转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号,经PCR、Southern和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性,各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似,在2.1～10.5U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y=–3.774x+57.083,r=0.989**)。在NaCl和PEG胁迫下,转基因植株生长正常,株高比对照提高0.41～1.00cm,单株重量比对照增加10%～35%,说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。

三角叶滨藜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的克隆及序列分析

以藜科植物山菠菜甜菜碱醛脱氢酶 (BADH)基因的保守区设计引物 ,通过RT PCR技术 ,从三角叶滨藜cDNA中分离了两个BADH基因片段BADH3 和BADH5,并利用巢式PCR、cRACE以及 3′ RACE获得全长BADH3 。测序结果表明 ,BADH3 和BADH5之间的核苷酸同源性为 81 % ,其推测的氨基酸序列同源性 80 %。全长BADH3 核苷酸序列长 1 81 5bp ,79～ 1 5 78bp为一个开放阅读框架 ,推测的氨基酸序列全长 5 0 0个氨基酸残基 ,相对分子质量为 5 4 70 0 ,pI为 5 5。其核苷酸序列和推测的氨基酸序列与山菠菜同源性分别为 95 %和 93%。由三角叶滨藜 3′端部分BADH基因的克隆gBADH1 和gBADH2 推测的外显子序列分别与BADH5和BADH3 完全一致 ,且gBADH1 和gBADH2 的内含子插入位置和大小有较大差异。表明三角叶滨藜BADH基因是一个多基因家族 ,至少存在

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为D lBADH1和D lBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。D lBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;D lBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C)。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。

梭梭甜菜碱醛脱氢酶基因克隆及序列分析

采用RT-PCR、RACE等方法从超旱生、耐盐植物梭梭(Haloxylon ammodendron)中扩增出BADH基因的cDNA序列(命名为HaBADH),其开放阅读框为1 503 bp,推测的氨基酸序列全长为500个氨基酸残基,并含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C)。其核苷酸序列与藜科几种盐生植物如盐爪爪(Kalidium foliatum)、中亚滨藜(Atriplex centralasiatica)、三角叶滨藜(Atriplex triangu-laris)、菠菜(Spinacia oleracea)、山菠菜(Atriplex hortensis)和甜菜(Beta vulgaris)等的相似性均在85%以上,推导编码蛋白的氨基酸序列一致性均在87%以上,表明BADH基因在藜科植物中是一种比较保守的基因。研究结果为进一步从分子水平探明梭梭的抗旱、耐盐机制,挖掘并利用植物抗逆基因奠定基础。

转甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草抗旱及耐盐性

将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因与组成型启动子CaMV35S启动子融合,构建了植物表达质粒pBIBB。通过根癌农杆菌介导将BADH基因导入烟草,经PCR、Southern杂交、Northern杂交证明BADH基因已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定转基因植株叶片中甜菜碱醛脱氢酶活性,结果显示对照植株没有BADH酶活性,转基因植株的各个株系间甜菜碱醛脱氢酶比活力差异较大,范围在0.1～1.0Umg-1间。转BADH基因的烟草在盐胁迫和聚乙二醇(PEG)胁迫条件下生长状态良好,生长势强于未转基因植株,说明BADH基因能在异源植物中正常翻译、表达和用于植物抗旱、耐盐基因工程的研究。

一种简便的获得无标记耐盐转基因水稻植株的NaCl有效筛选浓度选择法

以4个粳稻品种(日本晴、秀水11、武运粳7号、中花11)为材料,研究发现,在含NaCl的NB培养基上,NaCl对水稻种子发芽的抑制率与对成熟胚愈伤组织生长的抑制率之间呈线性正相关。水稻种子发芽抑制率达50%左右时的NaCl浓度与愈伤组织生长抑制率达80%左右时的NaCl浓度一致,可以作为耐盐基因转化水稻时NaCl有效筛选浓度的重要参考。由此获得日本晴、武运粳7号和中花11NaCl有效筛选浓度为200mmol/L,秀水11NaCl有效筛选浓度为250mmol/L。采用上述浓度的NaCl对BADH基因转化的日本晴和秀水11愈伤组织进行筛选,成功获得了无标记基因的转基因水稻植株,转化率分别达到38.9%和32.0%。建立的NaCl筛选浓度确定法通过测定NaCl对水稻种子的发芽抑制率来确定水稻耐盐基因转化时合适的NaCl筛选浓度,操作简便,实验周期短,无需其他抗性标记基因。

耐盐柳树BADH基因克隆及表达分析

根据毛果杨(Populus trichocarpa)甜菜碱醛脱氢酶BADH基因设计了1对引物,采用同源克隆法从耐盐柳树(Salix)L0911中扩增出BADH基因的1个开放阅读框架,其核甘酸序列全长1 539 bp,推测的氨基酸序列全长为512个氨基酸残基。该氨基酸序列与毛果杨PtBADH2、胡杨PeBADH2编码的同源性分别为95.83%、95.03%,与水稻的同源性为71.68%。说明BADH基因相对保守。实时荧光定量PCR(Real-time PCR)分析结果表明L0911BADH基因的表达是受盐胁迫诱导的,说明BADH基因与盐胁迫存在紧密关联。

转BADH基因山苜3号(SLM07)紫花苜蓿新品种选育

通过农杆菌介导法将BADH基因成功导入中苜1号紫花苜蓿基因组中,以生长习性、花色、生物量、抗逆性等性状特征为选育目标,选育出了符合既定目标的耐盐苜蓿,定名为山苜3号（SLM07）（Medicago sativa L.cv.Shanmu No.3）。通过品比试验、区域试验和生产试验表明,在不同含盐量地区其产草量明显高于中苜1号,生产试验的干草增产率为16.22%~21.52%,为我国耐盐牧草生产提供了新的种质资源。

转甜菜碱醛脱氢酶基因水稻种子萌发和苗期耐盐性的研究

用0.0、3.0、5.0 g/L NaC l对2个转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻51-22、52-7与受体亲本中花8进行萌发期盐胁迫试验。结果表明,盐胁迫下转基因材料受抑程度小于受体亲本,尤以52-7表现明显。用0.0、3.0、5.0 g/L NaC l对51-22、52-7和中花8在幼苗期进行14 d盐胁迫试验。结果表明,低盐胁迫时幼苗受盐害较小,高盐胁迫时转基因材料耐盐性优于受体亲本;在盐胁迫7 d后,转基因材料体内脯氨酸含量明显高于受体亲本,同一品种随盐度增大,脯氨酸含量升高。

植物甜菜碱醛脱氢酶基因研究进展

对近年来植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的研究现状进行了系统分析。对目前已分离到的10个不同种植物BADH基因的序列分析发现:该基因编码区序列趋于保守;在不同物种间存在拷贝数不同的差异;其表达也存在转录或转录后水平的差异,具有组织特异性、组成型和诱导型的不同表达类型;氨基酸序列同源性反映的种间关系与这些种的系统分类位置一致,表明该基因的进化与植物的系统进化间具有密切关系。此外,还对信号肽区域、外显子剪切位点以及BADH定位的变化等进行了分析。

植物甜菜碱合成酶的分子生物学和基因工程

甜菜碱是一种非毒性的渗透调节剂。多种高等植物在盐碱或缺水的环境下在细胞中积累甜菜碱 ,以维持细胞的正常膨压。甜菜碱的积累使得许多代谢中的重要酶类在渗透胁迫下能保持活性。在植物中甜菜碱由胆碱经两步氧化得到 ,催化第一步反应的酶是胆碱单加氧酶 (CMO) ,催化第二步反应的酶是甜菜碱醛脱氢酶 (BADH)。本文综述了这两种酶的分子生物学及基因工程研究的最新进展 。

转甜菜碱醛脱氢酶基因水稻的获得及其耐盐性研究

利用农杆菌介导法和基因枪法将来源于山菠菜的甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)转入水稻基因组,并获得了具有一定耐盐性状的转基因植株,在0.5%NaCl盐浓度下生长良好,同时对Kan和G418的筛选效果及两种转化方法进行了比较.

茶树甜菜碱醛脱氢酶基因(CsBADH1)的全长cDNA克隆与表达分析

甜菜碱是一种能在逆境下大量积累的无毒性渗透相溶物质,而甜菜碱醛脱氢酶(BADH)是甜菜碱合成途径中的关键酶之一。本实验采用SMART-RACE技术获得了茶树甜菜碱醛脱氢酶基因的全长cDNA序列,命名为CsBADH1(GenBank登陆号:JX050145),并对其进行相关的生物信息学分析。结果表明:CsBADH1的cDNA序列全长1 972 bp,其开放阅读框(ORF)为1 518 bp,编码505个氨基酸,预测分子量为54.8 kD,理论等电点(PI)为5.652,是疏水性很强的蛋白,且具有BADH基因典型的高度保守十肽基序(VTLELGGKSP)和与醛脱氢酶(ALDHs)功能有关的半胱氨酸残基(C)。系统进化树分析表明,茶树BADH氨基酸序列与人参(Panax ginseng)的亲缘关系最近,相似度达87%,其余相似性也大部分在80%以上。实时荧光定量PCR分析结果显示:该基因在经历一定时间的冷驯化后表达量升高,说明CsBADH1基因可能参与茶树的冷驯化作用。

转BADH基因大豆对盐碱土壤氮素转化的影响

以转甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase)基因(BADH)大豆、非转基因亲本‘黑农35’、野生大豆、当地栽培种‘抗线王’、耐盐碱性较差品种‘合丰50’等5种大豆品种为材料,在典型盐碱土封闭种植,于大豆苗期、花荚期、鼓粒期和成熟期取根际土,采用经典方法测定氮素转化过程相关的细菌数量、生化功能及速效氮含量等指标的动态变化,为揭示转BADH基因大豆对土壤氮素转化的影响机制提供理论支持。结果表明:与非转基因亲本相比,转BADH基因大豆对苗期和花荚期根际土壤固氮菌数量有促进作用,但抑制苗期和花荚期根际土壤氨化细菌数量,对硝化细菌数量无显著性影响;显著促进成熟期大豆根际土壤固氮作用强度,对大豆苗期、花荚期和鼓粒期根际土壤氨化作用强度有显著抑制作用,显著促进各生育时期硝化作用强度;转BADH基因大豆苗期和花荚期根际土壤铵态氮含量显著降低,对鼓粒期根际土壤铵态氮含量无显著性影响,成熟期根际土壤铵态氮含量显著增高,大豆苗期、鼓粒期和成熟期根际土壤硝态氮含量显著升高,花荚期根际硝态氮含量显著降低。研究结果说明,转BADH基因大豆通过调节苗期、花期根际土壤氮素转化功能菌数量和生化过程强度进而影响氮素转化。

转麻疯树甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草耐盐性

【目的】研究麻疯树甜菜碱醛脱氢酶(JcBD1)的功能。【方法】通过RT-PCR和RACE的方法从麻疯树中克隆甜菜碱醛脱氢酶基因(JcBD1)的全长cDNA序列。将从麻疯树中克隆的JcBD1 cDNA与CaMV 35S组成型启动子融合,构建植物表达载体pBI-JB,利用根癌农杆菌介导转入烟草。对获得抗性的植株用PCR、RT-PCR及Western杂交检测分析,同时测定转基因烟草植株的电导率、JcBD1酶活性及抗盐性等特性。【结果】由JcBD1 cDNA序列推测的JcBD1氨基酸序列与已知的BADH具有很高的同源性,包括BADH家族绝对保守区域十肽"VSMELGGKSP"和半胱氨酸残基。这两部分区域在甜菜碱醛脱氢酶底物特异性结合过程中起着重要作用,与酶的催化活性有关。PCR及RT-PCR检测证明外源JcBD1已整合到烟草基因组中并成功表达,转化率为56.7%。转基因植株的电导率明显低于未转基因植株。盐胁迫处理后,在转基因植株的蛋白提取样中能检测到Western杂交信号,而在未转基因植株中没有检测到杂交信号;转基因植株的蛋白提取样中能检测到甜菜碱醛脱氢酶活性,而对照没有活性,表明JcBD1在转基因植株中得到了表达。转JcBD1烟草在盐胁迫下,生长势明显强于未转基因植株。【结论】JcBD1能在异源植物中正常翻译、表达;JcBD1是盐害胁迫相关的重要基因。

三角叶滨藜甜菜碱醛脱氢酶基因克隆及植物表达载体的构建

通过RT PCR技术从盐生植物三角叶滨藜总RNA中,扩增并克隆了BADH68基因。该基因全序列显示,核苷酸序列长1520bp,12～1515bp为1个开放阅读框架,推测的氨基酸序列全长为500个氨基酸残基,其核苷酸序列与菠菜和山菠菜同源性分别为89%和95%。利用BamHI和SacI酶切位点将BADH68基因连接到pCAMBI A2301的多克隆位点,并把35S启动子和nos终止子分别连接到BADH基因的上游和下游的多克隆位点上,获重组植物表达质粒pCAMATBADH682,并转入根癌农杆菌LBA4404中,获LBA4404(pCBAMATBADH682)菌种。

转BADH基因烟草的光系统Ⅱ和呼吸酶活性变化

测定了导入甜菜碱醛脱氢酶（ＢＡＤＨ） 基因烟草（ Ｎｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍ Ｌ．） 植株的叶绿素荧光诱导瞬变特性、呼吸酶和光呼吸酶的活性，并与亲本植株比较。结果表明，转基因植株的Ｆｖ／Ｆｏ 、Ｆｖ／Ｆｍ 和Ｆｄ／Ｆｓ 没有明显的变化；三羧酸循环中的苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性略有增加；末端氧化的细胞色素氧化酶活性明显提高；光呼吸途径中的羟基丙酮酸还原酶、乙醇酸氧化酶和过氧化氢酶活性明显提高。对这些变化的可能意义进行了讨论。

红树植物白骨壤甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆与功能研究

甜菜碱在植物体内以胆碱为底物,经两步酶催化反应合成,其中催化第二步反应的是甜菜碱醛脱氢酶(Betaine A l-dehyde Dehydrogenase,BADH).为研究甜菜碱醛脱氢酶基因在酵母中是否具有生物学功能,通过PCR-RACE技术从红树植物白骨壤(Avicennia marina)中分离得到BADH基因,将其转入酿酒酵母AH109中.通过对重组酵母生长曲线的测定,发现重组酵母对NaC l的耐受度由转化前的9%提高到14%,表明白骨壤BADH基因在酵母中能得到有效表达出具生物学活性的蛋白质.

甜菜碱醛脱氢酶基因在大肠杆菌中的表达、纯化及功能性鉴定

为转BADH基因玉米品系Western杂交等蛋白水平检测做前期准备,对辽宁碱蓬中的甜菜碱脱氢酶基因(BADH)进行原核表达、纯化及功能性鉴定。通过构建含有BADH基因的原核表达载体转化至大肠杆菌BL21中,诱导其进行原核表达,并对表达产物进行Ni-NTA柱亲和层析纯化分析。所构建pET28a-BADH原核表达载体经PCR和双酶切鉴定及测序分析与预期结果一致;SDS-PAGE结果显示表达产物约50.5 kD,且为可溶性;生物功能性鉴定BADH蛋白的表达使受体细胞在高盐条件下的抗性有显著提高。

甘蓝型油菜甜菜碱醛脱氢酶基因(BnBADH-1)的克隆与真核表达载体的构建

根据已知的拟南芥甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH1)序列设计特异性引物,利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜中克隆出油菜甜菜碱醛脱氢酶基因(BnBADH-1)全长。测序和分析结果表明,BnBADH-1的cDNA全长1506bp,编码一个包含501个氨基酸残基、分子量为55kD、等电点(pI)为5.16的假定蛋白质;核酸序列和氨基酸序列与拟南芥的同源性分别为90.24%和93.41%。利用片段两端的粘性末端酶切位点BamHⅠ和SacⅠ将cDNA片段连接在真核表达载体pBI121上;PCR鉴定表明,过量表达载体pBI121-BnBADH-1已成功构建,为下一步的基因功能分析做好了准备。