高效、新T-DNA侧翼序列分离技术——Actail-PCR

 【目的】建立一种有效分离T-DNA插入突变体侧翼基因组序列的方法。【方法】分离侧翼的目标基因组序列是利用T-DNA标签法研究植物功能基因组学的一个关键步骤,笔者发展稳定高效的Actail-PCR分离技术。该技术一侧引物来自于T-DNA载体,另一侧引物为一个复性控制引物。复性控制引物在3'端为一个14 bp的随机简并引物,在5'端非目标尾部序列接上一个通用引物,中间由5个多聚脱氧次黄嘌呤核苷（poly（dI））连接。【结果】Actail-PCR技术将随机简并引物重新编辑成复性控制引物,在40℃的低严谨条件下,3'端的随机简并引物可以与T-DNA插入突变体的侧翼目标区段随机的结合,扩增得到目标片段,随后利用5'端的通用引物与T-DNA载体上的巢式引物依次组合,在65℃（10个循环后逐步降温至58℃）的高严谨条件下逐步扩增特异片段,同时抑制非特异性扩增,可以显著提高目标片段的扩增效率,减少假阳性。【结论】相对传统的TAIL-PCR,Actail-PCR技术可以更高效地分离T-DNA插入突变体的侧翼基因组序列。     

扩增T-DNA插入位点侧翼序列的方法及其应用进展

T-DNA作为转化载体在植物分子生物学研究中得到广泛的应用。T-DNA插入位点侧翼序列的扩增方法有许多,常用的主要有热不对称交错PCR法（TAIL—PCR）、反向PCR法（I—PCR）和质粒挽救法（plasmid rescue）。笔者综述了这些方法的原理、优缺点和应用,为以T-DNA建立突变库研究植物功能基因组学提供新的途径。     

拟南芥T-DNA插入突变体scc8-D的蛋白质组学研究

采用双向凝胶电泳对拟南芥T-DNA插入突变体scc8-D和对照材料cry1cry2的植株总蛋白进行了分离,通过考染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱.然后选取30个差异蛋白质点用MALDI-TOF-TOF-MS进行肽质谱指纹图分析,有22个蛋白质点得到了可靠鉴定.其中在scc8-D突变体中有3个蛋白上调,16个蛋白下调,有3个蛋白仅在cry1cry2中表达.分析发现,这些差异蛋白可能参与了碳水化合物代谢、光合作用、光呼吸、胁迫响应、蛋白质合成和氧化还原平衡等过程.这些蛋白中光合蛋白占32%,说明这些与矮化相关的调节性蛋白和功能性蛋白丰度的表达受到光的调控,从而抑制了植物下胚轴的伸长.     

T-DNA诱发的小麦强分蘖突变体研究初报

利用农杆菌介导的小麦活体转化技术转化多个小麦品种,得到一定数量的小麦转化体植株。在小麦品种鲁麦21的遗传转化体T0代植株中发现一强分蘖突变体,通过PCR技术和Southern杂交技术证明该突变体含有T-DNA序列;该突变体表现为单基因隐性突变,在突变体T3代中均能通过PCR扩增到T-DNA内的序列,表明该突变体为T-DNA插入诱发的突变体。通过对该突变体初步分析表明突变基因与温度应答有关,随温度的降低,突变体分蘖速度加快。     

灰葡萄孢T-DNA插入细胞壁缺陷突变体的筛选

用荧光增白剂Calcofluor White(CFW)对234株T-DNA插入灰葡萄孢突变株进行筛选,获得了3株对CFW敏感性(B-117,B-169,D-9)和1株对CFW抗性(B-62)的突变株。1.2 mol·L-1 Sorbito对D-9的生长缓慢有挽救作用。在SDS培养基上D-9和野生型的差异不大,但在NaCl培养基上野生型的生长受到抑制,D-9则不受NaCl影响。在孢子萌发试验中,D-9突变株也与野生型明显不同,表现为D-9的孢子膨大、菌丝较粗、长度增加而且不弯曲。在番茄感染试验中,D-9突变株侵染番茄的毒力大幅度减弱。由此推测D-9突变株与细胞壁缺损以及致病性有关。     

水稻T-DNA插入启动子捕获系的初步筛选

利用农杆菌介导法将含报道基因β-glucuronidase(GUS)无启动子的转化载体pCAMBIA1300GUSAHyg导入籼稻明恢86获得水稻启动子捕获系.水稻启动子捕获系潮酶素抗感分离比χ2分析表明:39个水稻启动子捕获系中有28个为单T-DNA位点插入.2 653个水稻启动子捕获系报告基因GUS表达检测结果表明...     

Agrobacterium-Mediated Transformation of Rice: Constraints and Possible Solutions

Genetic transformation of rice(Oryza sativa L.) by introducing beneficial traits is now a central research instrument in plant physiology and a practical tool for plant improvement. Many approaches are verified for stable introduction of foreign genes into the plant genome. The review examined the different constraints that limit the success of rice genetic transformation via Agrobacterium-mediated approach and suggested possible solutions. Explant identification, gene transfer technique and construct to tailor the integration, transgene expression without collateral to genetic damage and transformant selection are among the technical challenges affecting the rice transformation. Despite the contests, Agrobacteriummediated transformation system has been a better option for producing transgenic rice varieties because of its exact T-DNA processing and simple integration of low copy-number transgene. This information is necessary for improving the transformation system for recalcitrant rice varieties.     

参与农杆菌侵染及T-DNA转运过程植物蛋白的研究进展和思考

农杆菌是一种革兰氏阴性土壤病原细菌,携带具有天然转基因功能的Ti质粒或Ri质粒,能将一部分遗传物质插入到寄主植物的染色体上,使其稳定遗传和表达,赋予植物新的性状。所以农杆菌作为最有效的转化媒介,已被广泛应用于多数双子叶植物和部分单子叶植物转基因研究。虽然农杆菌介导的转化技术具有操作简单、成本低廉,转基因沉默几率小,插入基因拷贝数少等优点,但农杆菌介导植物遗传转化是一个复杂的生物学过程,需要一系列农杆菌蛋白和植物蛋白相互作用,共同完成外源基因的转入和整合。植物相关蛋白在转化过程中起着重要作用。其中,阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGP)、植物根钙粘附蛋白和类玻连蛋白等参与农杆菌附着于植物细胞表面的过程;鸟苷三磷酸腺苷酶（GTPase）和BTI蛋白协助T-DNA和Vir效应蛋白进入植物细胞;actin、GIP、VIP等蛋白参与T-DNA复合体在细胞质中的运输的过程;与Vir效应蛋白互作的VIP1、VIP2、KAPa、PP2C、Roc等蛋白协助T-DNA定位于植物细胞核;组蛋白、VIP1和VIP2等引导T-DNA在植物基因组上的整合。由于植物种类间存在巨大差异,上述一些植物蛋白基因的过表达虽能提高农杆菌转化某些植物的转化效率,但不能提高另一些植物的转化效率。在容易被农杆菌遗传转化的植物如拟南芥、水稻中的研究表明,VIP1、VIP2、AGP、H2A等蛋白与农杆菌转化关系密切,但这些蛋白在利用农杆菌转化较难的作物如小麦、玉米中的功能还不明确,因而需要在不同植物中继续筛选和鉴定与T-DNA转化相关重要蛋白的编码基因。目前,农杆菌介导的植物遗传转化有2个显著特点,一是农杆菌介导转化烟草、拟南芥、水稻等模式植物的技术日渐成熟,二是农杆菌介导转化小麦、玉米、大豆等重要作物的技术仍然没有本质突破,植物相关蛋白在T-DNA转运、整合等过程中的作用还需要深入研究和进一步明确。文章主要对参与农杆菌介导遗传转化植物整个过程中相关植物蛋白的研究进展进行了综述,以期为提高农杆菌转化顽拗型作物的转化效率提供参考。     

哈茨木霉突变体T-DNA插入位点侧翼序列的克隆及其插入序列分析

利用分子生物学技术扩增T-DNA插入突变体中T-DNA侧翼未知序列是克隆突变相关基因、研究T-DNA整合方式的基础,TAIL-PCR是扩增已知序列侧翼未知序列的有效方法,本研究根据哈茨木霉的基因组特点,引用和设计了12条随机AD引物,用这些引物分别与3条右边界嵌套特异引物进行组合对哈茨木霉突变子的T-DNA侧翼未知序列进行扩增,发现不同的随机引物的扩增效率差异很大,以AD5的扩增效率最高,能扩增出80%的T-DNA插入位点的侧翼序列。随机挑取哈茨木霉T-DNA插入突变子52个,选用引物AD5对T-DNA插入位点的侧翼序列进行TAIL-PCR扩增并分析扩增序列发现,在获得的42条侧翼序列中7条只含有质粒序列、33条对应着单一的侧翼序列T-DNA、另外2条序列相同。34条T-DNA侧翼边界序列中13条保存着完整的右边界序列,21条T-DNA边界序列存在一定程度的缺失现象,说明农杆菌转化哈茨木霉的过程中T-DNA右边界存在一定程度的剪切。该研究的进行对明确农杆菌介导的木霉遗传转化过程中T-DNA的整合方式具有一定意义,为研究农杆菌转化木霉的机理奠定了实验基础。研究也精细确定了33个不同突变株的T-DNA插入位置,为后续的基因功能研究奠定基础。