大豆血红蛋白基因lba转化根瘤菌工程菌株的构建

以土著大豆根瘤菌接种大豆幼苗45 d后获得的根瘤为材料,提取其总RNA并反转录成cDNA,采用同源序列克隆法扩增大豆血红蛋白基因lba编码区序列。利用DNA重组技术,将lba基因连到lac启动子的下游,利用带有发光酶标记基因luxAB的质粒载体pTR102构建表达载体pTR-Plac-lba。采用三亲本杂交的方式,将表达载体pTR-Plac-lba及作为对照的空载体pTR102分别转化土著大豆根瘤菌,获得根瘤菌工程菌株SFH(pTR-Plac-lba)和SFH(pTR102)。盆栽试验发现,接种SFH(pTR-Plac-lba)的大豆植株各生理指标明显高于接种SFH(pTR102)、土著根瘤菌以及未接菌的大豆植株各生理指标。试验证明,导入大豆血红蛋白基因lba的根瘤菌工程菌株SFH(pTR-Plac-lba)对于提高大豆根瘤的固氮酶活性,增加大豆产量起到显著效果。

大豆血红蛋白串联基因簇转化根瘤菌工程菌株的构建

研究提取大豆根瘤总RNA并将其反转录成cDNA,以其为模板采用同源序列克隆法,利用PCR技术获得大豆血红蛋白基因lbc3、lbc2、lbc1、lba的编码区序列;利用DNA重组技术,将4个血红蛋白基因顺序连接,构建成串联基因簇lbc3-lbc2-lbc1-lba(命名为lbX),并构建了lbX的原核表达载体pTR-Plac-lbX;采用三亲本杂交的方法,将原核表达载体pTR-Plac-lbX转化土著大豆根瘤菌,构建转基因根瘤菌工程菌株SFH(pTR-Plac-lbX),为研究转基因工程菌株对大豆根瘤固氮能力的影响奠定基础。

大豆豆血红蛋白基因的时空特异性表达

豆血红蛋白(Lb)是根瘤菌与豆科植物有效共生的根瘤中的一种组织特异性蛋白。与动物血红蛋白性质相似,Lb调节根瘤中游离O_2的浓度以保护类菌体产生的、易受O_2破坏的固氮酶。豆血红蛋白由植物基因编码。已发现大豆根瘤中有八个Lb组分,四个次要组分是四个主要组分的修饰产物。四个主要组分的基因(Lba、LbC_1、Lbc_2、Lbc_3)

导入nodD-lba串联基因的根瘤菌工程菌株的构建

旨在利用同源序列克隆法,克隆出结瘤相关基因nodD和大豆血红蛋白基因lba。以串联的方式将nodD和lba基因连接到lac启动子的下游,通过DNA重组技术构建出带有发光酶基因luxAB的重组载体pTR-Plac-nodD-lba。通过三亲本杂交方法构建转基因费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii),Western blot试验证明导入基因能够进行表达。将初始菌株和基因工程菌株侵染大豆幼苗后进行固氮酶活的测定。测定结果表明,转基因工程菌株均能够提高固氮酶效率,导入串联基因的工程菌株在提高固氮酶活性上比导入lba和nodD基因的工程菌株高出4%和15.1%。

转基因衣藻lba及对照藻产氢培养条件的优化

通过对莱茵衣藻849及其转基因衣藻lba进行光照强度、细胞浓度和培养基中硫酸盐含量三因素三水平的正交实验,确定了两个藻种的最佳产氢条件,同时对转基因藻和849产氢培养条件下的光合放氧速率和pH进行了检测。实验结果表明,在25℃下,莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最佳产氢条件都为光照强度60μmol/(m2.s),细胞浓度为叶绿素含量12.5μg/ml,培养基中硫酸盐含量0μmol/L。莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最高氢气产量分别达到了349μl/mg chlorophyll和634μl/mg chlorophyll。在产氢条件下,转基因藻lba的净光合放氧速率比849低。结果为利用豆血红蛋白特性通过基因工程手段提高莱茵衣藻产氢量提供基础实验数据。