水稻卷叶突变体rlm1的基因克隆

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想的株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,自水稻T-DNA插入突变体库中筛选获得1个叶片半卷曲的卷叶突变体(roll leaf mutant,命名为rlm1),突变体rlm1主要特征为成熟叶片沿中脉向内卷,叶片最终卷成直立半圆筒状,叶片卷曲度达0.64,叶片直立参数达95,且光合效率显著优于野生型。通过图位克隆技术,确定突变体rlm1突变位点位于LOC_Os03g06654基因的第1个内含子,LOC_Os03g06654基因编码黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase),RT-PCR表达分析表明LOC_Os03g06654基因因T-DNA插入而导致完全失活。该基因与已报道的水稻卷叶基因Os COW1(Constitutively Wilted 1)为等位基因,而且突变体rlm1所表现的农艺性状均佳,可期待利用该突变体进行高光合的育种实践。     

一个新的水稻生育期延迟T-DNA插入突变体

从水稻突变体库中筛选到一个生育期延迟突变体,主要表现为生育期延迟、植株矮化、叶色变深、叶角张大、根系变短。遗传分析表明该突变体受1对隐性单基因控制。对突变体及其后代分离群体做Basta抗性检测,证实该突变体是由T-DNA插入引起的,突变性状与T-DNA共分离。PCR和Southern杂交结果进一步证实了上述观点。该材料可用于插入座位的基因克隆和生育期调控机理的研究。     

葡萄炭疽病菌T-DNA插入突变体的表型及致病性变异分析

胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的葡萄炭疽病是葡萄生产中的一种重要病害。本研究对从2100个T-DNA插入突变体库中挑选的11株PDA培养特征变异较大的突变体进行表型和致病性分析,旨在为葡萄炭疽病菌产孢与致病基因网络调控研究奠定基础。结果表明：突变体M112、M247、M1288、M1325、M1386和M1430不能产生分生孢子,其余的5株突变体产孢量降低;突变体M247、M1288和M1325丧失了致病性;突变体M112、C1094、M1386和M2013突变体致病力增强。此外,突变体C1094孢子萌发率明显降低,其余4株产孢突变体的孢子萌发率与野生型菌株WS15无明显差异。     

稻曲病菌T-DNA插入突变菌株B1241侧翼基因克隆

【目的】分析稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)致病力减弱的T-DNA插入突变菌株B1241的生物学性状和致病力,并结合分子生物学手段研究其T-DNA插入位点的侧翼基因,以解析突变基因在稻曲病菌生长和致病过程中的作用,从而为阐明稻曲病菌致病机制提供理论基础。【方法】以野生菌株P1作为对照,观察并检测突变菌株B1241的菌落形态、生长速率、孢子形态、产孢量等生物学性状;采用注射接种的方法将菌丝和孢子的混合液接种于水稻穗苞中,统计每穗发病的病粒数,分析B1241的致病性变化;突变菌株B1241在不含有潮霉素的PSA平板上转接5代之后,PCR检测T-DNA插入的稳定性并通过Southern杂交分析B1241中T-DNA插入的拷贝数;利用HiTail-PCR获得T-DNA插入位点的侧翼序列,经NCBI比对得到侧翼基因;运用RACE-PCR克隆插入位点侧翼基因全长;qRT-PCR分析侧翼基因的表达情况。【结果】经生物学特性观察及田间接种发现,与野生菌株P1相比,突变菌株B1241在固体培养基MM、PSA和TB3上的菌落和孢子形态以及生长速率无显著差异,其致病力、产孢能力均呈极显著下降。B1241在不含潮霉素的PSA平板上转接5代之后,仍能扩增到GFP和HPH基因,说明T-DNA已经稳定地插入到其基因组中。Southern杂交结果显示T-DNA在该突变菌株中以单拷贝的形式插入。经扩增并比对侧翼序列,T-DNA的插入位点处少了28 bp的稻曲序列,有37 bp在T-DNA及稻曲病菌基因组中都没有比对到。NCBI比对发现,侧翼基因Uvt-1241与UV-8b菌株的UV8b-7878基因同源,开放阅读框长2 317 bp,包含81和106 bp的2个内含子,编码709个氨基酸。经RACE-PCR获得基因全长2 650 bp,5'非编码区长度为14 bp,3'非编码区长度为319 bp。T-DNA插入在基因Uvt-1241的启动子区域,位于起始密码子之前516 bp处。qRT-PCR分析结果表明,Uvt-1241在该突变体中表达量下降。该基因编码一个糖基水解酶18家族的蛋白,同时含有一个保守结构域D××D×D×E。【结论】稻曲病菌突变菌株B1241中,T-DNA插入到基因Uvt-1241的启动子区域,从而导致该启动子功能部分缺失,基因表达量下降,使得突变菌株的生长、产孢等生物学特性及致病力发生改变,由此推测该基因可能在稻曲病菌生长及致病过程中起着重要的作用。     

盐芥T-DNA插入突变体库的建立及初步分析

以盐芥[Thellungiella halophila(C.A.Mey.)O.E.Schulz]为材料,利用根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导的转化方法,获得T-DNA插入突变群体,构建了一个具有5 000株抗Basta/Kan的盐芥T-DNA插入突变体库,其中有若干个株系有明显的表型改变,包括花期的改变、株型矮小、叶片形状改变等。并优化了建库的各因素,确定了最佳的盐芥栽培技术及转化体系,盐芥春化温度及时间为4℃、30 d,转化用菌液浓度OD600≈2.0,侵染时间2 min,暗培养1 d,Kan筛选浓度50 mg/L,除草剂(Basta)筛选浓度为稀释1 500倍;这些因素可为根癌农杆菌介导的盐芥转基因、突变体构建等基因组学研究提供强有力的技术平台。     

油菜黑胫病菌T-DNA插入诱变因素优化及突变体筛选

油菜黑胫病是由Leptosphaeria biglobosa引起的一种真菌病害。这种病害在我国油菜产区广泛发生,并造成一定的经济损失。为通过获取突变体来研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制,本文优化了影响农杆菌介导转化（ATMT）油菜黑胫病菌L. biglobosa菌株Lb731的因素,评估转化子质量,并筛选相关突变体。结果明确了农杆菌介导转化菌株Lb731的最佳因素：潮霉素B浓度为50 μg/mL,转化受体（分生孢子）培养时间为15 d (20℃),浓度为2 × 10^7~8孢子/mL,农杆菌-受体共培养温度为25℃,共培养时间为72 h。在最适条件下的转化效率达到80个转化子/百万分生孢子。T-DNA插入基因组的频率为100%,单拷贝插入频率为72.7%,转化子抗潮霉素性状能稳定遗传。从2136个转化子中获得了11个菌丝生长减缓突变体,7个色素产生缺陷突变体和14个分生孢子产生缺陷突变体,并从这些突变体中鉴定出7个致病力丧失突变体。采用hiTAIL-PCR技术,从3个突变体中获得了T-DNA插入位点侧翼序列。上述结果为深入研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制提供了材料和线索。     

稻瘟病菌T-DNA插入的突变表型分析

PCR技术检测28个形态发育和致病性相关T-DNA插入突变体，结果所有突变体均含磷酸转移酶基因序列。对这些突变体展开进一步生物学性状观察，发现15个颜色异常，8个菌落生长缓慢，2个分生孢子形态异常，2个附着胞形态异常，3个不能形成附着胞。致病性测定结果，9个突变体完全不能导致抗瘟（C101）和感瘟（日本晴）水稻苗致病，病害级别均为0级。用标准菌株1528和P131测定突变体有性世代的形成能力，结果发现， Y34-0211、Y34-1469和Y34-0635 3个突变体完全丧失产生有性世代的能力。     

发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes) Ri T-DNA遗传转化丝石竹(Gypsophila paniculata)的研究

近年来,已发展出遗传转化高等植物的一些新技术,其中有些技术如脂质体融合,微注射技术和电击导入都是基于动物细胞培养方面的工作,而另一些技术是来自于植物界独特的天然转化系统,其中包括已知能遗传转化高等植物的农杆菌(Agrobacterium)的二个种,即致瘤农杆菌(A.tumefaciens)和发根农杆菌(A.rhizogenes),这二个种都能够将其致病质粒Ti或Ri所携带的DNA序列(T-DNA)插入到双子叶植物细胞核基因组中。pTi诱发寄主产生根基肿瘤,pRi诱发寄主产生毛状根。二者的差别可能是毛状根可以从毛状根培养物获得具有完整的T-DNA序列的有生育能力的再生植株,而从致病农杆菌(A.tumefaciens)菌株所诱发的肿瘤很难获得再生植株。因此,利用发根农杆菌(A.rhizogenes)pRi作为遗传转化高等植物的基因克隆载体的研究和应用日益受到重视。     

转基因植物中T-DNA整合的分子特征及表达

植物中不同转基因方法转化外源基因的T-DNA整合特征既具有共性,又具有特性,使得转基因的遗传在各独立转化体间呈现多样性,另外多种遗传因子和限制因素使受体植物中外源基因的表达存在下降,甚至出现基因沉默等复杂现象。本文主要对农杆菌介导及裸露DNA直接转化转基因植物中T-DNA的分子特征和转基因表达的影响因子进行了介绍和概述。转化体中转基因的遗传稳定性和表达主要取决于转基因在植物基因组中的整合位置、拷贝数及组成结构。因而,通过对具有表达水平各异的转化体进行深入的遗传分析和分子生物学研究以及转化体之间进行的比较研究,将对转基因技术自身的完善、定点整合以及更有效的利用转基因技术都具有十分重要的意义。     

Wide mapping of a T-DNA insertion site in oilseed rape using bulk segregant analysis and comparative mapping

Doubled haploid oilseed rape lines segregating for a transgene inducing herbicide resistance (bar gene) were investigated for the wide mapping of the T-DNA insertion site. Bulk segregant analysis using presence/absence and intensity polymorphisms between the bulks, as well as comparative mapping with a linkage group deriving from another cross, led to the identification of 11 random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers tightly or loosely linked to the bar gene. Ten RAPD loci out of 11 were located on the same side of the bar locus, strongly suggesting that the T-DNA integrated in a telomeric or subtelomeric position. The eleventh RAPD marker exhibited a strong segregation distortion, which could be the result of a heteroduplex formation. Comparison of the linkage groups obtained from the two crosses showed different recombination rates between markers, possibly reflecting differences in parental genetic backgrounds. Consequences and potential applications in transgene dispersal safety assessment studies are discussed.