Rabbit Defensin(NP-1) Gene Transformation of Wheat and In Vitro Microbicidal Activity Assay of Transgenic Plants

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅＶａｓｉｌｅｔａｌ．（１９９２）ｆｉｒｓｔｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈｅｏｂｔａｉｎｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｗｈｅａｔｐｌａｎｔｓ［１］，ｍｕｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｈａｓｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｏｎｇｅｎｅｔｉｃｔｒａ...

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析

植物防御素具有广谱抗菌活性,不仅具有抗真菌、抗细菌、蛋白酶抑制和昆虫淀粉酶抑制等活性,而且参与调节植物的生长和发育。本研究根据白菜防御素基因序列设计引物,从甘蓝型油菜中克隆获得5个防御素基因,其c DNA全长325~461 bp,含有177~243 bp开放阅读框,编码58~80个氨基酸,含有8个保守Cys残基,具备Knot1功能域。系统进化分析表明,Bn PDF2.1、Bn PDF2.3、Bn PDF2.5与拟南芥PDF2亲缘关系较近,可能具有蛋白酶抑制活性。荧光定量分析表明,防御素基因具有组织表达特异性,在花蕾和叶中表达量较高,角果中次之;经1 mmol L–1水杨酸处理开花期油菜2 h后,防御素基因在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程度的上调,但在叶中表达有所下调,在根中表达无明显变化。

油菜防卫素和草酸氧化酶基因的克隆与诱导表达水平研究

基于拟南芥、甘蓝及油菜等的植物防卫素(PDF)相关基因序列和已克隆的油菜草酸氧化酶(OXO)基因序列设计PCR引物,对甘蓝型油菜基因组DNA进行扩增,获得了序列大小分别为470bp和629bp的PDF1.2和OXO。生物信息学分析表明,该PDF1.2和GenBank中的相关基因同源性在42%～71%,OXO和GenBank中的相关基因同源性在70%以上。在油菜苗期,油菜黑胫病病原接种后基因PDF1.2表达量增加3倍以上,基因OXO也有不同程度的增强表达;诱导剂acibenzolar-s-methyl诱导基因OXO增强表达,但不能诱导PDF1.2增强表达。诱导的系统表达(非处理叶)高于局部表达(处理叶)。这是首次报道油菜PDF1.2克隆和诱导表达结果。

农杆菌介导的白芥防御素基因对甘蓝型油菜的转化

通过根癌农杆菌介导将正向和反向插入白芥防御素基因的pBI121重组质粒转入甘蓝型油菜的下胚轴,经组织培养和抗性筛选获得再生植株.PCR检测后,初步鉴定为阳性植株.

西瓜防御素(ClPDF)基因挖掘及序列分析

为明确西瓜防御素基因(ClPDF)的结构和功能,采用生物信息学方法对西瓜防御素基因进行了详细的全基因组挖掘和序列分析。结果表明,从西瓜基因组中共获得7个防御素基因,ClPDFs基因编码的氨基酸序列都含有高度保守的8个半胱氨酸、1个甘氨酸、1个丝氨酸和1个芳香族氨基酸残基。分析发现,ClPDFs基因在理化性质上有一定的差异。系统进化分析说明,ClPDFs与拟南芥PDF2基因家族聚为一类。二级结构预测结果说明,所有ClPDFs序列均以不规则卷曲为主要组成元件,在延伸链和α-螺旋组成上存在差异。信号肽和跨膜结构预测结果相似,仅有1条序列无信号肽,1条序列有跨膜区,而其他序列都含有信号肽、无跨膜区。证明了西瓜防御素基因为多基因家族,都含有高度保守的结构域,但在结构上西瓜防御素基因差异较大,为进一步探讨西瓜防御素ClPDFs的生物功能奠定了基础。

西瓜防御素基因ClPDF2.1的克隆及表达分析

该研究从西瓜中克隆了西瓜防御素基因ClPDF2.1(GenBank登录号为KC481267)。序列分析结果表明,ClPDF2.1基因开放阅读框为225bp,编码75个氨基酸,预测蛋白质分子质量为8.237kD,等电点为9.375。蛋白质结构分析表明,ClPDF2.1蛋白含有防御素特有的8个半胱氨酸结构域。进化分析显示,ClPDF2.1与拟南芥PDF2归为一类,与五彩椒的亲缘关系最近(59%)。荧光定量PCR分析表明,ClPDF2.1在西瓜根、茎、叶器官中都有表达,叶中表达量高于根,茎中表达量最低。ClPDF2.1基因的表达也受到外源植物激素水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和西瓜枯萎病菌的诱导上调,表明ClPDF2.1基因通过信号传导途径参与对西瓜枯萎病菌株的防御反应。西瓜防御素基因的克隆及表达分析为其功能鉴定奠定了基础。

植物防御素PD5基因在毕赤酵母中的分泌表达

将植物防御素PD5基因克隆到载体pPIC9的XholⅠ和EcoRⅠ位点之间,得到重组载体pPIC9/PD5。pPIC9/PD5经BglⅡ线性化,电转化法转入PichiapastorisGS115,MD和MM平板筛选表型为His+MutS的转化子,PCR鉴定阳性转化子。转化子D24用BMGY培养至OD600为6·0时,经BMM诱导,上清液用Tricien-SDS-PAGE可检测到目标条带。同时经平板抑菌试验显示,D24的诱导发酵上清液可很好的抑制香蕉枯萎菌(Fusariumoxysporumf·sp·Cubense)及甘蓝黑腐菌Xanthomonacampestris(Smith)Dovosen的生长。植物防御素PD5基因在毕赤酵母中得到表达。

通过根瘤农杆菌介导法获得菊花转基因植株

以带叶茎段为外植体，通过根癌农杆菌介导法，将兔防御素NP－1基因导入菊花品种“001”中。经梯度卡那霉素（kanamycin，Km）筛选，获得了大量Km抗性植株，其中部分Km抗性植株经Southem杂交鉴定为转基因植株。从而成功地建立了菊花遗传转化系统，为菊花分子育种奠定了基础。

重组人β-防御素-2基因的植物表达载体的建立

目的 运用植物转基因技术 ,探索构建表达人类 β-防御素 - 2 ( h BD- 2 )的植物生物反应器的可能性及技术路线。方法 将 C端带 myc和 6x His双标记的重组 h BD- 2基因插入植物真核表达载体 p CAMBIA13 0 4中 ,构建 C端带 m yc和 6x His双标记的重组 h BD- 2植物真核表达载体 rp CAMBIA13 0 4/ h BD- 2 / His。利用此载体转化根癌农杆菌 L BA44 0 4,经卡那霉素进行抗性基因筛选和 PCR检测 ,确定根癌农杆菌的阳性克隆。重组 h BD- 2通过转化阳性的根癌农杆菌被导入小麦幼胚愈伤组织细胞 ,经潮霉素进行抗性基因筛选 ,获得抗性愈伤组织。结果 酶切分析、PCR验证和 DNA测序等证据表明 :C端带 m yc和 6x His双标记的重组 h BD- 2已被正确地插入 p CAMBI-A13 0 4载体中 ,并位于 Ca MV 3 5 S与 Nos终止子之间 ,提示重组 h BD- 2 / His基因的植物表达载体 rp CAMBI-A13 0 4/ h BD- 2 / His已被成功构建。卡那霉素抗性基因筛选和 PCR检测显示 :rp CAMBIA13 0 4/ h BD- 2 / His已成功转化根癌农杆菌 L BA44 0 4,阳性克隆菌株已获得。潮霉素抗性筛选结果提示 :h BD- 2基因被导入小麦幼胚愈伤组织细胞。结论 本研究为进一步培育 h BD-

植物类防御素基因的预测和序列分析

文章用已知的9种植物防御素基因为对照,根据DFCI数据库中28种植物的相关数据,进行BLAST同源性比对,在24种植物中预测出115种新的类植物防御素基因。对它们进行序列比对、信号肽预测和进化树分析的结果表明:他们与已知的植物防御素有很高的同源性,且具备植物防御素的基本特征。

三个小麦防御素基因的克隆及序列分析

本试验从济麦22幼叶中克隆得到三个小麦防御素基因Ta PDF(Triticum aestivum defensin),分别命名为Ta PDF32、Ta PDF33和Ta PDF34(Gen Bank登录号分别为BT009185、BT009167和BT009022)。序列分析发现,三个防御素基因各自含有一个长度为243、249 bp和225 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),依次编码长度为80、82个和74个氨基酸的蛋白。成熟蛋白的分子量均约为5.5 k D,等电点均大于7,含有8个保守的Cys残基。保守结构域分析发现,Ta PDF32含有一个γ-硫堇功能结构域,Ta PDF33和Ta PDF34均含有一个Knot1功能结构域,两者均是植物防御素的典型结构域,因此这三个Ta PDF属于典型的植物防御素蛋白。SWISS-MODEL在线软件分析表明,三个Ta PDF的三级结构均由三股反平行的β-折叠和一个α-螺旋组成。系统进化分析表明,Ta PDF32、Ta PDF33的氨基酸序列与玉米、粟米的防御素相似性较高,而Ta PDF34与大豆的防御素相似性较高,但均与已经报道的小麦防御素相似性较低,表明Ta PDF32、Ta PDF33和Ta PDF34是小麦三个新的防御素蛋白。荧光定量RT-PCR分析发现,Ta PDF32、Ta PDF33基因在小麦叶片中表达量最高,种子次之,根中最低;Ta PDF34基因在叶、种子和根中的表达量基本相同。

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与生物信息学分析

为了研究甘蓝型油菜防御素基因的结构和功能,根据白菜防御素基因序列设计引物,采用RTPCR方法从甘蓝型油菜中克隆到4个防御素基因,并对其序列进行了生物信息学分析。结果表明,甘蓝型油菜防御素基因c DNA全长325~335 bp,包含231~243 bp的开放阅读框,编码76~80个氨基酸;防御素基因在长期进化过程中产生了显著的差异,但防御素含有的8个保守半胱氨酸残基均稳定存在;Bndef1、Bndef2、Bndef3与萝卜Rs-AFP1、诸葛菜Omdef亲缘关系较近,Bndef4与豇豆Vudef亲缘关系较近;4个防御素蛋白均为稳定蛋白,具有信号肽结构,可能为分泌蛋白。

紫苏防御素基因的克隆与分析

植物防御素是抗菌肽家族的主要成员,是植物先天免疫的重要组成部分。它们在结构上相似,但序列差异较大,这决定着它们功能的多样性。通过对不同物种植物防御素的表征,可以为研究植物防御素功能多样性提供材料,为筛选出抗性优良的植物防御素基因用于改良作物品种提供帮助。本研究克隆得到了2个紫苏防御素基因,分别命名为PfPDF1、PfPDF2。生物信息学分析发现,PfPDF1、PfPDF2均属于Ⅰ类植物防御素,都具有一个保守的Knot1结构域。实时荧光定量PCR结果显示,PfPDF1、PfPDF2仅在种子中具有一定的表达。紫苏是常用的食用、药用植物,因此紫苏防御素基因在转基因作物中可能具有良好的抗菌活性以及食品安全性。