Agrobacterium-mediated transformation of the CrDAT gene and selection of transgenic periwinkle lines with a high vincristine accumulation

Catharanthus roseus contains vincristine and vinblastine, which are outstanding drugs for cancer. In the biosynthetic pathways of terpenoid indole alkaloids (TIAs) in C. roseus, deacetylvindoline 4-O-acetyltransferase (DAT) is a key enzyme that catalyses the last reaction of vindoline biosynthesis to form vinblastine and vincristine. In this study, the CrDAT transgene was transferred into the periwinkle by Agrobacterium-mediated transformation and generated transgenic periwinkle lines with an increase in vincristine accumulation. The C. roseus DAT gene was introduced into C. roseus plants and it was confirmed that CrDAT was successfully transferred into the genome of periwinkle plants and efficiently translated to synthesise recombinant DAT protein. Four transgenic periwinkle lines in T1 generation, T1-1, T1-3, T1-6, and T1-7, expressed recombinant DAT protein with the total protein content in the range of 2.86 μg.mg^?1 to 5.12 μg.mg^?1. Moreover, the vincristine contents of four transgenic lines increased by 1.63?2.48-fold compared to non-transgenic plants, ranging from 6.91 µg.g^?1 (fresh weight) to 10.53 µg.g^?1 (fresh weight). The T1-1 line had the highest vincristine content. Hence, the overexpression of the recombinant DAT protein can improve the vincristine accumulation of transgenic C. roseus plants.

Abbreviation: CrDAT - Catharanthus roseus Deacetylvindoline-4-O-Acetyl Transferase; D4H - Deacetoxyvindoline 4-hydroxylase; ELISA - Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Monoterpene indole alkaloid; T0, T1 - Generations of transgenic plants; TIAs - Terpenoid indole alkaloids; WT- The wild-type tobacco plants (non transgenic plant); 35S - Cauliflower mosaic virus 35S promoter     

桂花SVP同源基因的克隆及序列分析

试验以桂花‘日香桂'Osmanthus fragrans cv.rixianggui嫩叶为试验材料,根据转录组数据库中SVP基因的保守序列信息,通过PCR方法克隆得到日香桂SVP基因,将其命名为QfSVP,运用在线生物信息学分析工具对OfSVP序列进行分析。结果表明:OfSVP基因全长1325bp,开放阅读框(ORF)为687bp,编码228个氨基酸。氨基酸序列保守性分析发现,OfSVP所编码的蛋白中含有MADS-box基因家族特有的K-box区域。通过ProtParam ExPASy在线软件分析OfSVP蛋白质分子式为C1121H1859N327O364S9,分子量为26030.60Da,理论等电点PI值为5.80。不稳定指数为68.10,属于不稳定蛋白质。蛋白氨基酸序列比对和系统发育进化分析结果表明OfSVP与油橄榄(Olea europaea)、黄连(Coptis chinensis)和芝麻(Sesamum indicum)的同源性分别达到94%、83%和82%;OfSVP基因的克隆与序列分析对于进一步了解桂花'日香桂'成花机理具有重要意义。     

Comparative analysis of genetic effects of wheat‐Dasypyrum villosum translocations T6V#2S·6AL and T6V#4S·6DL

Wheat‐Dasypyrum villosum translocations T6V#2S·6AL and T6V#4S·6DL, carriers of Pm21 and PmV, respectively, confer high resistance to wheat powdery mildew. For better understanding of the difference in genetic effect between them, a RIL population was constructed based on the cross between “Yangmai 18” carrying T6V#2S·6AL and “Yangmai 22” carrying T6V#4S·6DL. Analysis of distribution of the translocations showed that T6V#2S·6AL is much more transmittable than T6V#4S·6DL. By comparing their effects on main agronomic traits, we firstly found that T6V#2S·6AL contributes greatly to top spikelet fecundity, but causes a decrease of 6.7%–10.5% of spike number. No stable effects of T6V#4S·6DL on agronomic traits were found, except for positive effect on plant height. Excitingly, a new recombinant, T6V#4S‐6V#2S·6AL carrying PmV, was screened and proved to have a higher transmission rate than the original translocation T6V#4S·6DL, which will greatly promote the utilization of PmV. The above conclusions of this research will provide important guidance for utilization of Pm21 and PmV more effectively, in wheat powdery mildew resistance breeding.     

利用基因拆分技术培育耐草甘膦转基因水稻的研究

耐除草剂转基因水稻基因飘流可能产生的环境安全问题是人们关注的焦点之一,并已成为耐除草剂转基因水稻能否在我国生产上发挥效益的限制因素。基因拆分技术能够有效地控制转基因目标性状飘流,为培育耐除草剂转基因水稻提供新的途径和思路。本研究将耐除草剂基因G2-aroA拆分成N端(EPSPSn,1～295aa)和C端(EPSPSc,296～435aa),分别与SspDnaE蛋白内含肽的N端(Intein-N)和C端(Intein-C)连接形成融合基因EPSPSn-In与Ic-EPSPSc,并分别通过农杆菌介导法转入受体材料中花11。Southern杂交证明转基因水稻En-12和Ec-22中外源基因为单拷贝插入。侧翼序列分析证明转基因水稻En-12和Ec-22中外源基因分别插入第2和第6染色体。利用四引物法筛选出转基因水稻En-12和Ec-22的纯合系,并通过有性杂交获得同时含有EPSPSn-In与Ic-EPSPSc的转基因水稻En×Ec。草甘膦抗性分析发现,单独含有1个基因片段的转基因水稻En-12和Ec-22不具有耐受草甘膦特性,而同时含有2个基因片段的转基因水稻En×Ec具有耐受草甘膦的特性,说明拆分后的2个蛋白片段在intein的介导下重新组装成完整有功能蛋白,并赋予转基因水稻耐受草甘膦的特性。转基因水稻En×Ec与含有完整G2-aroA转基因水稻G2-6相比,其耐受草甘膦的能力有所下降,但能够满足生产需求。本研究结果为利用基因拆分技术培育转基因耐草甘膦水稻提供了科学依据,同时也为利用基因工程手段培育转基因杂交稻提供了新的技术平台。     

蓖麻株高性状主基因+多基因遗传分析

本研究选用蓖麻YC2×YF1高、矮秆组合的2组6世代群体(P1、P2、F1、B1、B2和F2),对株高性状进行了主基因+多基因混合遗传模型分析。结果表明,蓖麻株高受1对主基因和多基因共同控制。2组群体在B1、B2和F2三个分离世代中主基因遗传率分别为37.05%/49.57%、30.51%/34.48%和43.98%/43.64%;主穗位高和主茎节数均受2对主基因和多基因共同控制,且主基因的互作效应显性效应加性效应。3个分离世代中,2组群体主穗位高主基因遗传率分别为67.91%/92.72%、86.89%/92.13%和60.18%/66.87%,主茎节数主基因遗传率分别为91.83%/91.50%、35.22%/63.37%和85.76%/94.58%。主茎节长由多基因控制,遗传率分别为47.64%/47.64%、38.87%/38.87%和25.25%/52.71%。以上遗传模式决定了蓖麻杂种后代株高、主穗位高和主茎节长的正向超亲遗传,而主茎节数则倾向于低值亲本。因此,主穗位高和主茎节数可以作为株高的早期间接选择指标。     

玉米o2、o16和wx基因不同组合类型近等基因系品质分析

为评价o2、o16和wx基因不同组合类型近等基因系的品质,以玉米o2、o16和wx基因不同组合类型近等基因系BC 6 F 4家系及其轮回亲本为试材,利用近红外分析仪和氨基酸全自动分析仪对籽粒油分、淀粉、蛋白质和氨基酸含量进行分析。结果表明,与轮回亲本CML 539相比,o2o16wx-NIL、o2o16-NIL、o2wx-NIL和o2-NIL籽粒油分含量分别提高了11.37%、8.86%、17.53%和11.95%。o2wx-NIL和o2-NIL籽粒淀粉含量分别降低了0.71%和1.00%。o16wx-NIL和wx-NIL蛋白质含量分别提高了9.91%和10.22%,o2wx-NIL、o16wx-NIL和o16-NIL蛋白质含量分别降低了6.03%、6.05%和5.87%。o2o16wx-NIL,o2o16-NIL,o2wx-NIL,o16wx-NIL,o2-NIL、wx-NIL和o16-NIL氨基酸含量均发生不同程度变化,其中,Lys分别增加了111.22%、109.53%、91.22%、34.40%、79.93%、29.69%和70.11%。可见,o2、o16和wx基因不同组合类型近等基因系是品质基因遗传研究和育种应用的重要材料。     

纳米SiO2改性PVDC涂膜材料的制备及其对鸡蛋保鲜效果的研究

通过不同量的纳米SiO_2改性PVDC涂膜材料,以期提高PVDC涂膜材料对清洁鸡蛋的涂膜保鲜效果,延长鸡蛋货架期。结果表明,纳米SiO_2可以稳定地填充于PVDC涂膜材料的分子空隙中,提高PVDC成膜致密度;表现为显著降低PVDC涂膜液的黏度及提高其成膜阻湿性和成膜机械性能(P<0.05);另外,当纳米SiO_2添加量为0.10%时,对PVDC材料有最适的改性效果,并且可以显著抑制清洁鸡蛋在贮藏过程中质量损失及微生物的生长(P<0.05),保持鸡蛋的新鲜度。综上所述,纳米SiO_2改性PVDC涂膜材料是一种良好的清洁鸡蛋涂膜保鲜包装新材料,可延长清洁鸡蛋保质期至7周。     

不同氮处理下增施CO2对番茄叶片养分含量的影响

为探究不同氮处理对番茄植株叶片养分的影响及增施CO2的效果。以番茄"鸿途"为试验材料,在2个自然光照人工气候室内,采用苗钵基质栽培,设置5个氮素处理的营养液(50、150、250、350、450 mg·L^-1,分别设为N1~N5)、2个CO2浓度(300、600μL·L^-1,分别设为C1、C2),分别测定植株开花期、坐果期、果实膨大期生物量及叶片硝态氮和矿质元素含量。结果表明:中氮处理(N 250~350 mg·L^-1)下,植株干质量、叶片硝态氮含量以及矿质元素N、P、K、Ca、Mg含量均较高。增施CO2处理后,番茄植株干质量较C1处理增加了10.2%,叶片N、K、Mg含量都增加了20%左右,P含量没有变化,Ca含量降低了25.67%;低氮处理(N 50 mg·L^-1)下,番茄植株干质量、叶片硝态氮含量以及矿质元素N、P、K、Mg、Ca含量均较对照N3处理低。增施CO2处理后,植株的总干质量没有显著增加,其叶片硝态氮含量以及N、P、K含量也没有显著变化,而Ca含量在开花期和坐果期较C1处理分别增加了37.72%、15.45%,Mg含量在开花期较C1处理增加了43.86%;高氮处理(N 450 mg·L^-1)下,植株干质量较N3处理降低了18.03%,叶片硝态氮含量较N3处理增加了111.44%,叶片N、Ca、Mg含量与N3处理接近均较高,P、K含量较N3处理均降低了10%。增施CO2处理后,植株干质量较C1处理增加了35.92%,叶片硝态氮含量增加不显著,叶片N、K、Mg含量较C1处理分别增加了19.06%、27.82%、24.87%,而叶片P含量变化不显著,叶片钙含量在番茄开花期、坐果期和果实膨大期都较低,较C1处理分别降低了21.37%、17.16%、7.75%。综合番茄生长各项指标及经济效益,在营养液N浓度为250~350 mg·L^-1时,增施CO2浓度到600μL·L^-1(C2)最能促进开花期番茄植株叶片养分含量的增加。