金属硫蛋白突变体的烟草植物高效表达载体探讨

金属硫蛋白通常由α和β两个结构域组成,其中α的结构域构成包括Cd~(2+)和Hg~(2+),小鼠突变体则在大肠杆菌中进行搭建,并获得了转基因植株。为了更好地增强外源基因在烟草中的表达效果,可以在基因起始密码子ATG附近融入适合植物需要的碱基组合AACAATG,这种组合有利于将突变体基因插入具有35S强启动子的植物双元表达载体p GPTVd35S-BAR中,并获得αα突变体的植物双元表达载体。在该次研究中,将采用PCR-Southern和蛋白Dot-blotting检测方法,证明αα突变体可以在烟草中良好地表达。同时,在抗重金属的实验中证明转基因烟草能够在Cd400中良好的生长。     

TaNHX2基因植物表达载体的构建及在烟草中的表达

将TaNHX2基因重组于质粒pBIN438的CaMV 35S启动子下游,构建含TaNHX2基因的植物双元表达载体pBIN438-TaNHX2.采用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tobacum L.),获得含TaNHX2的转基因烟草植株.经PCR、RT-PCR分析表明,TaNHX2基因已整合到烟草中,并且得到表达.耐盐分析表明,外源基因TaNHX2提高了转基因植株的耐盐性.     

水稻OsDTH10基因CRISPR/Cas9编辑突变体的创建及功能分析

为了探究OsDTH10基因在水稻生长发育及开花中的作用,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsDTH10基因进行定向编辑.在OsDTH10基因的第4个外显子处设计sgRNA的靶位点,通过PCR扩增与Os U6SK空载体连接形成OsU6SK-sg RNA融合载体,再将获得的sg RNA和Cas9连接到植物双元载体pCAMBI1300中,得到重组载体pCAMBI1300-CRISPR/Cas9-OsDTH10.利用农杆菌介导的植物转化法得到转基因植株,对其进行鉴定并测序.本研究共获得3个株系8株转基因植株,测序结果显示,2号株系的4株转基因植株由于发生了单碱基的插入,基因测序出现了套峰.田间表型观察发现,2号株系的4株T0代转基因植株抽穗期早于空载体对照,获得的T1代转基因植株抽穗期比对照的提早8 d.这些结果表明,重组载体pCAMBI1300-CRISPR/Cas9-OsDTH10成功实现了对水稻OsDTH10基因的定向编辑.     

一种新型叶绿体表达系统的构建

针对目前的叶绿体转基因技术存在载体构建步骤繁琐耗时的问题,建立了一种新型的不需自带启动子的叶绿体表达系统,选择模式植物烟草叶绿体中的假基因作为外源基因的插入位点.通过基因枪转化法获得4株独立的叶绿体转化植株.此新技术可实现叶绿体载体构建的时间、技术成本最小化,从而促进转基因叶绿体的应用.     

油菜ICE1基因表达载体构建及转化烟草

从油菜中克隆得到了ICE1基因的开放阅读框序列.构建了以CaMV35S为启动子的植物表达载体,经农杆菌介导法转化烟草,获得转基因植株.通过PCR检测,目的基因成功转入烟草中.将转油菜ICE1基因的烟草和非转基因烟草置于2℃处理7 d,非转基因烟草出现萎蔫,转基因烟草没有明显变化,非转基因烟草丙二醛浓度明显高于转基因烟草.将转基因烟草与非转基因烟草分别置于0、-2、-4℃各1 h后,转基因烟草APX、SOD活性明显高于非转基因烟草.     

表达千穗谷Ah-AMP基因的转基因烟草抗病性研究

通过PCR从苋属植物千穗谷(Amarathus hypochondriacus)的总DNA中扩增出苋菜抗菌肽(Ah-AMP)的核基因片段,序列分析结果表明该基因长261bp,编码一个由86个氨基酸组成的Ah-AMP前体多肽.在构建Ah-AMP基因的植物表达载体pBinAH916后,通过根癌土壤杆菌介导方法转化了烟草.转化再生植株和T 1 代转基因烟草的PCR和Southern blot分析表明,Ah-AMP基因已整合到烟草的染色体中,并为单拷贝整合.T 1 代转基因烟草的Northern blot分析结果表明,Ah-AMP基因在转基因烟草中至少在mRNA水平上能正常表达.对T 0 代转基因烟草进行烟草青枯病的抗病性试验,筛选出两株抗性较强的植株.对T 1 代抗青枯病的统计分析发现,其抗病性比起始品种SR1分别提高了2.24和1.62个级别;其病情指数比起始品种降低49.6%和37.3%.对黑胫病也表现一定的抗性,主要表现在推迟发病时间,减缓发病速度上.这些结果表明Ah-AMP基因在植物抗病基因工程研究中可能是一个有潜在应用价值的基因.     

苜蓿花叶病毒RNA_23′端cDNA转基因烟草及其抗病性研究

将本室克隆的编码复制酶基因3′端约1/2序列及其3′端非编码区的苜蓿花叶病毒中国分离株(AlMV-Ch)RNA23′端cDNA,重组到植物表达载体pROKII中,通过致瘤农杆菌(A-grobacteriumtumefaciens)介导,以叶圆片为转化材料,转化普通烟草,并获得了转基因植株.经卡那霉素抗性选择、PCR检测目的基因证明AlMVRNA23′端基因已整合到转基因烟草的基因组DNA中.转基因植物的攻毒试验表明转基因植株对苜蓿花叶病毒产生高水平的抗性.     

基于过表达技术的烟草NtGGPPS1基因功能的研究

将NtGGPPS1-T质粒和spCAMBIA1300载体分别双酶切(SalⅠ和KpnⅠ)后连接,转化,挑取单克隆,筛选得到植物超量表达载体spCAMBIA1300-NtGGPPS1,并通过农杆菌介导侵染栽培烟草K326,在获得阳性转基因烟草后,进行定量RT-PCR以定量分析烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因NtGGPPS1在转基因植株中的转录积累.同时,通过LC-MS和GC-MS检测转基因植株中质体色素和萜类化合物含量的变化.结果显示,与对照组相比,NtGGPPS1基因在编号为Nt1-OE1、2、3、4、7植株中表达上调,阳性转基因烟草中新黄质、紫黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b和β-胡萝卜素6种质体色素,以及烟叶中代表性二萜类物质α-西柏三烯二醇(α-CBD)和β-西柏三烯二醇(β-CBD)的含量明显增加.以上结果表明,NtGGPPS1基因参与了烟草中质体色素和二萜类化合物的生物合成.     

基于Gene-Deletor系统的安全复合性状转基因烟草研究

本研究利用农杆菌介导法将带有水稻花粉特异启动子籼稻花粉过敏原基因(OSIPA)启动子驱动的Gene-Deletor外源基因清除系统,水稻Os GA3ox2(D18)启动子驱动水稻Os GA2ox1基因,玉米Ubiquitin启动子驱动BAR::GUS融合基因为筛选标记基因以及水稻Actin1启动子驱动驱动抗虫Cry1Ab基因复合性状植物表达载体p GM626-D18-Os GA2ox1遗传转化三星烟草。通过GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,获得了43株转基因烟草植株。结果表明,水稻OsGA2ox1基因在烟草中表达能降低转基因烟草植株高度,但不影响植株生殖生长。转基因烟草对烟草斜纹夜蛾幼虫具有抗性,可抑制烟草斜纹夜蛾幼虫的取食与发育。以50 mg/L的除草剂Basta处理野生型和转基因烟草离体叶片,发现BAR基因提高了烟草抗除草剂的能力。对12株转基因烟草T0代花粉外源基因清除效率进行研究,发现部分烟草株系外源基因清除可达到100%,其他未完全清除外源基因株系的清除效率介于42.84%~99.97%之间。     

RNA干扰降低烟草植株中内源生长素水平

PCR扩增利用吲哚乙酰胺水解酶基因(iaaH)全长序列,构建iaaH基因序列正、反向连接的的双元载体,通过农杆菌LBA4404介导,转化携带pTiC58 T-DNA的烟草叶片,获得携带正、反向iaaH序列的转基因植株.ELISA分析生长素的结果表明,转基因植物叶片的内源生长素含量明显降低,仅为pTiC58 T-DNA转化植株的56%,说明转基因烟草中发生iaaH基因转录后沉默,为利用该基因序列启动RNA干扰(RNAi),抑制冠瘿瘤病发生提供了实验依据.     

H5N1型禽流感病毒HA基因在烟草中的表达

禽流感病毒H5N1是可以直接感染人类的甲型流感病毒,发展植物源口服疫苗是疫苗研究的方向之一.本研究通过农杆菌介导的方法将禽流感病毒H5N1的HA基因转化烟草.共获得38株潮霉素抗性植株,经PCR和Southern-blotting检测,目的基因已整合到转基因植株的基因组中.Western-dotting检测结果表明,目的基因在转基因烟草中得到表达,具有免疫原性,获得了能够表达HA基因的植物口服疫苗候选植株.     

抗胸腺素α1(Tα1)多克隆抗体的纯化及转基因藻中Tα1的检测

采用不同浓度的硫酸铵分级盐析纯化抗Tα1多克隆抗体,然后用不同量的牛血清白蛋白(BSA)与兔抗Tα1抗体进行中和,以去除血清中的抗BSA抗体,并利用纯化后的抗Tα1多克隆抗体检测转基因藻中Tα1.结果表明:采用25%(NH4)2SO4进行分离纯化,并将BSA加入到血清中进行中和,37℃处理30min,BSA的量与血清的比例以1μL血清 15μgBSA可达到中和血清中的抗BSA抗体的目的.获得的抗Tα1抗体效价与未进行分离前基本相同,并且阴性本底低.采用ELISA方法检测野生藻和转基因藻中的Tα1,转基因藻的Tα1OD450值比野生藻的高2.1倍以上,提示Tα1在转基因藻中成功表达.实验证明,此方法能有效纯化抗胸腺素α1多克隆抗体,获得特异性强的抗胸腺素Tα1抗体,并且效价不受影响.     

pap和ipt共表达与提高转基因烟草抗病性的初步研究

通过构建pap与ipt共表达的双元载体,利用农杆菌介导,将pap与ipt共表达基因导入烟草K326品种的叶肉细胞,经过抗性筛选和鉴定,获得高表达的转基因植株,并对其进行了攻毒实验.结果表明:pap与ipt共表达基因转化烟草的转化率明显提高(25%),证实转基因细胞中ipt基因表达可降低PAP细胞毒性;接种烟草花叶病毒(TMV)后,pap高表达的转基因植株出现病症的时间延迟20 d,叶片失绿程度较轻,表明该转基因植株对病毒的抗性有一定程度的提高.     

毛白杨4CL基因启动子的克隆及初步功能分析

4CL(4-coumarate:CoA ligase,4-香豆酸:辅酶A连接酶)在植物木质素合成途径中催化羟基香豆酸生成羟基肉桂酰CoA,主要在木质部中表达,对植物木质素生物合成具重要调控作用.为研究4CL基因启动子在转基因植物中的表达特性,探索其在植物基因工程研究中的潜在应用价值,利用PCR方法从毛白杨基因组DNA中扩增得到了4CL启动子片段.序列分析表明与美洲山杨(P.tremuloids)的4CL启动子同源性为95%.采用生物信息学方法对该序列进行分析.与GUS基因融合构建双元表达载体,转化烟草的瞬时表达检测可见明显GUS活性.     

苜蓿花叶病毒复制酶基因全长cDNA植物表达载体的构建和对烟草的转化

将苜蓿花叶病毒中国分离株(Alfalfa mosaic virus Chinese isolate，A1MV-Ch)的复制酶P2亚基(90 kD蛋白)基因的全长cDNA构建到植物表达载体pROKⅡ中，得到重组植物表达载体pAIMV-FL．用三亲融合法导入农杆菌LBA4404，并转化烟草，经PCR检测，获得了含全长cDNA的转基因烟草植抹．     

小白杏自交不亲和S-RNase基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

为了应用RNAi技术调控杏自交不亲和性状,根据自交不亲和S66-RNase基因序列(Gen Bank登录中)设计特异引物,通过RT-PCR扩增S66-RNase基因(Gen Bank登录中)高变区及下游(63 bp)作为靶基因,构建RNAi表达载体的ihp RNA。以植物表达载体p CAMBIA为骨架载体,利用农杆菌介导的方法转化本氏烟,利用子房转化法转化小白杏。结果显示:获得了长度为439 bp的ihp RNA。表达载体酶切检验表明S66-RNase基因的RNAi表达载体构建和转入农杆菌LBA4404成功。通过抗性筛选和GUS染色检测,获得了16株阳性植株。结论:获得转基因烟草植株证明了本研究构建的RNAi植物表达载体有效,为诱导杏S-RNase基因转录后基因沉默、获得自交亲和的杏提供参考。     

利用人内皮抑素基因构建植物表达载体及对烟草的遗传转化

将人内皮抑素(endostatin)基因重组于植物双元表达载体pGA 643,得到重组质粒pGE.用三亲融合法将其导入农杆菌LBA 4404中,采用叶盘法转化烟草,经诱导与筛选,获得了卡那霉素抗性植株.提取抗性植株总DNA,通过PCR扩增和Sou thern杂交检测,筛选出了整合有外源基因的转化植株.为进一步研究人内皮抑素在烟草中的表达及生物学功能奠定了基础.     

抑制NtVTC1基因的表达延缓烟草生长发育

目的研究VTC1通过调控细胞内抗坏血酸(Ascorbic acid, AsA)的合成参与植物生长发育和响应逆境的重要功能。方法构建烟草VTC1基因的RNAi干扰表达载体RNAi-NtVTC1并转化烟草,通过抑制烟草VTC1基因的表达分析其影响植物发育的重要功能。结果将构建的干扰载体RNAi-NtVTC1转化烟草,成功获得了转基因株系RI。半定量PCR(RT-PCR)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果表明转基因烟草株系RI中NtVTC1基因的表达显著被抑制。AsA含量测定结果表明:与野生型烟草相比,转基因烟草株系RI的AsA含量均显著降低,为野生型的30%～40%。对烟草的表型观察发现,转基因烟草株系RI的发育显著受到抑制,尤其是在植株整体发育、叶片延展发育、开花等方面表现出显著延迟的表型。烟草抗氧化系统酶活性测定结果表明:转基因烟草株系RI中抗氧化系统酶活性如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、过氧化物酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶的酶活性(GR)都显著降低。结论 VTC1基因在植物的生长发育过程中发挥着重要作用,为进一步深入研究VTC1基因的功能提供了良好参考。     

苜蓿花叶病毒RNA2 3''''端cDNA转基因烟草及其抗病性研究

将本室克隆的编码复制酶基因3′端约1／2序列及其3′端非编码区的苜蓿花叶病毒中国分离株(AIMV-Ch)RNA：3′端cDNA，重组到植物表达载体pROKⅡ中，通过致瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导，以叶圆片为转化材料，转化普通烟草，并获得了转基因植株．经卡那霉素抗性选择、PCR检测目的基因证明．AIMV RNA：3′端基因已整合到转基因烟草的基因组DNA中．转基因植物的攻毒试验表明转基因植株对苜蓿花叶病毒产生高水平的抗性．     

通过pR1aS导肽提高植物中绿色荧光蛋白的激发强度

绿色荧光蛋白在植物细胞胞质表达中对转化植物细胞的再生存在不利的影响,为增强绿色荧光蛋白在植物细胞中的表达,在mgfp的5'端连接了pR1aS信号肽序列,同时在3'末端引入滞留在内质网中的特异序列KDEL,成功构建了植物表达载体pBLG-pR1aS-gfp,经转基因烟草表达分析,结果表明:转化体植株显著增加了绿色荧光蛋白在烟草中的表达,同时消除了绿色荧光蛋白对植物潜在的光毒害。这为植物转基因转化频率的研究和转基因植物安全性评价提供了一种有利的工具。