利用 CRISPR/Cas9 系统编辑拟南芥 2 个双链结合蛋白

CRSPR/Cas9 系统可对植物的内源基因进行有效定点编辑,为获得基因缺失突变体提供了新的方向。本研究在双链结合蛋白（dsRNA-binding protein,DRB）DRB3 和 DRB5 两个基因外显子的保守序列设计 2 个靶点,并构建与 tRNA 串联的双靶点 CRISPR/Cas9 表达载体。通过一次转化,获得了 DRB3 或 DRB5 单独被编辑或同时被编辑的拟南芥突变体 dcl2drb4 转基因 T1 代植株,为研究 DRB3、DRB5 是否参与 DCL4 介导的抗病毒 RNA 沉默通路奠定基础。     

紫花苜蓿甘氨酸脱羧酶H-蛋白基因MsGDC-H1功能分析

光呼吸通过清除2-磷酸乙醇酸(2-PG)使氧合光合作用成为可能,该过程对C3植物至关重要。H-蛋白是光呼吸过程中将甘氨酸转化为丝氨酸的甘氨酸脱羧酶(GDC)的关键组成蛋白之一。本研究克隆了紫花苜蓿MsGDCH1,该基因编码166个氨基酸,具有1个硫辛酰基附着位点保守结构域和1个N6-硫辛酰赖氨酸保守位点。进化分析表明,MsGDC-H1蛋白与双子叶植物的甘氨酸脱羧酶H-蛋白(GDC-H)亲缘关系近。表达模式分析表明,MsGDC-H1在苜蓿叶中表达丰度高,且受光诱导。为了探究MsGDC-H1基因对拟南芥生长的影响,分别使用光诱导的茎叶特异性启动子ST-LS1和组成型启动子CaMV 35S驱动MsGDC-H1(ST-LS1::MsGDC-H1;CaMV35S::MsGDC-H1)在拟南芥中异源表达。检测过表达植株生物量、淀粉、可溶性糖含量以及光合速率。数据分析显示,CaMV 35S::MsGDC-H1过表达拟南芥(G系列植株)生长受阻,淀粉含量比ST-LS1::MsGDC-H1特异性表达拟南芥(GS系列植株)增加了34%~67%,比野生型(WT)增加了7。3%~33。7%;可溶性糖含量比GS系列降低了36%~38%,比WT增加了44。3%~49。7%;与WT相比,GS系列植株生长更快,淀粉含量无显著差异(P>0。05),可溶性糖含量显著增加(P<0。05)。试验结果表明,MsGDC-H1基因在调控拟南芥光合速率、碳水化合物合成以及生长等方面发挥重要作用,未来可作为提高苜蓿产量的基因工程育种候选基因。     

甘蓝型油菜Bn19070的表达与同源基因At2G19070的amiRNAi研究

基于原芯片杂交结果,油菜杂合双显性雄性核不育系差异表达基因Bn19070与拟南芥At2G19070基因高度同源,在油菜可育株雄蕊中高量表达,不育株雄蕊中表达量极低。从雄性不育基因At2G19070入手,利用amiRNAi (人工微RNA干扰)技术对其两个RNA区段分别设计靶标,转化拟南芥。在多个转基因拟南芥植株和后代中普遍观察到小孢子数量减少、成熟花粉萎缩失去活力、不结实或者少结实的不育表型。两个靶标的干扰使转基因拟南芥出现了类似的表型,基因表达抑制率都在90%以上,干扰效果好,暗示amiRNAi技术在靶标选择上具有一定的灵活性。At2G19070基因的干扰对Bn19070的功能研究有借鉴作用。     

拟南芥野生型及突变体小孢子发生和发育的比较研究

通过电镜对拟南芥野生型及ｅｐｎ型突变体小孢子发生和发育进一步研究（此突变体的特征是花粉从游离核时期就具有多核、多沟并有分枝的花粉管），值得注意的是突变体在发育至四核花粉母细胞时期，在整个母细胞原生质膜外开始形成小孢子的外壁（与野生型晚期四分体内单倍体小孢子原生质体外形成的外壁相同），此外，在突变体小孢子发生的整个过程中也未见到正常四分体的出现。因此，设想具有两个营养核、两个生殖核的突变体的大花粉直接由非正常的四核花粉母细胞形成，突变体发生缺失的时期在前减数分裂期或减数分裂Ⅱ     

IP3敏感的钙离子通透性通道参与茉莉酸诱导的钙动员

以低温导入法将钙离子荧光探针Fluo-3/AM导入拟南芥叶片细胞中,利用LAS AF（Leica Application Suite-Advanced Fluorescence）软件记录肝素对茉莉酸（JA）诱导的胞内钙离子荧光强度的变化。结果显示,经不同浓度的肝素预处理后,拟南芥叶细胞中胞内钙离子的荧光强度降低,再用100 μmol/L JA处理时,其荧光强度升高,但仅与未经肝素处理的荧光强度相当。实验证明,肝素预处理可抑制JA诱导的胞内钙离子浓度的升高。     

转酿酒酵母HOG1基因拟南芥植株的获得与检测

HOG1(high osmolarity glycerol,HOG1)是酵母中参与耐高渗透压调控的重要基因。根据已发表的酿酒酵母序列,设计特异引物,扩增到完整的HOG1基因;构建植物表达载体pBI121-HOG1,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得转化植株种子。对收获的T0代种子进行卡那霉素抗性筛选,并通过PCR和RT-PCR对抗性苗进行检测。结果表明,构建的载体成功转化拟南芥,并获得了13份转HOG1基因苗。     

一种简单快速的拟南芥基因组DNA的微量提取方法

报道了一种专供PCR分析的快速微量提取拟南芥基因组DNA的方法。该法大大简化了传统提取方法的步骤,而且用氯仿-异戊醇代替传统的酚,克服了由于酚的残留带来的后续PCR等操作上的困难。用该法提取的DNA样品质量较高,特别适合一些突变体及转基因植株的PCR初步鉴定。     

圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.) “179”茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5¢端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分析,确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析表明,CcCesA1在植株不同部位表达量具组织差异性,依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用CcCesA1基因部分cDNA序列和3¢UTR区,构建黄麻CcCesA1基因反义载体,用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern结果表明,外源基因以单拷贝方式整合进入基因组,转基因拟南芥生长严重受阻,植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏,角果数量变少,长度变短,纤维素含量有不同程度的降低,本研究结果表明,所克隆的黄麻CcCesA1基因除了参与植物其他生理代谢过程外,还参与纤维素的生物合成。     

斯里兰卡木薯花叶病毒 TVM3 分离物侵染性克隆构建及鉴定

【目的】斯里兰卡木薯花叶病毒（Sri Lankan cassava mosaic virus, SLCMV）是一种对世界木薯产业产生威胁的单链环状 DNA 病毒,为双生病毒科（Geminiviridae）菜豆金色黄花叶病毒属（Begomovirus）成员。我国木薯品种抗性不明且抗病种质资源缺乏,为进一步探究国内木薯种质资源抗花叶病的遗传背景以及 SLCMV 与宿主的互作机理,本研究开展 SLCMV 侵染性克隆构建及鉴定。【方法】以 SLCMV（TVM3 株系）为对象,将其1.10 倍（mer）长的 DNA-A 和 1.08 倍（mer）的 DNA-B 组分分别构建到 pCAMBIA1301 载体,获得病毒侵染性克隆载体 pCAMBIA1301-DNA-A （pDNA-A）和 pCAMBIA1301-DNA-B （pDNA-B）,利用 GV3101 农杆菌介导pDNA-A 和 pDNA-B 共侵染本生烟和拟南芥。【结果】SLCMV 侵染性克隆接种本生烟 14 d 后,系统叶可产生严重的花叶、扭曲等症状;而感染 SLCMV 的拟南芥叶片在 18 d 出现轻微的扭曲症状。提取感病本生烟和拟南芥植株新生叶片总 DNA,PCR 方法均检测到了病毒 DNA-A 和 DNA-B 组分。此外,本生烟的病毒感染率为 100%,而拟南芥的病毒感染率仅为 40%,两者差异显著（P<0.05）。【结论】本研究成功构建了 SLCMV 病毒侵染性克隆,且能侵染本生烟和拟南芥植物,其在本生烟中的病毒感染率高达 96.67%;另外,该 pDNA-A 和 pDNA-B 侵染性克隆载体序列仅为病毒原基因组 DNA-A 和 DNA-B 大小的 1.10 倍（mer）和 1.08 倍（mer）,且不含有重复的编码区序列,可为下一步探究国内木薯种质资源抗花叶病的遗传背景以及病毒致病机理研究提供重要基础。