过量表达棉花CBF2基因提高转基因拟南芥抗旱耐盐能力

CBF/DREB是一类植物中特有的转录因子,在植物抵抗逆境胁迫过程中发挥重要功能。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)Coker 312中克隆获得1个棉花CBF/DREB基因,命名为Gh CBF2,该基因编码一个由216个氨基酸组成的CBF蛋白。序列分析结果显示,Gh CBF2与其他植物的CBF蛋白类似,含有AP2转录因子典型的保守结构域。干旱或高盐胁迫处理明显增加了Gh CBF2基因的表达量。亚细胞定位分析结果发现Gh CBF2定位在细胞核中。将Gh CBF2基因构建到由35S启动子调控的植物表达载体p MD上并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),结果表明,在干旱和盐胁迫条件下,过量表达Gh CBF2基因拟南芥的成活率显著高于野生型,并且游离脯氨酸和可溶性糖含量也高于野生型,说明转Gh CBF2基因提高了拟南芥的耐盐抗旱能力。采用实时荧光定量PCR方法分析胁迫相关标记基因COR15A、RD29A和ERD6的表达情况,结果显示转基因株系中的表达量显著高于野生型,说明Gh CBF2参与调控拟南芥干旱和盐胁迫相关基因的表达。

棉花GbCBF2基因的克隆、互补表达载体的构建及遗传转化

为研究棉花CBF2基因在植物抗逆中的作用,构建了p CAMBIA1300-At CBF2P-Gb CBF2-At CBF2T植物互补表达载体,并对拟南芥cbf2突变体进行遗传转化。以新海16 c DNA为材料,采用PCR的方法克隆4个棉花CBF2基因,同时克隆拟南芥CBF2基因启动子At CBF2P和终止子At CBF2T,并将这些基因与p Bluescript SK载体连接,构建p Bluescript SK-At CBF2P-Gb CBF2-At CBF2T中间过渡载体,用SacⅠ和Bam HⅠ双酶切中间载体,获得At CBF2P-Gb CBF2-At CBF2T核心片段,将此片段插入到p CAMBIA1300表达载体中,构建p CAMBIA1300-At CBF2P-Gb CBF2-At CBF2T植物互补表达载体。以拟南芥cbf2突变体为材料,采用农杆菌介导的方法进行遗传转化,获得转棉花CBF2基因群体。获得转基因株系后,将为筛选出棉花的CBF2抗冻负调控基因及棉花抗逆分子育种奠定基础。

拟南芥CBF2基因的抗旱性研究

以拟南芥为材料,根据已报道的序列设计引物克隆了CBF2基因及rd29A基因启动子,并构建了植物表达载体pBI-rd-cbf,用以转化烟草。转基因烟草的Northern杂交检测显示,30%PEG诱导条件下CBF2基因在诱导30 min之后持续较高的表达水平,且表达水平受胁迫诱导程度的影响。抗旱生理指标测定显示,干旱条件下转基因烟草植株的脯氨酸含量迅速增高,远超于野生型;而丙二醛含量的增长幅度要比野生型植株小很多,且随着胁迫时间的延长,转基因植株体内的丙二醛含量逐步趋于稳定。试验证明,CBF2基因在提高农作物的抗旱性方面具有极大的利用价值。

与逆境胁迫相关的rd29A启动子和CBF2基因的克隆及其表达载体构建

以拟南芥为材料,通过PCR扩增成功地克隆了逆境诱导型启动子rd29A和CBF2转录因子。序列分析表明,951bp的rd29A序列包含完整的DRE、ABRE等4种保守顺式作用元件;651 bp的CBF2基因包含了完整的AP2 DNA结合域以及特异的氨基酸序列PKKPA-GRKKFRETRHP和FADSAWR。同时,构建了由rd29A启动子调控的CBF2基因的植物表达载体。

表达二穗短柄草CBF2基因拟南芥抗旱性分析

以表达二穗短柄草(Brachypodium distachyon)CBF2基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,通过模拟干旱胁迫分析其种子和幼苗对甘露醇渗透胁迫的响应和成苗对盆栽条件下水分胁迫的响应。结果表明,渗透压为-0.62MPa时种子萌发率开始下降,转基因拟南芥种子萌发率略高于野生拟南芥,但差异不显著(P>0.05)。以根的增长量作为评价幼苗抗旱性的主要标准,当渗透压小于-0.37 MPa时,根长增长量随着胁迫强度的增加而明显减小,转基因株系根长增长量始终显著高于野生型拟南芥(P<0.05)。拟南芥成苗干旱胁迫至25d,野生拟南芥成活率为11.7%,转基因植株平均成活率为41.6%;随着干旱胁迫时间的延长,转基因拟南芥过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均显著高于野生植株,丙二醛含量及相对电导率显著低于野生植株。结果表明,二穗短柄草CBF2基因提高了拟南芥幼苗及成苗的抗旱性。

扁桃CBF2基因的克隆及原核表达

为进一步研究扁桃CBF2目的蛋白功能,探明CBF2转录因子在扁桃中的抗寒分子机制,以新疆栽培扁桃(Amygdalus communis L.)‘双软’叶片为材料,通过PCR技术从基因组DNA中克隆CBF2基因,命名为AcCBF2,将该基因片段连接到原核表达载体pET-32a(+)上,构建重组质粒pET-AcCBF2并转化E.coli Rosetta(DE3)感受态细胞中进行诱导表达;生物信息学推测显示该基因的开放阅读框(ORF)为717 bp,编码238个氨基酸,其分子量为26.59 kD,等电点为5.29。系统发育树分析结果显示,AcCBF2基因与扁桃CBF1、光核桃和桃的亲缘关系最近。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明,该蛋白分子量约47 kD,与预期蛋白大小基本一致。AcCBF2基因在E.coli Rosetta中的最佳诱导条件为IPTG浓度0.2 mmol/L、诱导4 h。

抗冻基因CBF_2表达载体构建及转化紫花苜蓿的研究

本研究以拟南芥基因组DNA为模板,用PCR方法扩增目的基因,连接到PGEM-T Easy Vector载体上构建成克隆载体T-CBF2。用BamHⅠ和SacⅠ分别对克隆载体T-CBF2和植物表达载体PBI121进行双酶切,获得目的片段和线性质粒。在T4DNA连接酶的作用下进行定向连接,构建成植物表达载体P-T-CBF2。采用直接转化法将重组子导入根癌农杆菌EHA105。经PCR鉴定,重组质粒已成功导入根癌农杆菌中。通过农杆菌介导法转化和田苜蓿,现在已经得到转基因的苜蓿愈伤组织。

寒地冬小麦CBF转录因子的克隆与表达分析

研究以已经报道的抗寒相关基因CBF的序列设计引物,从冬小麦"东农冬麦1号"中进行PCR,克隆得到长482 bp的CBF2序列,并对该序列进行比对、功能预测和RT-qPCR分析。结果表明,克隆得到的序列与一粒小麦的COR/DREbindg fartor 2(AY951945.1)、黑麦的CBFIVa-2B(ABY59787.1)和大麦的CBF(2ABE02653.1)相似度分别为100%、99%和100%;该序列N端40～60区域氨基酸表现为较强的疏水性;RT-qPCR结果表明,在小麦叶片中的CBF2表达量4℃作用6 h达到最高,24 h后降到最低;0℃作用2 h,CBF2表达量最高。

莲藕CBF2基因cDNA克隆及序列分析

目的:克隆莲藕CBF2基因的c DNA全长并对其进行序列分析。方法:根据已有的ESTs序列,设计3'和5'端RACE引物,运用RACE技术克隆莲藕CBF2基因c DNA全长。结果:克隆得到全长为1 560bp c DNA序列,其中包括350bp的3'非编码区和124bp的5'非编码区及一个1 086 bp的完整开放阅读框,编码362个氨基酸,序列末端有poly(A)尾。其核苷酸序列与NCBI数据库中大豆DREB2C/CBF2、马铃薯DREB2A/CBF2、黄瓜DREB2A/CBF2及花生DREB2A/CBF2的同源性较高,分别为83%、77%、76%和76%,因此把该基因命名为Lr CBF2。氨基酸序列进化树分析表明该基因与葡萄相关基因亲缘关系较近。结论:分离克隆得到莲藕CBF2基因,为进一步研究莲藕中该基因的功能奠定基础。