗冻蛋白基因烟草(pCAMBIA1302- MpAFP149)于–1℃低温处理3 d,观察耐寒表型及测定相对电导率。结果表明, 叶绿体型转基因烟草的耐寒表型优于野生型烟草,但与核转化的T₁代转抗冻蛋白基因烟草无显著差异。处理3 d时,叶绿体型转基因烟草和T₁代转抗冻蛋白基因烟草的电导率分别为39.2%和38.2%,而野生型烟草已达73.7%。本实验获得的异质化转叶绿体抗冻蛋白基因烟草与转核基因烟草的耐寒力无差异。     

玉米叶绿体表达载体构建及绿色荧光蛋白基因瞬时表达检测

Tps1是生物保护物质海藻糖的关键合酶基因.构建含Tps1的玉米叶绿体表达载体,首定从玉米叶绿体基因组中克隆16S/trnI-trnA/23S片段,作为定点整合同源片段;然后将编码酵母海藻糖合酶基因Tps1表达盒(Prrn-Tps1-TpsbA-ter)、草丁膦抗性基因Bar表达盒(RpsbApro-Bar-RpsbAter)、卡那霉素抗性基因Npt Ⅱ和绿色荧光蛋白基因Gfp构建的融和基因表达盒(Prrn-Npt Ⅱ/Gfp-RrbcLter)一起克隆到定点整合同源片段之间,构建了玉米叶绿体的稳定表达载体mTKGB.通过基因枪轰击法将mTKGB转化到玉米幼嫩叶片中,培养2 d后,在激光扫描共聚焦显微镜下脱测到玉米一些细胞的叶绿体中有很强的GFP绿色荧光,结果表明构建的载体可在玉米叶绿体中表达.     

CAC3基因转运肽序列和accD基因融合植物表达载体的构建

采用PCR方法分别从陆地棉和拟南芥基因组中扩增出Accase羧基转移酶β-CT亚基编码基因accD,Accase羧基转移酶α-CT亚基编码基因CAC3的定位于叶绿体的转运肽序列.分析结果与NCBI公布的氨基酸同源性分别为100%,99%.将CAC3基因转运肽序列与accD基因进行体外重组,构建了融合植物表达载体pBI-CAC3tp-accD,为下一步作物的遗传转化打下了基础.     

马铃薯质体表达载体构建及GFP基因在块茎中的瞬时表达

利用高等植物质体基因组在进化中高度保守的特点, 根据烟草质体基因组全序列设计合成引物, PCR扩增并克隆了马铃薯质体的trnI-trnA基因片段。将测序正确的trnI基因和trnA基因作为定点整合外源基因的同源重组片段, 构建成包含Prrn-gfp-aadA-TpsbA表达盒的马铃薯质体定点转化载体pBMLSIA-GFP, 酶切鉴定表明, 所构建载体符合预期设计。采用该载体对马铃薯块茎进行基因枪法转化, 结果表明, GFP基因可在质体特异性启动子Prrn及终止子TpsbA的调控下在马铃薯块茎中瞬时高量表达, 经基因枪轰击后马铃薯块茎在紫外投射仪下产生很强的绿色荧光, 在距离为6 cm, 压力1 100 psi轰击2枪的条件下产生的绿色荧光最强。马铃薯块茎可溶性蛋白SDS-PAGE电泳分析表明, GFP蛋白表达量约占总可溶性蛋白的15.4%~30.2%, 均达到了较高的表达水平。该载体对后期马铃薯质体转化体系的建立和其他功能基因导入马铃薯质体进行性状改良具有重要应用价值。     

Transforming the plastome: genetic markers and DNA delivery systems

Summary Stable chloroplast transformants were first obtained following particle bombardment of tobacco leaves, and later by PEG-mediated uptake of DNA by protoplasts. The transforming DNA in these studies was itself of plastid origin and carried double (streptomycin, spectinomycin) antibiotic resistance which was used to select transformants. Integration was by homologous recombination, and both donor and recipient were Nicotiana species. Recent characterisation of plastid mutants of Solanum nigrum has allowed the extension of this gene replacement approach to include Nicotiana:Solanum combinations.The introduction of functional heterologous genes into the plastome is an alternative approach based on the use of constructs in which a bacterial resistance gene is flanked by sequences homologous to a region of the recipient plastome. Thus homologous recombination in the flanking sequences allows introduction of a foreign gene. A large number of putative transformants can be generated by the method, but this apparent attraction is partly offset by the need for repeated cycles of re-selection to obtain homoplasmic plants. In contrast, homoplasmy can be accomplished in a single selection step using plastome-encoded antibiotic resistance markers.The plastome is an attractive target for the introduction of useful genes into crop plants, as maternal inheritance acts as an insurance against unwanted spread of the foreign gene, and the large plastome copy number ensures immediate gene amplification and may influence levels of expression. Specific characters encoded on the plastid DNA, including components of photosynthesis and other aspects of metabolism, will also become open to manipulation as a consequence of developments in plastid transformation.     

转bar基因小麦的抗性遗传及农艺性状分析

【研究目的】以皖麦48和扬麦87158两个小麦品种的转bar基因株系为材料,探讨bar基因在转基因小麦自交后代的遗传表现及对农艺性状的影响。【方法】利用涂叶法和PCR法研究bar基因在转基因植株自交后代T1、T2的遗传表现,并对产量及品质等主要农艺性状进行比较分析。【结果】证实抗除草剂bar基因已经整合到小麦基因组中,并能稳定表达;遗传分析显示bar基因能稳定的遗传给后代,符合孟德尔遗传规律;在产量及品质等主要农艺性状方面,转bar基因小麦与对照相比无显著差异。     

质体转化开创作物杂种优势利用新途径

普通核雄性不育性能够满足对理想不育系选育的要求，是水稻等作物杂种优势利用的理想遗传元件。只要能解决其不育系繁殖问题，是理想的杂种优势利用方式。通过普通核雄性不育性的可育基因质体转化，将可育基因转移到存在于细胞质中的质体基因组中，可创造普通核雄性不育系的保持系，繁殖出普通核雄性不育系，从而实现三系法利用杂种优势；利用可产生雄性不育性的基因如TA29-barnase通过质体转化，向质体基因组中转移，产生由细胞质中转基因雄性不育基因控制的雄性不育系，任何常规品种都能作为其保持系，转barstar可育基因系(或常规品种)作为恢复系(或父本)，可同样实现三系法利用杂种优势。上述两种途径都是创造植物杂种优势利用的新途径。     

利用Bt基因和Xa21基因转化获得抗螟虫、白叶枯病的转基因水稻

利用水稻的愈伤组织作受体, 采用PIG基因枪法, 首先成功地将Bt基因[cryIA(b)]连同抗除草剂bar基因导入栽培水稻品种中国91, 选育出纯合稳定的株系T91系. 然后将T91系与黄淮区主栽品种豫粳6号杂交, 并辅以标记基因选择, 选育出纯合稳定、综合性状优良的转Bt基因株系C48. 利用农杆菌介导的转化系统将Xa21基因转入C48, 根据标记     

自交亲和苹果品种S基因型的鉴定

为了探讨苹果自交亲和的发生机理,根据保守氨基酸序列"FTQQYQ"和"anti-1/WⅠPNV"设计了苹果花柱S基因的通用引物:P1:5＇-TTTACGCAGCAATATCAG-3＇;P2:5＇-ACGTTCGGCCAAATA/CATT-3＇,根据 GeneBank登陆的花粉SLF1(DQ422810)、SLF9(AB270792)基因设计了花粉S基因的引物分别为:P SLF1(上游5＇-3＇:CTGGTGGTGTTCTTTCCTGTGTAT;下游5＇-3＇:ACTTAACTCTTCCCTCAACTCA)和P SLF9(上游5＇-3＇CAGGTGCGTGAAAGTGAAA;下游5＇-3＇:TGAGCCAAGCATAAGAACCT),以自交亲和的苹果品种早红香为试验材料,利用PCR-RFLP、克隆、测序等方法研究早红香苹果发生自交亲和的分子性状.结果表明:自交亲和的早红香苹果2条花柱S基因没有发生变异.经BLAST比较,由花粉S基因引物P SLF1 和P SLF9扩增得到的花粉S基因的DNA序列,与MdSLF2 和MdSLF9 基因DNA序列的相似性分别为94%和96%,推导氨基酸序列相似性分别为94%和97%.由P SLF1扩增得到的花粉S基因SLF1?与MdSLF1的DNA序列相似性仅为83%,且二者不一致的碱基分布于整个DNA序列中,自交亲和苹果品种早红香花粉SLF1?基因可能变异为了MdSLF2.