雪花莲凝集素基因转化小麦及转基因小麦抗蚜性的研究

雪花莲凝集素对具有刺吸式口器的同翅目害虫具有毒杀作用。用基因枪法将 1个新的雪花莲凝集素 (GNA)基因转入普通春小麦品种中 60 63 4和生产上正在推广的冬小麦高产品种———豫麦 66中 ,分别获得了转基因小麦植株。抗蚜实验证明 ,转化gna基因的小麦植株对我国北方冬麦区的主要麦蚜———麦长管蚜和禾谷缢管蚜的抗性效果不尽相同。对禾谷缢管蚜 ,在接种当代即表现出明显的毒杀作用。对麦长管蚜 ,则表现为虫体发育减缓并且降低了其所生产的若蚜成活率。在自然放养条件下 。

转雪花莲外源凝集素基因烟草对桃蚜的抑制作用

将编码雪花莲外源凝集素成熟蛋白的ｃＤＮＡＧＮＡ１２和其前体蛋白ｃＤＮＡＧＮＡ３４插入到二元载体ｐＢｉｎ４３８的双倍增强子ＣａＭＶ３５Ｓ启动子或二元载体ｐＢｃｏｐ１的ＣｏＹＭＶ启动子下游，分别构建成植物表达载体ｐＢＧｎａ１２、ｐＢＧｎａ３４、ｐＢＣＧｎａ１２和ｐＢＣＧｎａ３４。土壤农杆菌介导的转化再生植株的ＰＣＲ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ分析表明，ＧＮＡ基因已整合到烟草ＤＮＡ中。Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ分析发现ｐＢＧｎａ３４和ｐＢＣＧｎａ３４的转基因植株能有效地表达外源ＧＮＡ，表达量约占可溶性总蛋白的００８％～０１５％，并且前体蛋白基因编码的蛋白在植物体内进行了正确的加工；而ｐＢＧｎａ１２和ｐＢＣＧｎａ１２的植株几乎检测不到外源ＧＮＡ的表达。有效表达外源ＧＮＡ的ｐＢＧｎａ３４和ｐＢＣＧｎａ３４的转基因植株具有较强的抗蚜活性，平均能够抑制桃蚜（Ｍｙｚｕｓｐｅｒｓｉｃａｅ）４５％～６０％蚜口密度，有的高达９０％以上。在转基因烟草中含双倍增强子的ＣａＭＶ３５Ｓ启动子与韧皮部特异表达的ＣｏＹＭＶ启动子介导ＧＮＡ基因表达具有相似的强度，但它们的抗蚜活性存在差异。

雪花莲外源凝集素基因的克隆及序列分析

外源凝集素(lectin)是自然界中广泛分布的一组蛋白质,在多种生物中均有发现。外源凝集素为一类能特异地识别并可逆结合糖类复合物的糖基部分而不改变被识别糖基的共价结构的非免疫性蛋白。它对植物有很重要的生理作用。例如保护功能,在植物生长的各个阶段以不同的方式保护植物免于害虫的侵害;作为储藏蛋白,在植物发芽和幼苗生长阶段,裂解的外源凝集素为其提供氨基酸;外源凝集素还可能参与细胞间的识别,如在植物建立共生关系中,根部的外源凝集素可能是宿主特异性的重要决定因素。

GNA成熟蛋白基因亚克隆及其原核表达载体构建

雪花莲外源凝集素 (GNA)对刺吸式昆虫和某些咀嚼式昆虫以及多种线虫均有毒性。从含GNA前体蛋白基因的质粒中亚克隆出GNA的成熟蛋白基因MGNA ,将MGNA基因插入大肠杆菌表达载体pET2 2b的不同位点 ,再经测序验证 ,得到了三种不同表达形式的GNA原核表达载体 :2 2bG1 (分泌型融合GNA蛋白 )、2 2bG2 (包涵体型GNA蛋白 )、2 2bG3(分泌型天然GNA蛋白 ) ,这为进一步在大肠杆菌中表达GNA和将GNA制成生物农药奠定了基础。

国槐转雪花莲凝集素基因及抗蚜性

通过农杆菌介导法将雪花莲外源凝集素基因(gna)导入国槐叶片,获得转基因再生植株,经卡那霉素抗性筛选,PCR和Southern blot检测证实,gna基因已经整合进入国槐基因组中。凝血活性检测表明,大部分转基因植株表现出一定的凝血活性,对照未转化植株的凝血活性很低。室内离体叶片虫试试验进一步证明,转基因植株较非转基因植株有一定的抗蚜虫能力。

菊芋块茎发育期凝集素基因的鉴定和表达分析

凝集素是生物中普遍存在的一类糖结合蛋白,通过特异识别不同糖基而介导多种生物过程。本研究以‘南菊芋1号’为研究材料,克隆并鉴定了12个凝集素基因。利用生物信息学分析这些基因编码蛋白的性质表明:等电点为4.96~5.23,偏酸性;依据其特异性糖基结合域归为三类:8个属于木菠萝家族(JRL),2个属于雪花莲家族(GNA),2个属于卫欧矛家族(EUL);其二级结构主要为无规则卷曲,三级结构主要构象成分为β片层。基于转录组数据分析表明,根中HtJRL4/HtGNA2、茎中HtJRL3、叶中HtJRL1、初始块茎中HtEUL1/HtEUL2/HtGNA2和成熟块茎中HtJRL6的表达更为丰富。RT-qPCR分析显示,多数菊芋凝集素基因在块茎发育的中期和/或后期表达丰度显著高于前期,但各自又呈现较大的变化差异,推测其可能作为块茎的贮藏蛋白或参与信号转导和胁迫感知。本研究结果将为后续深入研究凝集素功能和选育优良菊芋品种提供科学基础。