光果柱花草转基因毛状根及其原生质体制备体系的建立

光果柱花草(Stylosanthes leiocarpa)是柱花草属(Stylosanthes Sw.)中可用于林果园间作的一个野生种。截至目前,光果柱花草的转基因体系尚未建立。本研究以光果柱花草的子叶节为外植体,比较不同的发根农杆菌菌株与潮霉素B浓度对毛状根诱导率及转基因阳性率的影响。结果发现,以K599为诱导菌株且培养基添加8 mg·L^(-1)潮霉素B为筛选压,是最优的毛状根诱导条件,诱导率达23.33%,阳性率为100%。在此基础上,利用转基因毛状根制备原生质体,结果表明,添加2.5%纤维素酶和2%离析酶,以及8 h的酶解时间为最优条件,原生质体的产量达2.745×10^(5)个·g^(-1),活力为91.02%,制备的原生质体100%为转基因细胞。本研究成功建立了一种发根农杆菌介导的光果柱花草转基因毛状根诱导体系及原生质体制备体系,为后续光果柱花草的基因功能研究奠定了基础。

丹参CYP76AH1转基因毛状根的建立及其蛋白的分离

蛋白质复合物参与植物多种次生代谢物的合成,其分离对阐明植物次生代谢及提高体外催化效率至关重要。该研究构建了过表达丹参酮合成途径关键酶CYP76AH1的转基因毛状根株系,通过Western杂交筛选得到高表达CYP76AH1蛋白的丹参转基因毛状根,并以此作为后续提取丹参酮合成途径中蛋白质复合物的组培材料。通过优化蛋白提取缓冲液中的去污剂种类和浓度,筛选出含0.5%Triton X-100的缓冲液为最佳提取缓冲液,并分离得到相对大量的可溶性CYP76AH1蛋白质。该研究为后续进一步分离纯化与CYP76AH1相互作用的蛋白质复合物奠定了基础,也为深度解析丹参酮合成代谢通路提供思路。

丹参酮合成相关的SmCYP81C16基因克隆和功能研究

目的:丹参(Salvia miltiorrhiza)根中所含的丹参酮为二萜醌类化合物,而鉴定参与丹参酮合成的CYP450基因成为解析丹参酮生物合成途径分子机制的关键步骤。方法:本实验从丹参基因组和转录组数据中筛选到SmCYP81C16基因,采用RT-PCR方法克隆获得基因cDNA全长序列,利用生物信息学分析方法分析其所编码蛋白质的理化性质,预测该蛋白质二级结构、保守结构域等,建立系统发育进化树;利用实时荧光定量PCR方法检测了该基因的组织/器官表达特异性;通过遗传转化方法获得了该基因的过表达转基因毛状根株系,通过化学检测及代谢组学分析丹参酮类化合物在对照株系和过表达株系中的含量变化。利用实时荧光定量PCR方法检测了毛状根中丹参酮合成途径关键酶基因中的相对表达量。结果:SmCYP81C16基因全长1497 bp,编码498个氨基酸残基,该蛋白质相对分子质量为55.8 kDa;SmCYP81C16在丹参茎和根的周皮部高表达;通过化学检测及代谢组学分析发现,与对照株系比较,在SmCYP81C16过表达阳性株系中,丹参酮类化合物的含量升高;过表达毛状根中丹参酮合成途径关键酶基因的表达量显著上升。结论:本研究结果表明SmCYP81C16具有正向调控丹参酮生物合成的功能。本研究为利用生物技术方法提高丹参酮类化合物含量奠定基础。

丹参F3′5′H基因克隆及其序列分析

目的:为了验证丹参类黄酮-3′,5′-羟基化酶(Flavonoid 3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)基因与丹参花色表型的相关性,本研究克隆并分析了紫花丹参99-3株系和一些白花丹参中的F3′5′H基因。方法:本研究通过提取紫花丹参和白花丹参中的总RNA,再将其反转录得到cDNA,以此cDNA为模板,利用PCR方法扩增获得F3′5′H基因全长序列。再利用生物信息学分析方法,分析了该基因编码蛋白质的理化性状、结构域、系统进化等特点,并预测了该蛋白质的亚细胞定位、跨膜区等;利用实时定量PCR方法检测了该基因的表达特异性;利用毛状根遗传转化方法获得了该基因的过表达阳性毛状根株系。结果:F3′5′H基因全长1551 bp,编码516个氨基酸,相对分子质量为57.4 kDa。该基因在丹参花中高丰度表达。在42份(紫花25份;白花17份)丹参样品中发现一个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)位点在紫花和白花丹参中呈现与花色相关的稳定变化。系统发育分析表明丹参F3′5′H与美女樱的F3′5′H具有较高序列同源性。获得了过表达F3′5′H的毛状根株系。结论:本研究在丹参中克隆到F3′5′H基因,对其序列进行了分析,为进一步研究丹参F3′5′H基因的功能奠定基础。

乌拉尔甘草转鲨烯合成酶基因毛状根系研究

目的:为了研究甘草酸的合成调控途径及提高甘草酸合成水平。方法:将已克隆的乌拉尔甘草鲨烯合成酶基因(GuSQS1,GenBank登录号为:AM182329)通过发根农杆菌Agrobacterium rhizogenes A4的介导,转化甘草下胚轴并诱导毛状根的形成。建立的毛状根系经0.8mg.L-1的除草剂(PPT)抗性筛选、PCR和Southern blotting检测分析后,得到的转基因毛状根系经HPLC检测甘草酸(GA)含量。结果与结论:转基因毛状根中甘草酸的最高含量约为野生型毛状根的3.6倍。

热激启动子18.2在金鱼草中启动下游基因表达最适温度条件的筛选

为了研究温度对植物根系中基因表达的影响,构建了由拟南芥小热激蛋白18.2基因的启动子和金鱼草中调控花青素生物合成的基因(Rosea1)组成的植物表达载体pBIPhsp::ROS,利用遗传转化法得到毛状根,以根系颜色变化为指标,探讨了温度变化对植物根系基因表达的影响。结果表明:37、40和42℃热激处理4 h后,在毛状根中均能观察到一定程度的花青素积累;在42℃条件下处理8 h时,转基因毛状根颜色变化最深;RT-PCR分析表明,Rosea1基因的表达水平与毛状根着色呈正相关。该体系可作为温度对植物根系影响研究的一种指示标记和手段。