水稻OsAPX1基因在烟草中的表达及其抗盐性研究

本研究采用RT-PCR方法克隆得到水稻细胞质抗坏血酸过氧化物酶(OsAPX1)基因全长cDNA(基因登录号:D45423);将该基因构建二元植物表达载体pBI121-OsAPX1;用农杆菌EHA105侵染介导烟草叶盘转化法转基因,获得转基因植株,PCR鉴定遗传转化的烟草植株成功地整合了水稻OsAPX1基因;Northern blot鉴定结果表明转基因T1代植株Ta在mRNA转录水平上表达;对Ta株系进行Kana抗性鉴定,表明转基因T2代株系有抗性;对T2代株系做NaCl、NaHCO3、Na2CO3抗盐性鉴定,结果表明与对照相比表现出转基因植株抗(耐)性提高;取T2代植株的叶片在不同浓度H2O2处理下,抗H2O2毒害的能力显著强于对照,转基因植物的抗性有所提高,有望在抗盐碱性育种上应用。

“植物细胞内pH调控系统”是适应环境逆境的一个耐性机制?

本研究把“植物细胞内 pH调控系统”与植物抗逆性的关系作为研究对象 ,并探讨了参与植物细胞内pH调控相关的基因在碳酸盐 (Na2 CO3,NaHCO3)等逆境下的表达特性 ,其结果表明 :NADP苹果酸酶(NADP MalicEnzyme,NADP ME)基因、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PhosphoenolpyruvateCarboxylase,PEP Case)基因 ,还有细胞膜H+ ATPase (plasmamembraneH+ ATPase ,P H+ ATPase)基因、液泡膜H+ AT Pase (vacuolarmembranceH+ ATPase ,V H+ ATPase)基因、液泡膜H+ PPase (vacuolarmembranceH+ PPase ,V H+ Ppase)基因等的表达与NaCl逆境、碳酸盐逆境、外界环境 pH逆境有应答关系 ,显示了这些基因在逆境下的表达有被强化的趋势。通过对逆境胁迫后植物根活体切片进行的pH变化趋势的观察 ,结果表明 :植物根细胞在组织学水平上 pH有明显的变化。在逆境下水稻根的组织学水平的观察 ,暗示了根组织有被酸性化的趋势 ,从而我们推测在逆境胁迫下细胞内 pH发生了改变 ,不正常的细胞内 pH会抑制细胞的生长发育 ,使植物受害。由此 ,我们提出细胞内 pH调控系统是植物在长期的进化过程中获得的抗逆机制。在逆境下强化“细胞内pH调控系统”的调控能力能够提高植物的抗性。

水稻质膜H^+-ATPase基因对拟南芥遗传转化及其抗盐性分析

RT-PCR扩增得水稻质膜H+-ATPase全长cDNA(PM-H+-ATPase),构建了植物表达载体获得质粒pBI121-PM-H+-ATPase,农杆菌介导、真空渗入法转化PM-H+-ATPase基因入拟南芥,得35株T1代卡那抗性植株。抗性植株PCR分析表明,抗性植株整合了目的基因。Northern杂交分析进一步表明T3代转基因拟南芥表达了目的基因。抗盐(NaHCO3和NaCl)性分析表明:转基因植株的耐盐能力明显高于野生型;盐碱胁迫下转基因植株开花优先于野生型植株。

水稻可溶性糖蛋白的纯化与鉴定研究

从水稻鲜叶中提取总蛋白,对总蛋白中的蛋白质含量进行了测定;通过硫酸铵沉淀将总蛋白提取液进行分级,从而达到了总蛋白细分和放量的目的。四级份的分级蛋白分别通过ConA-Sepharose 4B亲和层析进行糖蛋白纯化,按吸收峰收集的各级糖蛋白混合物进行冷冻干燥,得到干粉;结合PAS法染色和考马斯亮蓝R-250染色对四级份的糖蛋白样品鉴定,在其中3个级份中均检测出糖蛋白;由于感度的差异,按考马斯亮蓝R-250染色可检测出近30种糖蛋白(包括部分糖肽),按PAS法染色可检测到7种糖蛋白;对3种含量较高的糖蛋白进行了胶上纯化,3种糖蛋白的PAS法染色均证实了3种样品为单一的糖蛋白或者糖肽,分别命名为RG1、RG2和RG3。

拟南芥硫氧还蛋白M1型基因(AtTRX m1)与环境逆境之间的关系

硫氧还蛋白家族是约12 kD的小分子蛋白质,含有高度保守的活性反应位点WCG/PPC,催化硫醇—二硫键相互交换,调节细胞内的氧化还原作用。在本研究中,通过RT-PCR法获得目的基因拟南芥硫氧还蛋白M1型基因 (AtTRX m1, GenBank Accession No. At1g03680)。通过Northern杂交分析拟南芥悬浮细胞系在 100 mmol/L NaCl、10mmol/L NaHCO3、50μmol/L ABA、10mmol/L H2O2 等逆境处理下mRNA表达水平的变化和硫氧还蛋白 M1 型转基因植株对NaCl、NaHCO3盐及ABA逆境的抗性分析,表明硫氧还蛋白M1型基因与生物环境胁迫有一定的相关性,尤其是氧化胁迫,能够增强植物对逆境的耐受力。从而为进一步研究硫氧还蛋白基因家族与逆境之间的相关作用奠定了基础。

水稻碳酸酐酶基因5’端启动子不同区域对基因表达调控的研究

根据水稻碳酸酐酶基因5'端序列,从4处不同位置设计上游引物,在碳酸酐酶基因ATG前0位点处设计下游引物。通过PCR扩增基因5'端1600bp、964bp、585bp、313bp片段,将以上目的片段克隆到以GUS为报告基因的植物表达载体pBI121上,通过农杆菌介导法转化烟草。转化植株GUS活性检测结果,发现-1600～0bp片段启动GUS在烟草的叶、茎中有GUS活性,而其余3段区域(-964～0bp,-585～0bp,-313～0bp)未检测出GUS活性,这些暗示了-1600～0bp启动子区域在控制基因表达时,具有在叶、茎中表达,在根中不表达的组织特异性。

水稻CAT与逆境应答关系及酶活性分析

过氧化氢酶(catalase,CAT)是一种四聚体血红素酶,主要存在于过氧化物酶体与乙醛酸循环体及相关细胞区域内。水稻中含有CAT1、CAT2和CAT3三种主要同工酶。它们在各组织不同的发育阶段,发挥着重要作用。在本研究解析了水稻过氧化氢酶同工酶基因在NaCl、NaHCO3、Na2CO3、PEG6000、H2O2、低温等逆境处理下mRNA表达特性。结果表明在不同的逆境下过氧化氢酶同工酶在表达上存在差异性。同时利用蛋白表达系统,对水稻过氧化氢酶CAT1和CAT3蛋白进行了纯化实验,对纯化的蛋白的酶活性分析的结果表明,CAT1和CAT3的酶活性没有十分显著的差别。

逆境下水稻(Dryza sativa L.)rHsp90基因的克隆及功能分析

本研究中,利用差异显示法,在碳酸盐逆境下,从水稻(OryzasativaL.)根的cDNA文库中克隆得到了水稻热激蛋白90基因(rHsp90,GenBankAccessionNo.AB037681)。Northern杂交结果表明,在水稻根中,rHsp90基因的转录水平在包括盐(NaCl,NaHCO3和Na2CO3),PEG,高pH(pH8.0和pH11.0)以及热激(50℃)逆境下,都受到了不同程度的诱导。同时,适量表达rHsp90基因的酵母(Saccharomycescerevisiae)在各种盐逆境以及热激逆境中,生长状态要好于对照。对转水稻rHsp90基因烟草的抗盐(NaCl,NaHCO3)分析表明,转基因烟草的生长势要好于野生型烟草。通过以上研究表明,水稻rHsp90基因与逆境之间具有一定的应答关系,并在植物适应环境逆境过程中起着重要的作用。

苜蓿愈伤组织高频再生遗传和转化体系的建立

本研究以MS为基本培养基,在不同浓度的2,4-D与6-BA联合使用的诱导培养基上,以苜蓿子叶为外植体,诱导愈伤组织,诱导率为55%～90.6%,其中2mg/L2,4-D+1mg/L6-BA诱导率最高,达90.6%;浅黄色至淡绿色的愈伤组织在MS+2mg/LKT+0.15mg/L6-BA+0.3mg/LNAA分化培养基的分化率最高并且植株颜色深绿。丛生芽在1/2MS+2mg/L酵母提取物的生根培养基上再生成完整的苜蓿植株。以建立的苜蓿高频再生体系为基础,愈伤组织为转化的受体,用根癌农杆菌介导苜蓿,利用GUS组织化学染色法,研究影响遗传转化的若干因素,获得了100株转基因植株。乙酰丁香酮的浓度为100!mol/L,菌液浓度OD600为0.3～0.5,最佳的侵染时间为15min,共培养时间为4d,卡那霉素浓度为50mg/L时转化频率最合适。最高转化频率可达80%,Kana抗性植株Northernblotting检测表明,目的基因已整合进苜蓿基因组中。建立了苜蓿快速有效的遗传转化体系,为获得其它基因转化苜蓿,奠定基础。