超量表达苹果酸脱氢酶基因提高苜蓿对铝毒的耐受性

在酸性土壤中,铝毒是许多作物正常生产的主要限制因子.虽可通过施用生石灰来改良土壤酸碱度,但只能改善土壤表层,在实际应用中受到很大限制.紫花苜蓿作为一种非常重要的牧草、饲料,在酸性土壤条件下苜蓿生长缓慢甚至死亡.我国南方水热资源丰富,但土壤多偏酸性,限制了苜蓿南移.有机酸能螯合铝离子,减轻铝对植物根系的危害.苹果酸是游离铝离子的有效螯合剂,而苹果酸脱氢酶(Malate Dehydro-genase,MDH)催化草酰乙酸形成苹果酸.本研究在苜蓿中超量表达苹果酸脱氢酶基因,通过抗生素筛选、组织化学染色和PCR扩增等技术鉴定出转化植株,并对转化株系进行了耐铝胁迫试验,比较分析了转基因株系与非转基因株系的的相对伸长量,转基因株系根相对伸长量比对照高出3.6%～22.5%.说明超量表达neMDH基因可提高了转基因苜蓿对铝毒的耐受性.

油菜素内酯合成酶(Steroid 5α-Reductase)基因的超量表达对毛白杨生长的影响

将棉花Steroid 5α-reductase基因(DET2)超量表达载体导入毛白杨中,观察其对毛白杨生长和芽休眠的影响。结果表明,超量表达DET2基因的毛白杨茎高度、直径生长和不定根的生长增强,芽的休眠破除提前。

超量表达FBL1对84K杨根系和生长量影响研究

生长素及其信号转导系统对植物的生长发育具有重要的影响。本研究从银腺杨‘84K’(Populus alba×P.glandulosa cl.‘84K’)中分离了生长素受体基因Ptr FBL1,利用PMDC32构建了PMDC32-Ptr FBL1超量表达载体,并通过遗传转化获得了超量表达植株17个。对温室定植的3个转基因株系和对照植株的根系、生长量和光合指标等性状分析结果显示:转基因株系总根长和总根面积达到显著或极显著差异,而根系干质量、平均不定根系长度、平均不定根直径差异不显著;株高、平均节间长、地径和高径比皆高于对照,且大多数转基因株系达到显著差异;除气孔限制值(Ls)低于对照外,气孔导度(Cd)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)和叶绿素相对含量皆高于对照,且大多数转基因株系达到显著或极显著差异。以上结果表明,可能是FBL1超表达增加了转基因株系根系面积,提高了水分和养分的吸收利用,进而导致转基因株系光能吸收和转化效率提高,引起转基因株系生长加快。

小麦atpC基因植物超量表达载体的构建

线粒体ATP合成酶是氧化磷酸化过程中ATP合成起关键作用的多亚基复合体,但近来发现它们在植物应对非生物胁迫反应中起着十分重要的作用。因此,对ATP合成酶的各亚基基因功能的研究有助于阐释其在植物逆境条件下的调节机制,并为研究植物抗逆和防卫反应提供新的途径。线粒体ATP合成酶是能量代谢的关键酶,参与氧化磷酸化反应。atpC基因所编码的线粒体ATP合成酶γ亚基是线粒体ATP合成酶的功能亚基。为了进一步研究它在胁迫反应中的功能,以小麦cDNA为模板,通过RT-PCR方法扩增出atpC基因。将该基因的cDNA编码序列连接到pCAMBIA1301中,成功构建了小麦pCAMBIA-atpC植物超量表达载体,为后续的转基因研究奠定了基础。

Atdad1的超量表达抑制烟草细胞凋亡

以Atdad1基因保守区为探针进行Northern杂交,检测到烟草也存在dad1的同源基因,并且在叶和花中表达量较大,而随着叶片的衰老,dad1的表达量明显降低。进一步以过量表达Atdad1基因的烟草悬浮细胞为材料,研究Atdad1基因与细胞凋亡的关系。结果发现48℃热激4h或75ng/mL放线菌素D处理48h均可诱导正常细胞产生凋亡(产生DNAladder),而相同处理条件下过量表达Atdad1基因的烟草悬浮细胞并没有发生凋亡(无DNAladder),说明转基因细胞具有一定抵抗凋亡的能力。同时检测到野生型非转基因悬浮细胞凋亡的诱导产生过程中,dad1基因表达量逐步降低。上述结果提供了较直接的证据表明在烟草细胞中dad1基因可能参与了细胞凋亡的负调控。

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白超量表达的机制

杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌主要杀虫成分；进一步提高杀虫晶体蛋白的表达量是苏云金芽孢杆菌病效工程菌构建的主要途径。本文讨论了cry基因启动子活性、mRNA稳定性、不同cry基因间的协同表达以及伴孢晶体的形成等几个方面在转录水平或转录后水平上对杀虫晶体蛋白表达的影响。

MsRCI2A/B/C基因超量表达对紫花苜蓿耐旱性的影响

【目的】分析紫花苜蓿MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C的表达差异并研究其抗旱功能,为苜蓿抗旱机制解析及分子育种奠定基础。【方法】采用qPCR的方法,分析紫花苜蓿MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因在20%PEG6000溶液模拟干旱条件下表达的差异,采用农杆菌介导法获得MsRCI2A、MsRCI2B和MsRCI2C基因超量表达的转基因苜蓿A12、A22、B13、B19、C2和C10,观察正常生长条件(干旱胁迫0 d)下和20%PEG6000干旱胁迫6,12 d的野生型株系WT(对照)及超量表达的转基因紫花苜蓿的表型,测定超表达苜蓿和WT的叶绿素含量、相对电导率、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性及渗透调节系统(可溶性糖和脯氨酸含量)在干旱胁迫条件下的变化。【结果】在20%PEG6000模拟干旱条件下,MsRCI2A/B/C基因在紫花苜蓿叶和根中表达变化趋势相反,但3个基因在同一组织中的表达趋势相似。紫花苜蓿叶片中的MsRCI2A/B/C基因在干旱胁迫处理后均明显上调,其中MsRCI2A/C基因在干旱胁迫处理2 h时即极显著上升(P<0.01),而MsRCI2B的表达相对缓慢,在处理8 h时极显著上升(P<0.01)。在根中,MsRCI2A/B/C基因在干旱胁迫处理2 h时相对表达量极显著下降(P<0.01)。在正常生长条件(干旱胁迫0 d)下,6个转基因苜蓿叶绿素含量、相对电导率和MDA含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量与野生型苜蓿(WT)相比无明显差异,但转基因苜蓿SOD、POD、CAT活性明显高于WT(P<0.05),其中转MsRCI2B/C基因苜蓿叶片中的SOD活性及叶和根中POD活性是WT的1.97~2.27倍。转基因株系A12、A22、B13、B19、C2和C10与野生型苜蓿(WT)同时进行20%PEG6000模拟干旱胁迫处理12 d后,各转基因株系的叶绿素含量极显著高于WT(P<0.01),为WT的3.00~3.46倍,而相对电导率和丙二醛含量则极显著下降了73%和55%。转基因苜蓿叶和根中的可溶性糖和脯氨酸含量及SOD、POD和CAT活性均显著升高(P<0.05),其中MsRCI2A/C转基因苜蓿叶和根中的CAT活性是WT的2~3倍,MsRCI2B/C转基因苜蓿叶和根中的脯氨酸含量是WT的3倍。【结论】MsRCI2A、MsRCI2B和MsRCI2C的过表达可以增强苜蓿的耐旱性。

苎麻胞液型谷氨酰胺合成酶基因的克隆和超量表达载体构建

谷氨酰胺合成酶是植物氮代谢途径中的关键酶,分为胞液型(GS1)和质体型(GS2)两种。本文首次从苎麻中克隆了一个胞液型谷氨酰胺合成酶基因BnGS1-1,并利用生物信息学对其序列和结构特征进行了分析。该基因序列全长1205 bp,含有一个1071 bp的ORF区,编码356个氨基酸残基的多肽,pI和Mw分别为5.64和39.19 KDa,具有beta-Grasp和catalytic两个保守功能域;蛋白序列在56、92、249和297位点分别为Asp、Cys、His和Glu。系统进化分析表明BnGS1-1与大豆(Glycine max)、四季豆(Phaseolus vulgaris)、苜蓿(Medicago sativa)、棉花(Gossypium raimondii)在同一个分支上。同时,将BnGS1-1与pBI121载体利用同源重组技术,成功构建了植物超量表达载体。因此,本研究为了解和改善苎麻饲用特性提供了物质和理论基础。

超量表达NtHAK1基因烟草对不同光辐射的光合响应

为了研究钾元素对烟草光合作用的影响,以共转化且超量表达烟草钾离子转运体蛋白基因HAK1的转基因烟草植株(T1-51、T1-87、T1-100和T1-122)为材料,研究各株系光合特征指标对不同光合有效辐射(PAR)的响应变化规律。结果表明:转基因植株的最大净光合速率皆高于野生型植株;当PAR<2 000μmol/(m2·s)时,各植株的气孔导度和蒸腾速率随PAR的增加而增大,且均高于野生型;转基因植株对水分利用率随着PAR值升高而增加。光合特征指标测定表明,超量表达NtHAK1基因的转基因植株能增加叶片的气孔导度,提高植株的净光合速率及蒸腾速率,进而增强植物的光合效率。

马铃薯StERF3超量表达载体转基因植株矮化原因初探

基于马铃薯StERF3超量表达载体转基因株系中出现了部分矮化植株,通过基因表达量检测、组织切片分析和转基因试管苗添加外源生长调节剂等方面对矮化原因进行了初步探讨。结果表明:矮化株中StERF3基因表达比对照降低;矮化株木质部和薄壁细胞明显变小,栅栏组织和海绵组织较致密;培养基中添加0.5mg/mL GA3能够使矮化株明显增高,但添加IAA效果不明显;转基因矮化株含有3～4个拷贝,多拷贝导致了目标基因的沉默;在干涉株系中StERF3基因表达比对照降低,但并未出现矮化株;推测植株矮化并不是由于StERF3表达量引起,很可能是由于多拷贝插入导致与GA3合成或其调控有关基因受到干扰引起。

小油桐外植体的KN1基因遗传转化及其超量表达的转基因植株

本研究采用农杆菌介导法将KN1基因遗传转化小油桐,并获得了转基因植株。在研究中分析了农杆菌菌液菌液的浓度、侵染时间和外植体的大小对遗传转化效率的影响以及KN1基因超量表达对转基因植株再生的影响。研究结果表明:以苗龄15d左右的小油桐无菌苗子叶为外植体,农杆菌菌液浓度OD600为0.6～0.8时,侵染8min,外植体大小为(0.8×0.8)～(1.0×1.0)mm时,遗传转化效果最好;对抗性芽及再生植株进行GUS及PCR检测结果表明,KN1基因已经整合到小油桐植物基因组中。KN1基因的超量表达可提高小油桐再生芽分化,影响转化芽及植株的外观形态及叶片的表型,包括芽及植株矮小,茎杆粗壮;叶片缩小,边缘分裂,对称性丧失,无子叶柄等。

利用AtLUP1超量表达体系在拟南芥中合成羽扇豆醇

羽扇豆醇是一种存在于多种果蔬及中草药中的五环三萜类化合物,具有抗炎症、抗氧化、抗癌等药理作用。羽扇豆醇合酶(Lupeolsynthase,LUP)是羽扇豆醇合成途径中的关键酶。前期研究显示,编码该酶的基因在原核和酵母表达体系中均难以获得有生物活性的蛋白产物。本研究以拟南芥为受体,通过超量表达拟南芥羽扇豆醇合酶1(AtLUP1)基因,分析利用植物细胞生产羽扇豆醇的可行性。使用气相色谱GC检测AtLUP1超量表达拟南芥植株中的羽扇豆醇含量,发现48号植株中羽扇豆醇含量为0.9155mg·g^-1,显著高于野生型。本研究证明超量表达AtLUP1基因可以在拟南芥中促进羽扇豆醇的合成,为羽扇豆醇的工业化生产提供了新的思路。

mASR3基因超量表达载体的构建

ASR是植物特异的亲水蛋白家族,近来发现它们在植物生长发育、成熟衰老以及非生物胁迫过程中起着重要的作用。而mASR3基因是从植物中发现的一种转录因子,为进一步研究该基因功能,将合成的mASR3基因构建入超表达载体pMD1中,并通过农杆菌将此重组质粒转化入拟南芥,转入目的基因的拟南芥子叶为绿色,下胚轴较长,并具有较长的主根,筛选得到的转基因植株,为该基因的进一步功能研究打下基础。

多聚半乳糖醛酸酶在黑曲霉中的超量表达及其酶学性质研究

运用基因工程手段,构建高效表达多聚半乳糖醛酸酶的黑曲霉重组菌株,并对重组酶活性及酶学性质进行研究,以期更好的实现多聚半乳糖醛酸酶在食品加工、饲料生产及废水处理中的重要作用。从果胶酶生产菌黑曲霉GJ-1中扩增得到多聚半乳糖醛酸酶基因pgaB的成熟肽编码序列(1232 bp),集成glaA多拷贝强启动子和信号肽,构建其黑曲霉表达载体pSZHG6RS-pgaB,通过农杆菌介导法转化黑曲霉,获得多聚半乳糖醛酸酶黑曲霉重组菌株。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测结果表明,目的蛋白大小约为38 kDa;在发酵第10 d时酶活最高达到4617.8 U·m L^-1。酶学性质研究表明,最适温度为50℃,高温时热稳定性较差;最适pH为5.0,碱性耐受能力较强;Ca^2+、Fe^3+、Fe^2+均对重组酶有一定激活作用;重组酶对不同底物的催化能力不同,甲酯化程度越高酶对其降解能力越弱,其中对无甲酯化的多聚半乳糖醛酸催化能力最强,DE值为33.04%。重组菌株产酶活性较高,具有明确的产业化前景。

谷子SibZIP8超量表达载体的构建

为了研究SibZIP8介导谷子抗旱的分子机制,试验根据SibZIP8 cDNA序列设计引物,以晋谷21的cDNA为模板,通过PCR扩增SibZIP8基因的全长cDNA。将所得的cDNA序列与表达载体p CAMBIA1302连接。通过对阳性克隆进行测序筛选,确定pCAMBIA1302-SibZIP8超量表达载体构建成功。该超量表达载体可用于SibZIP8基因功能的研究。

灵芝甾醇14α-脱甲基酶基因的克隆及超量表达对三萜合成的影响

灵芝Ganoderma lucidum是我国传统的药用真菌,三萜类物质是灵芝的主要生物活性成分,甾醇14α-脱甲基酶是三萜合成途径中的关键酶。根据已报道其他物种甾醇14α-脱甲基酶的氨基酸保守序列设计简并引物,获得灵芝甾醇14α-脱甲基酶特异基因片段,并进一步获得灵芝甾醇14α-脱甲基酶基因的全长DNA和cDNA序列。其中DNA序列长1,981bp,cDNA序列长1,635bp。结构基因编码蛋白包含544个氨基酸,分子量为61.99kDa,等电点为6.36。将甾醇14α-脱甲基酶基因的cDNA序列克隆到灵芝超量表达载体pGl-GPD中,利用农杆菌介导的转化法实现了甾醇14α-脱甲基酶基因在灵芝内的超量表达。转化子的甾醇14α-脱甲基酶基因在转录水平表达量增加,三萜含量增加。进一步研究发现,三萜合成途径的关键酶基因Gl-aact、Gl-hmgr及Gl-ls的转录表达量也有所增加。

超量表达JcSEUSS1基因促进小桐子(Jatropha curcas)叶中花青素的合成

花青素是植物次生代谢的产物,具有光保护和抗氧化等功能。本研究克隆了大戟科木本植物小桐子(Jatropha curcas)JcSEUSS1的c DNA,序列比对表明JcSEUSS1包含一个高度保守的LIM结构域,与其他物种SEUSS蛋白具有很高的相似性。通过实时荧光定量PCR检测JcSEUSS1基因在小桐子不同组织部位的表达谱,发现该基因在小桐子的各个组织器官中均有表达。使用CaMV35S组成型启动子在小桐子中超量表达该基因会显著提高叶片和叶柄中花青素的含量。基因表达分析结果显示可能是由于转基因植株中与花青素生物合成相关的查尔酮合成酶基因JcCHS和查尔酮异构酶基因JcCHI的表达量显著上调而导致的。研究结果表明JcSEUSS1基因可能正调控小桐子叶中的花青素合成。

大肠杆菌乙酰辅酶A羧化酶accD亚基表达载体的构建及遗传转化研究

为探索大肠杆菌异质型乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的β-CT亚基accD基因对油料作物含油量的影响,将目的基因E.coli accD(eaccD)与拟南芥Rubisco小亚基(rbcS)转运肽基因融合,构建以油菜Napin启动子驱动的种子特异表达载体。本试验应用农杆菌介导法,将该表达载体转入油菜,通过PCR检测获得了7个阳性转基因株系,RT-PCR检测其中3株,证明eaccD基因在转基因株系的种子中转录,在转基因植株叶片中不转录,说明该表达载体转入油菜中能引起植株种子eaccD基因的特异表达。同时分析还表明转基因株系的含油量与对照植株相比提高约9%。

矮牵牛PhSPL9b基因的克隆及功能分析

为研究SPL(SQUAMOSA-promoter binding protein-like)转录因子在矮牵牛成花转换中的作用,克隆矮牵牛PhSPL9b基因,并将该基因对应的miR156/157靶位点进行点突变获得rPhSPL9b,将PhSPL9b和rPhSPL9b分别构建超量表达载体,转化矮牵牛和拟南芥,最终获得拟南芥35S∶∶PhSPL9b与35S∶∶rPhSPL9b转基因植株以及矮牵牛35S∶∶PhSPL9b转基因植株。研究结果显示,过表达PhSPL9b和rPhSPL9b导致拟南芥莲座叶显著减少,花期明显提前,其中35S∶∶rPhSPL9b转基因表型更为明显;过表达PhSPL9b促进矮牵牛提前开花。RT-PCR和qRT-PCR分析结果显示,表型明显的转基因株系中,PhSPL9b基因表达量均显著高于对照。转录激活实验结果表明,PhSPL9b是一个具有转录激活活性的转录因子。以上结果表明,矮牵牛PhSPL9b基因对开花时间具有重要调控作用,其功能具有保守性,同时,它可能是通过转录激活下游基因的表达而影响植物开花。