以木糖异构酶基因作为选择标记的花生遗传转化

用木糖异构酶基因xylA替换掉pCAMBIA1301中的潮霉素磷酸转移酶基因(hygromycin-B-phosphotransferase,Hpt),构建了植物表达载体pCAMBIA1301-xylA。再利用农杆菌介导法将pCAMBIA1301-xylA导入花生,转移到添加蔗糖(5g/L)和不同浓度木糖(5,10,20,30g/L)的体胚诱导及体胚萌发培养基上培养。对外植体成苗率及转基因阳性率进行统计,结果表明,当木糖浓度为10g/L时,诱导成苗率为15.25%,再生植株生长健壮,且转基因阳性率高达77.27%,最终确定10g/L为最适木糖筛选浓度。该筛选方法利用木糖作为筛选剂,可以避免利用抗生素筛选可能造成的安全隐患,转化效率高,是一种安全、高效的筛选方法。

以木糖异构酶基因xylA为选择标记的Gateway系统植物表达载体的构建

目的:构建以木糖异构酶基因xylA为筛选标记的无抗生素标记Gateway系统植物表达载体。方法:克隆大肠杆菌木糖异构酶基因xylA并用其替换植物表达载体pCAMBIA1301中的hpt基因,利用载体中的多克隆位点将Gateway Binary Vector(pH7WG2D)中酶切位点XbaⅠ和HindⅢ之间包括P35S、T35S、attR1、attR2和CmR-ccdB的片段重组入表达载体pCAMBIA1301中,构建表达载体pCAMBIA1301-xylA-GW,利用含有津田芜菁HY5基因片段的BP反应产物与载体进行LR反应,获得含有目的基因的植物表达载体pCAMBIA1301-xylA-HY5,并导入根癌农杆菌LBA4404中。结果:抗生素筛选及酶切和PCR鉴定表明成功构建了以xylA为筛选标记的无抗生素标记植物表达载体pCAMBIA1301-xylA-HY5。结论:利用木糖异构酶基因xylA结合Gateway克隆技术构建无抗生素标记植物表达载体,可简化、方便植物转基因表达载体构建。

启动子对木糖异构酶基因在谷氨酸棒杆菌中表达的影响

以大肠杆菌的强启动子Ptrc和谷氨酸棒杆菌ATCC 13032的内源强启动子Pgro作为大肠杆菌的木糖异构酶基因xylA在谷氨酸棒杆菌中表达的转录起始元件,通过实验表明谷氨酸棒杆菌自身的强启动子Pgro能有效促使外源基因xylA在谷氨酸棒杆菌ATCC 13032中的表达,同时,核糖体结合位点RBS序列的优化对目的基因的表达水平有一定的影响。

木糖异构酶基因xylA的克隆及其表达载体的构建

木糖异构酶基因xylA是一种正向选择标记基因,在植物基因工程中使用该标记可以获得安全的转基因植物。构建了以xylA基因为选择标记的植物表达载体。从大肠杆菌Top10中扩增出xylA基因,插入到质粒pCAMBIA2301的XhoI位点,通过酶切和PCR检测插入片段的正确性,得到载体pCAMBIA2301-xylA,将pBI121载体上的‘35S-GUS-Nos’表达框插入到pCAMBIA2301-xylA的EcoR I和Hind III位点。得到中间载体pCAMBIA2301-xylA-GUS,用SacI和SmaI切下克隆载体上的CBF1基因替代pCAMBIA2301-xylA-GUS中的GUS片段,用电转化法将获得的表达载体转化到农杆菌中,为将来获得安全的转基因抗寒植株奠定基础。

木糖异构酶基因xylA表达载体构建

以大肠埃希菌MG1655的基因组为模板,通过PCR扩增获得木糖异构酶基因xylA。利用敲除编码对基因转录起负调控作用的lacIq基因的大肠埃希菌/谷氨酸棒杆菌穿梭质粒pEC-XK99E,酶连后转化大肠埃希菌BL21和谷氨酸棒杆菌ATCC 13032。成功构建出了具有大肠埃希菌BL21表达活性的木糖异构酶表达载体pEC(lacI-)-xylA。

木糖选择系统下xylA&BADH双价基因对二色胡枝子的遗传转化

【目的】建立安全、无抗生素的二色胡枝子遗传转化体系,通过基因工程技术进一步提高二色胡枝子的抗逆性。【方法】采用PCR法从大肠杆菌DH5α菌株中克隆木糖异构酶基因(xylA);构建含有xylA和甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)的植物表达载体pBI121-xylA-BADH;培养基中用木糖取代一定量的蔗糖建立二色胡枝子的木糖选择系统;以农杆菌介导法对二色胡枝子的子叶节进行遗传转化,通过PCR和Southern检测确定转基因植株;对转化植株及非转化植株进行0.5~2 g·L^(-1)NaCl胁迫,观测植株生长表现,测定1 g·L^(-1)NaCl胁迫下转化植株和非转化植株的甜菜碱醛脱氢酶活性、叶绿素、电导率。提取转化植株及非转化植株组培苗叶片中的可溶性总糖,用高效液相色谱仪分析糖成分。【结果】测序结果表明,克隆的木糖异构酶基因与GenBank公布的大肠杆菌xylA核苷酸序列的同源性达到100%,PCR及酶切检测表明正确构建了pBI121-xylA-BADH植物表达载体。在二色胡枝子遗传转化过程中,应在纯木糖培养基上筛选抗性芽,在抗性芽增殖和生根过程中,可以采用蔗糖5 g·L^(-1)、木糖25 g·L^(-1)的糖类混合剂进行进一步筛选。在农杆菌介导的遗传转化中,外植体预培养1天后,采用LBA4404菌株侵染20~30 min,共培养3天,可以获得相对较多的木糖抗性芽。对获得的部分抗性芽进行PCR及Southern检测,得到2个转基因株系,二色胡枝子遗传转化率低于4.7%。耐盐性观测表明,转基因植株能够在含有2 g·L^(-1)NaCl的培养基上生长并生根,而非转基因植株在相同培养基上则叶子变黄、脱落,且不能生根。无盐胁迫时,转基因和非转基因植株在甜菜碱醛脱氢酶活性、叶绿素含量和电导率方面无显著性差异;盐胁迫后,非转基因植株的甜菜碱醛脱氢酶活性无明显变化,而转基因植株的甜菜碱醛脱氢酶活性大幅度提升,且达到非转基因植株的8~10倍;盐胁迫后,转基因植株的叶绿素含量显著高于非转基因植株,而电导率则显著低于非转基因植株。高效液相色谱的分析结果显示,转基因植株叶片中测出了果糖和葡萄糖,而非转基因植株叶片中测出了葡萄糖和一种未标示的糖类。【结论】建立了二色胡枝子在木糖选择系统下的遗传转化体系,并获得稳定表达的转基因植株。外源甜菜碱醛脱氢酶基因可提高二色胡枝子的耐盐性;来源于大肠杆菌的木糖异构酶基因的导入会影响二色胡枝子的糖代谢。

用于钝齿棒杆菌木糖代谢途径研究的基因工程菌构建

通过PCR方法从大肠杆菌基因组DNA中克隆得到木糖异构酶基因(xylA),将其连接到表达载体pXMJ19上,得到重组表达载体pXMJ19-xylA,通过电转化方法将pXMJ19-xylA转入宿主菌钝齿棒杆菌中,菌液PCR和重组质粒酶切结果证明,已成功构建了含大肠杆菌木糖异构酶基因的钝齿棒杆菌基因工程菌。该研究为钝齿棒杆菌利用木糖代谢途径生产琥珀酸及其代谢途径优化打下了基础。

代谢木糖重组谷氨酸棒杆菌的构建

为了使谷氨酸棒杆菌较好地利用木糖生产有机酸,将来自Escherichia coli K-12的木糖异构酶基因xylA构建到表达载体pXMJ19中,导入Corynebacterium glutamicum ATCC13032Δldh中,成功表达了该酶基因。结果表明:重组菌株在以木糖为唯一C源进行发酵时,木糖的消耗速率为0.54 g/(L·h),木糖异构酶比酶活约为0.54 U/mL;在以木糖和葡萄糖的混合糖为C源进行发酵时,菌株优先利用葡萄糖,在葡萄糖完全消耗后,菌株开始有效利用木糖;以木糖为唯一C源进行两阶段发酵时,琥珀酸的收率可达(0.62±0.003)g/g。

转基因植物生物安全标记基因

在大量转基因植物被推向市场的同时 ,人们对转基因植物对环境及人类健康等许多方面可能存在的风险感到担扰。标记基因的生物安全性成为人们普遍关注的问题之一。新的标记基因不仅要求能够对转基因植物进行筛选和鉴定 ,而且必须对环境和生物都是安全的。概述并评价了绿色荧光蛋白基因、核糖醇操纵子、6 磷酸甘露糖异构酶基因、木糖异构酶基因以及谷氨酸 1

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆萜类合成关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrDXR基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrDXR开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrDXR,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达。结果 GrDXR ORF全长1 425 bp,编码474个氨基酸。序列分析表明,GrDXR基因是DXR家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrDXR与萝芙木RvDXR、橡胶树HbDXR和长春花CrDXR亲缘关系较近。构建pGEX-4T-1-GrDXR重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrDXR基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。

巴戟天MoDXR基因及其启动子的克隆与分析

从巴戟天中克隆MEP途径中的1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸还原异构酶基因MoDXR及其启动子序列,并进行生物信息学分析、启动子区顺式作用元件分析,以及进行原核表达分析。根据巴戟天转录组中DXR基因原始序列和NCBI-ORFfinder分析,设计特异性引物,并进行RT-PCR扩增和生物信息学分析;采用染色体步移克隆MoDXR基因的5′端启动子序列;通过亚细胞定位分析MoDXR基因在细胞中的位置;构建原核表达载体pET-28a-MoDXR,导入BL21(DE3)表达感受态细胞后,在IPTG诱导下表达。从巴戟天中克隆的MoDXR基因,其cDNA全长2015 bp,预测的阅读框大小为1425 bp,编码474个氨基酸,分子质量为51.27 kDa;BlastP序列比对分析表明MoDXR基因与其他植物的DXR基因具有高度同源性,如:咖啡树DXR(CaDXR)、萝芙木DXR(RvDXR);系统进化发育树分析显示,巴戟天MoDXR蛋白与小粒咖啡和栀子的DXR蛋白聚为一类,其亲缘关系最近;由亚细胞定位可知MoDXR基因所编码的蛋白定位于叶绿体上;MoDXR基因5'端启动子序列长度为1493 bp,包含了与光响应、胁迫响应和激素响应有关的多种调控元件;SDS-PAGE结果表明pET-28a-MoDXR重组蛋白的大小与预期相符,但是以不容性的包涵体的形式表达。成功克隆了MoDXR基因及其启动子序列并对其进行了生物信息学分析和启动子区顺式作用元件分析;后期需要优化MoDXR原核表达体系,为进一步纯化MoDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。