大豆rbcS基因启动子的克隆及在转基因烟草中的功能缺失分析

【目的】进一步验证栽培大豆rbcS基因启动子功能,为植物基因工程相关研究提供启动子资源。【方法】从栽培大豆中克隆了rbcS基因5′端上游1 538bp的DNA序列,根据光诱导表达调控元件及顺式作用功能元件所在的位置,设计含1 089,712和190bp 3个5′端缺失体,并将rbcS基因启动子(1 538bp)及3个5′端系列缺失体序列分别与gus基因融合,构建植物表达载体并命名为pGmrbcS、pA、pB和pC,用农杆菌介导法转化烟草,通过gus基因活性变化检测不同缺失体的表达特性。【结果】克隆了1 538bp的大豆rbcS基因启动子序列及1 089,712和190bp的5′端缺失体启动子片段。GUS活性检测表明,在pGmrbcS转基因烟草的叶中GUS活性最高,且与pCAMBIA1301转基因烟草叶片中CaMV35S启动子驱使gus基因的表达量相当,而茎、根中GUS活性较低。GUS定量分析表明,T1代转基因烟草光下培养时,3种缺失体启动子叶片中的GUS表达活性均与CaMV35S启动子相当,其中pB活性最高,是CaMV35S启动子活性的1.4倍,pA、pC活性低于pB,分别为pB活性的84%和71%;含pA的转基因烟草于黑暗中萌发的幼苗叶片gus基因不表达,光下萌发幼苗叶片有gus基因表达,而含有pB、pC的转基因烟草,在黑暗和光下萌发的幼苗叶片中均有gus基因表达,且表达量以pB最高。【结论】含有长度为1 089bp(pA)光诱导元件的rbcS基因缺失体启动子具有光诱导和组织特异表达特性,长度为712bp(pB)的缺失体启动子的启动活性最高。

1个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体的遗传分析及基因定位

【目的】解析半透明皱缩玉米胚乳形成机制.【方法】以纯合玉米突变体M-E-479为供试材料,通过对M-E-479籽粒进行表型鉴定、遗传分析、主要成分测定及扫描电镜观察,构建定位群体,利用图位克隆技术对突变基因进行遗传定位.【结果和结论】M-E-479突变体胚乳中脂肪含量增加,蛋白质和淀粉含量下降,淀粉粒的大小、形状、排列空间发生改变;用F2群体将突变基因定位在10号染色体SSR标记bnlg1074与umc1506之间,两标记的遗传距离约为3.6 cM,两标记的物理距离约为2.2 Mb.可见M-E-479是一个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体,突变性状是由隐性单基因控制.

利用LC-MS技术解析黑果枸杞、红果枸杞代谢物的差异

为了分析比较黑果枸杞和红果枸杞代谢物的差异。利用液相色谱质谱联用技术(LC-MS)分析其代谢产物,共检测出6982种代谢物,包括负离子2704个,正离子4278个;主成分分析(PCA)分析发现,黑果枸杞和红果枸杞可以被区分开;对差异代谢物的分析发现,二者共有501种差异代谢物,其中表达量前50的差异代谢物中有7种是黄酮类物质,6种是氨基酸和多肽类物质;11个代谢通路被显著富集,其中4个和氨基酸代谢相关。本研究为深入了解枸杞中的氨基酸代谢以及对黑果枸杞和红果枸杞的差异利用提供一定依据。

利用LC-MS技术解析沙田柚、琯溪蜜柚种子代谢物的差异

利用液相色谱质谱联用技术(LC-MS)分析沙田柚、琯溪蜜柚种子代谢产物,共检测出6498个代谢物,脂类及类脂分子是其主要的物质,共检测出3651种脂类及类脂分子,其中沙田柚特有88种,琯溪蜜柚特有134种;主成分分析(PCA)以及聚类分析发现,沙田柚种子和琯溪蜜柚种子可以被区分开;对差异代谢物的分析发现,二者共有853个差异代谢物,其中表达量前50的差异代谢物主要是脂类及类脂分子;对黄酮类物质进行具体分析发现,检测到的1134个黄酮类化合物中有234个存在差异,对其生物合成途径分析发现,7个代谢物质存在差异。

AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫应答的研究进展

植物AP2/ERF（APETALA 2/ethylene-responsive element binding factor）是一个庞大的转录因子超家族,其蛋白质中均含有1或2段60~70个氨基酸残基组成的AP2/ERF结构域,存在于所有植物中。AP2/ERF转录因子参与多种生物学过程,包括干旱、高盐、低温等逆境胁迫响应等。在植物受到逆境刺激后,脱落酸、乙烯等信号相应地被激活,并激活AP2/ERF转录因子的表达,从而调控功能基因的表达。文中对国内外近年来有关植物AP2/ERF类转录因子的分类、结构特点、分布、信号传导途径及基因调节等方面的研究进行了综述。

淀粉合成相关酶启动子的研究进展

淀粉是禾谷类作物子粒中的主要储藏化合物,广泛应用于化工、医药、纺织、造纸和建筑等领域。随着淀粉需求量的急剧增加,如何提高作物淀粉含量及改良淀粉品质是各个领域研究的热点。基因工程技术改良作物具有短时、高效的特点,是目前培育高淀粉品种的重要手段。淀粉合成是个复杂的代谢过程,受多种酶的调节,启动子作为基因表达的重要调控元件,在淀粉合成中起着至关重要的作用。随着基因工程的发展,经常需要高活性、特异性驱动异源蛋白表达的载体,如何选择合适的启动子是驱使外源基因高效、特异表达的关键,也是培育安全转基因作物的首要问题。文中综述了淀粉合成相关酶启动子的研究进展,旨在为从基因调控水平上提高淀粉含量及改良淀粉品质等方面的研究提供理论参考。

玉米短链脱氢酶基因IDP2557的克隆及其抗旱功能鉴定

短链脱氢酶是分布最为广泛的一类氧化还原酶,并通过参与各种初生代谢及次生代谢反应调节动植物、微生物的生理生化反应。早期工作中发现耐旱玉米品系玉米自选系X923-1根系中zmIDP2557基因受干旱胁迫特异性诱导表达,推测其可能与玉米抗旱胁迫相关。为鉴定其在干旱胁迫下的生物学功能,我们通过RT-PCR的方法从耐旱玉米自选系X923-1根部总RNA中克隆了该基因。该基因包含一个996 bp的开放阅读框,其编码的氨基酸序列与B73相比,有3个位点发生了突变,推测其可能与其抗旱能力的产生相关。构建该基因由组成型启动子35S驱动植物表达载体,并通过农杆菌介导法获得该基因过表达的转基因玉米植株,通过分子检测证实该基因能够稳定遗传并正常转录。最后通过对T1代转基因玉米进行抗旱性鉴定,证实过表达该基因能够显著提高转基因玉米的抗旱能力,zmIDP2557基因是玉米耐受干旱胁迫的优异基因资源。对该基因的功能解析与抗性研究工作可为利用其进行玉米抗旱分子育种工作提供理论支持。

玉米转录因子ZmSPL16的克隆与功能鉴定

SBP基因家族是一类植物特有的转录因子,并与植物多种生长发育和逆境响应的基因表达调节相关。本研究从耐旱玉米自选系X923-1中克隆了一个与干旱胁迫响应相关的SBP基因,即ZmSPL16。该基因编码序列(coding sequence, CDS)全长3.3 kb,编码1 113个氨基酸。蛋白质比对发现,其编码转录因子的保守区域的锌指结构中发生了部分重复,因而推测其可能与其抗旱能力的产生相关。通过定量PCR (quantitative polymerase chain reaction, qPCR)的方法分析发现ZmSPL16在玉米根中的表达量受干旱胁迫时显著上调。通过农杆菌介导法将ZmSPL16导入到烟草基因组中,成功获得了过量表达ZmSPL16的转基因烟草。对T1代转基因烟草的抗旱性分析显示ZmSPL16的表达能够显著提高转基因烟草的抗旱性。这些结果表明,ZmSPL16是玉米耐受干旱胁迫的优异基因资源,对其进一步研究玉米抗旱育种具有十分重要的意义。