拟南芥T-DNA插入突变体ATSUC3的PCR鉴定

应用两种植物T-DNA插入突变体PCR鉴定方法,即“三引物法”和“双引物法”对拟南芥T-DNA插入突变体ATSUC3(目的基因两条染色体均发生T-DNA插入的纯合突变体)进行鉴定和比较的结果表明,“三引物法”由于易产生非特异性扩增而无法得到PCR鉴定结果,从而导致鉴定失败;“双引物法”则可避免此种现象,得到可靠、有效的鉴定结果。

粳稻中花11 T-DNA插入突变体的分离和鉴定

通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法,对中花11成熟胚愈伤组织进行T-DNA转化,构建了含1489个独立的再生转化株系的突变体库,不仅为水稻功能基因组提供了一个有效的研究平台,还创造了一些具有优良农艺性状的突变材料,为水稻育种提供新的基因资源。插入第1代单本移栽且单本收获,第2代播种1066个家系,在水稻各个生育阶段从中独立筛选得到各类外形突变体66个。经过第三代重复筛选获得包括茎、叶、花和穗变异等各类突变52份。结果表明,外观性状的突变频率为3.4%。

水稻抗白叶枯病T-DNA插入突变体侧翼序列的分离和分析

采用PCR-walking方法对水稻抗白叶枯病突变体G48的侧翼序列进行分析。通过特异性嵌套引物扩增和序列比对分析获得了该突变体T-DNA左、右边界侧翼序列,确定T-DNA插入水稻日本晴第三染色体clone OSJNBa0076E06(AC132215.1)位点上,左、右边界插入位点分别位于该克隆的第93 750、93 824碱基处。PCR-walking方法为T-DNA的侧翼序列分析提供了一种简单、高效的方法。

一个T-DNA插入突变体的分子鉴定及表达分析

突变体在水稻功能基因组研究中具有重要的作用。对水稻OsFCA位点的插入突变体进行了分子鉴定,证实此突变体为纯合突变体,并且发现突变体与野生型植株相比,抽穗期明显延迟。通过RT-PCR结果分析表明,T-DNA插入的突变体植株中OsFCA基因完全不表达。另外,在短日照条件下,对水稻成花相关的2个重要基因Hd1和Hd3a的RT-PCR分析表明,在野生型植株中,2个基因的表达量都明显高于突变体植株,尤其是在夜间的表达量相差较为明显。说明OsFCA在短日照条件下通过正向调控Hd1和Hd3a的表达促进水稻的开花。

水稻T-DNA插入突变体库的构建及突变类型的分析

利用农杆菌介导的转化系统转化中花 11成熟胚愈伤组织 ,获得 14 89个独立转化的T DNA插入再生株系。PCR和Southern杂交的结果表明 ,6 9 8%转化株系被整合了T DNA ,通过Tail PCR也从转化植株中扩增出T DNA侧翼序列。同时对 10 6 6个T1转化株系的抽穗期、株高、单株穗数的调查结果表明 ,不同株系中分离出了突变植株。

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库的构建及致病缺陷突变体筛选

大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)侵染引起的棉花黄萎病是棉花生产上的重要病害之一,而其致病的分子机制尚不清楚,为此,以强致病力落叶型黄萎病菌FGH2为材料,利用农杆菌介导转化技术构建棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库并进行致病缺陷突变体的筛选。当农杆菌与黄萎病菌分生孢子浓度比为250∶1、承载介质为NC膜、乙酰丁香酮浓度400μmol/L、共培养时间48h时,转化效率高达每106个分生孢子产生612.5个转化子。通过采用优化后的转化体系,构建了含1 200个T-DNA插入转化子的棉花黄萎病菌突变体库。利用苗期分生孢子蘸根法测定300个转化子在棉花幼苗上的致病力,获得3个致病力显著降低的突变体181、546、1009,其中546的微菌核形成能力丧失,1009的微菌核形成能力明显下降。黄萎病菌T-DNA插入突变体库的构建,为棉花黄萎病菌致病及微菌核形成机制的研究奠定了基础。

批量筛选水稻T-DNA插入突变体库获得生殖发育相关突变体

针对花器官形态和种子发育突变表型对大型水稻T-DNA插入突变体库进行筛选,获得了大量突变体信息及材料,在9 760个突变体家系中筛选得到177个花器官形态和数量异常的突变家系,突变频率为1.81%;对9 760个家系中的3 432个家系筛选得到179个种子发育缺陷的突变家系,突变频率为5.22%。对所获得的270个突变家系进行了T-DNA插入的阳性检测,阳性率为64.8%。利用公共数据库RMD(Rice MutantDatabase,RMD)给定的侧翼序列,鉴定了其中1个结实率较低的突变体家系,表明其突变表型和T-DNA插入共分离,为深入研究该基因的功能提供了重要的遗传材料。

稻曲病菌T-DNA插入突变体B2510的插入位点分析

以稻曲病菌T-DNA插入突变体库中致病力减弱突变菌株B2510为材料,通过分析T-DNA插入位点的侧翼序列和突变基因,分离出在稻曲病菌致病过程中起作用的基因。通过测定突变菌株B2510的生长速率、产孢能力及致病力发现,与野生型菌株P1相比,B2510田间接种表现为致病性减弱;在MM培养基上生长速率下降,而在PSA和TB3培养基中生长速率与野生型没有显著差异,但丧失产孢能力。Southern杂交显示T-DNA在突变菌株B2510中以双拷贝形式插入,利用TAIL-PCR技术扩增紧邻T-DNA两侧的侧翼序列,经过比对分析发现,T-DNA分别插在基因UV8b_1412的启动子区域和UV8b_1386的下游3′端,且稻曲菌基因组序列均未丢失,T-DNA上只有几个碱基发生变化。半定量RT-PCR分析基因的表达情况,显示两个基因在突变体B2510的表达量较P1均显著下降,推测T-DNA插入位点处的基因与稻曲病菌致病性相关,可能在某一阶段参与调控稻曲病菌在水稻上的致病过程。

外源生长激素对水稻T-DNA插入突变体褐飞虱抗性的影响及其农艺性状测定

【目的】分析外源生长激素对水稻T-DNA插入突变体褐飞虱抗性的影响,并测定其农艺性状,为突变基因介导的抗虫分子机理研究提供理论参考。【方法】以水稻受体中花11(ZH11)及其T-DNA插入突变体CF54为材料,利用三引物PCR鉴定出纯合突变株系,并用乙烯利(ET)、水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)对ZH11及其纯合突变株系进行处理,测定植株上褐飞虱的蜜露分泌量和虫体增重量。对ZH11及其纯合突变株系的株高、穗长、有效穗数、有效分蘖数、每穗实粒数和千粒重等农艺性状进行测定。【结果】从突变体CF54后代中共筛选出10个株系,其中纯合突变株系有2个,分别为CF54-6和CF54-10。经ET、SA和MeJA处理后ZH11及其纯合突变株系CF54-6和CF54-10植株上褐飞虱的虫体增重量和蜜露分泌量较未处理对照显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)下降,但未处理对照间均无显著差异(P>0.05,下同)。经MeJA处理后,纯合突变株系CF54-6和CF54-10植株上褐飞虱的虫体增重量和蜜露分泌量较ZH11显著下降,但经SA和ET处理的纯合突变株系CF54-6和CF54-10植株上褐飞虱的蜜露分泌量和虫体增重量与ZH11无显著差异。纯合突变株系CF54-6和CF54-10的有效分蘖数、有效穗数和千粒重与ZH11无显著差异,但株高、穗长和每穗实粒数显著或极显著高于ZH11。【结论】ET、SA和MeJA 3种外源生长激素均能诱导水稻野生型及其纯合突变株系植株对褐飞虱的取食与生长发育产生抑制作用,尤其是MeJA抑制效果最佳,推测纯合突变株系抗虫性受茉莉酸(JA)信号途径的影响更大。T-DNA插入明显影响水稻植株的农艺性状。

用T-DNA插入突变的方法获得稻瘟病菌致病突变体

利用农杆菌介导转化的方法共得到1 114个稻瘟病菌转化子,经感病大麦和水稻离体叶片接种鉴定获得3个致病缺陷或下降突变体:A1-134、A1-452、和A2-1-8,其中A1-134和A1-452的致病性下降,而A2-1-8突变体的致病性丧失。对这些突变体的分生孢子形态、产孢、附着胞形成等表型分析的结果发现,A1-134突变体的产孢量显著下降,仅为野生菌株Guy11的7.7%,分生孢子为圆球形,无隔膜或只有一个隔膜;A1-452产孢量明显增多,为Guy11的22倍;A2-1-8的分生孢子为长针形,产孢量略有下降;A1-134和A1-452在疏水表面的附着胞形成率与Guy11相近,而A2-1-8则不能形成附着胞。研究结果为进一步鉴定和分离这些突变体的T-DNA标记基因奠定了基础。

甜瓜T-DNA插入突变体的构建

【目的】构建激活标签载体并将其转入甜瓜中,获得甜瓜T-DNA插入突变体,为甜瓜功能基因组学的研究奠定基础。【方法】用PCR法扩增目的 DNA片段,经EcoRI和Sac I顺序酶切,将目的片段连接到p CAMBIA2301载体上,构建含4×35s Enhancer DNA片段的激活标签载体。以甜瓜品种‘伽师’为材料,利用农杆菌介导的转化体系转化甜瓜愈伤组织,获得甜瓜T-DNA插入突变体。【结果】获得4株T0代甜瓜转化幼苗,通过Kan筛选和PCR鉴定甜瓜转化幼苗的DNA中是否含有目的基因,证明其中3株甜瓜转化幼苗为转基因植株。【结论】获得了突变植株,为甜瓜重要性状基因发掘奠定基础。

尖孢镰刀菌T-DNA插入突变体的筛选及插入基因分析

在建立T-DNA插入突变体库的基础上,为筛选出致病力明显下降的突变体并明确其插入位点信息,对突变体的培养表型和致病性差异进行测试,研究结果为进一步阐明尖孢镰刀菌致病分子机制奠定基础。在前期构建的T-DNA插入突变体库中,采用PCR检测筛选了300株T-DNA插入突变体,观察和测定菌落形态、生长速率、产孢量、遗传稳定性等生物学性状,用海棠胚根接种法比较突变体致病力差异,对筛选到的致病力明显减弱的突变体进行插入位点侧翼序列分析及Southern杂交分析。结果显示,283个供试突变体都已插入目的基因,并伴有绿色荧光。将T-DNA插入突变体连续转接培养5代后,在含潮霉素B的培养基上能稳定遗传,且菌落形态和颜色无明显改变;在对283株突变体进行致病性测定中,87.9%的突变菌株致病力减弱,在致病力减弱的突变体中,HS2-520、HS2-1016和HS2-2109几乎丧失了致病性。选取8株致病力明显减弱的突变体进行Southern杂交分析,结果显示,其中6株突变体为单拷贝插入菌株,1株为双拷贝插入菌株。对这8株突变体进行了TAIL-PCR侧翼序列扩增,经公司测序,与野生菌株HS2基因组序列比对后获得12条侧翼序列,明确了其中3条侧翼序列为尖孢镰刀菌序列。获得致病力明显减弱的单拷贝插入突变体6株,明确了其中2株突变体的插入位点侧翼序列信息。

拟南芥β-罗勒烯合成酶基因T-DNA插入突变体的鉴定

β-罗勒烯(β-Ocimene)是一种单萜挥发性有机物,亦是一种重要的植物通讯信号分子。为了进一步研究β-罗勒烯的作用机理,需要获得β-罗勒烯合成酶基因表达沉默的实验材料。根据TAIR网站上公布的β-罗勒烯合成酶信息,从美国拟南芥生物资源中心购买该基因的T-DNA插入突变体材料,运用双引物法对这些突变体进行了T-DNA插入位点的鉴定,获得8株稳定遗传的纯合突变体,该结果为深入研究β-罗勒烯的功能奠定了良好基础。

稻曲病菌突变体B-726生物学性状分析及其T-DNA插入位点侧翼序列的克隆

【目的】分析稻曲病菌T-DNA插入突变体库中致病力减弱突变菌株B-726的生物学性状,分析其T-DNA插入位点的侧翼序列,克隆因外源基因插入被破坏正常表达的基因,为明确该基因在稻曲病菌致病过程中的作用奠定基础,并为稻曲病防治新途径的制定提供理论依据。【方法】通过测定突变菌株B-726生长速率、产孢能力及致病力检测,分析其生物学性状;Southern杂交分析B-726外源基因插入的拷贝数;利用HiTail-PCR获得T-DNA插入位点的侧翼序列;运用RACE-PCR技术,克隆与插入位点毗邻的基因全长;用半定量RT-PCR分析该基因表达情况。【结果】突变菌株B-726与野生菌株P1相比致病力极显著下降,产孢能力、生长速率显著下降。Southern杂交结果显示T-DNA在菌株B-726中以单拷贝形式插入。经过序列分析发现,T-DNA插入在1个命名为Uvt-726上游344 bp处,半定量PCR结果表明,Uvt-726在B-726表达量较P1显著下降。【结论】克隆了1个可能与稻曲病菌致病力相关的基因,推断该基因在稻曲病菌致病过程中起着重要的作用。

拟南芥atcwinv1基因T-DNA插入纯合突变体PCR鉴定及表型观察

以拟南芥atcwinv1基因T-DNA插入纯合突变体和野生型植株为材料,比较研究了2种基因型植株在营养期和生殖期的形态差异。结果表明:拟南芥atcwinv1基因T-DNA插入纯合突变体(简称突变体)较野生型萌发率平均下降5.88个百分点;突变体在44 d抽薹,较野生型延后4 d;分支数平均4支,较野生型下降20.84%;果荚开裂时间6 d左右,较野生型延长2 d;单株果荚数平均62.27个,较野生型降低11.00%;单株果荚种粒数平均45.87粒,较野生型降低21.46%;突变体的单果荚长度平均14.52 cm,较野生型降低10.24%;单株果质量平均50.83 mg,较野生型降低23.70%。拟南芥突变体在营养生长时期的株高平均10.44 cm,较野生型下降21.03%;主根长平均7.62 cm,较野生型下降14.96%;单株莲座叶面积平均3.16 cm2,较野生型下降13.90%;单株地上部分鲜质量平均81.81 mg,较野生型下降11.11%;单株根鲜质量平均6.21 mg,较野生型下降17.64%;单株地上部分干质量平均6.17 mg,较野生型下降15.60%;单株根干质量平均0.55 mg,较野生型下降6.78%。拟南芥突变体在生殖生长时期的株高平均18.78 cm,较野生型增加4.22%;主根长平均16.48 cm,较野生型下降5.88%;单株莲座叶面积平均6.80 cm2,较野生型下降6.21%;单株地上部分鲜质量平均129.85 mg,较野生型下降9.69%;单株根鲜质量平均9.97 mg,较野生型下降13.23%;单株地上部分干质量平均9.22 mg,较野生型下降4.16%;单株根干质量平均0.70 mg,较野生型下降6.67%。以上研究结果表明,atcwinv1基因T-DNA插入突变影响了拟南芥植株正常的生长发育。

哈茨木霉突变体T-DNA插入位点侧翼序列的克隆及其插入序列分析

利用分子生物学技术扩增T-DNA插入突变体中T-DNA侧翼未知序列是克隆突变相关基因、研究T-DNA整合方式的基础,TAIL-PCR是扩增已知序列侧翼未知序列的有效方法,本研究根据哈茨木霉的基因组特点,引用和设计了12条随机AD引物,用这些引物分别与3条右边界嵌套特异引物进行组合对哈茨木霉突变子的T-DNA侧翼未知序列进行扩增,发现不同的随机引物的扩增效率差异很大,以AD5的扩增效率最高,能扩增出80%的T-DNA插入位点的侧翼序列。随机挑取哈茨木霉T-DNA插入突变子52个,选用引物AD5对T-DNA插入位点的侧翼序列进行TAIL-PCR扩增并分析扩增序列发现,在获得的42条侧翼序列中7条只含有质粒序列、33条对应着单一的侧翼序列T-DNA、另外2条序列相同。34条T-DNA侧翼边界序列中13条保存着完整的右边界序列,21条T-DNA边界序列存在一定程度的缺失现象,说明农杆菌转化哈茨木霉的过程中T-DNA右边界存在一定程度的剪切。该研究的进行对明确农杆菌介导的木霉遗传转化过程中T-DNA的整合方式具有一定意义,为研究农杆菌转化木霉的机理奠定了实验基础。研究也精细确定了33个不同突变株的T-DNA插入位置,为后续的基因功能研究奠定基础。

稻瘟菌T-DNA插入所致Pi9致病突变体的获得

利用自建稻瘟菌菌株FJ95054B T-DNA插入突变体库,筛选获得2个对水稻品种P i9致病的突变体P i9-2-8T940017401和P i9-1-2 T940032801.以T-DNA侧翼序列为探针筛选该菌株的BAC文库,得到阳性BAC克隆.

水稻穂顶部颖花退化T-DNA插入突变体的分子鉴定及表型特征分析

水稻穗部是重要的农艺性状之一,穂顶部颖花退化会导致水稻产量大幅下降。本研究对水稻穗退化T-DNA突变体进行分子鉴定和表型分析,旨在进一步探明水稻穗发育的调控机制。我们从水稻突变体库POSTECH RISD(Rice T-DNA Insertion Sequence Database)中筛选到了3个T-DNA插入突变体,paa1、paa2和paa3。这些突变体中T-DNA分别插入到水稻穂顶部颖花退化候选基因LOCOs04g56160的第1个内含子、第8个外显子和3′端非翻译区。分别在T-DNA插入位点两侧水稻基因组和T-DNA片段上共设计3条引物,利用PCR方法鉴定出paa1、paa2和paa3突变纯合体与杂合体。3个突变杂合体自交后代(T3)植株表型与基因型共分离分析结果显示,paa1及paa2植株的穗顶部颖花退化表型与基因型相吻合,而paa3植株的颖花发育正常。paa2与PAA-Hwa(LOCOs04g56160基因点突变体,表型为穗顶部颖花退化)杂交,F1代植株表现为穂顶部颖花退化。农艺性状调查结果表明,paa1及paa2与对照品种相比在株高、穗长、单株有效分蘖数等所有农艺性状上存在显著差异,然而paa3仅在部分农艺性状上表现差异。以上结果表明paa1和paa2为穗顶部颖花退化T-DNA插入突变体,LOCOs04g56160为水稻穗顶部颖花退化调控基因,该结果为水稻穗发育研究奠定了理论基础。

稻瘟病菌突变体Y34-0453的表型分析和T-DNA插入位点的定位

对稻瘟病菌T-DNA插入突变体Y34-0453的表型分析,发现其菌落黄化,气生菌丝减少,产孢量增加,不能侵染正常的感病水稻品种,但可以侵染具有微伤口的水稻叶片,分生孢子接种洋葱皮没有形成侵染钉。初步认为是该突变体附着胞不能正常分化,从而不能正常产生侵染钉致使致病力丧失。通过DW-ACP-PCR,获得了T-DNA插入的侧翼序列。测序并进行比对的结果表明,T-DNA插入在Ⅱ号染色体的5.184超级重叠群(Supercontig5.184)中的未知蛋白编码基因(MGG02065.5)下游1773bp处,T-DNA插入位点处可能有个远程调控元件。