GRP1.8融合4CL1基因调控杨树木质素生物合成

将形成层定位启动子GRP1.8与毛白杨的4-香豆酸:辅酶A连接酶基因融合,叶盘法转化毛白杨741,southern杂交检测表明融合基因已经整合到转基因杨树的基因组中.通过实时定量PCR技术测定mRNA的表达量,GC-MS分析4CL底物香豆酸的含量和定量硫酸木质素含量,分析了4CL基因的过量表达对转基因杨树生理生长的影响.实验结果表明,整合了正义4CL1的转基因植株在茎中的酶活性比野生植株增加了30%,木质素含量增加了40%.     

慈竹CCoAOMT基因的克隆及生物信息学分析

咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶是木质素生物合成过程中的关键酶之一。该研究以慈竹嫩茎为材料,采用RT-PCR及RACE方法,克隆CCoAOMT基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明:1个慈竹CCoAOMT基因cDNA全长序列被成功克隆,该序列全长为1 080 bp,含有1个777 bp的读码框,编码了1个包含258个氨基酸的蛋白质,分子质量约为28.861 ku,等电点为5.33,二级结构中α-螺旋占42.25%,β-转角占8.91%,延伸链占15.89%、无规则卷曲占32.95%。对氨基酸多序列比对发现,慈竹与绿竹的CCoAOMT1基因亲缘关系最近,但慈竹CCoAOMT基因编码的氨基酸与绿竹相比,在第10位点上发生了缺失,5个位点发生了变异。慈竹、绿竹、毛竹、玉米CCoAOMT基因编码的氨基酸中都含有1个相对保守的无序化区域。NaC-CoAOMT1基因组织表达结果表明,其在未展开叶、笋上部和中部、茎的上部和中部的表达量较高。笔者将克隆并获得的慈竹木质素合成酶CCoAOMT基因全长序列(GenBank注册号为JF742462)命名为NaCCoAOMT1,分析认为其可能与慈竹木质素生物合成有关。     

杨树木质部特异性定位表达4CL1启动子的结构与表达特性

4-香豆素COA连接酶(4CL1)是木质素代谢途径中的一个关键酶,对该基因启动子的表达特性与调控元件进行了研究:首先,对毛白杨4CL1启动子进行了生物信息学分析,结果表明该启动子包括3个顺式作用元件,box P(CCTTCACCAACCCCC),box A(CCGTTC),box L(TCTCACCAACC),这3个顺式作用元件在已知的木质素代谢途径相关酶系如苯丙氨合成酶(PAI)和4CL中普遍存在;其次,运用PCR方法对该启动子进行了剪切,获得一个长393 bp的启动子片断,该启动子片断包括以上3个顺式作用元件;最后,将该启动子片段与GUS报告基因构建了植物表达载体并转化烟草,成功获得转基因再生苗,结果发现转基因烟草的茎木质部呈现GUS染色阳性.研究结果表明,一个393 bp长度的4CL1启动子片断足以介导外源基因在木质部特异性定位表达.     

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.     

松科植物木质素合成相关基因研究进展

植物木质素是影响纸浆材品质的关键因素,而松科植物作为重要的纸浆材,对其木质素合成相关调控基因进行系统了解,可为完善木质素生物合成模型提供一定的理论依据。笔者通过对国内外已有研究进行分析,总结植物木质素结构、木质素合成途径、木质素合成相关酶基因及松科植物木质素合成基因的研究进展。归纳出松科植物火炬松(Pinus taeda)、马尾松(P. massoniana)、辐射松(P. radiata)、挪威云杉(Picea abie)等木质素合成酶基因研究主要集中在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate CoA ligase, 4CL)、肉桂酸4-羟化酶(cinnamic 4-hydroxygenase, C₄H)、香豆酸3-羟化酶(Coumarate 3-hydroxylase, C3H)、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl coenzyme A-O-methyltransferase, CCoAOMT)、肉桂酰基辅酶A还原酶(Cinnamoyl CoA reductase, CCR)和肉桂醇脱氢酶(Cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)等一些常见基因上,其他莽草酸羟基肉桂酰转移酶(shikimate hydroxycinnamoyl transferase, HCT)、阿魏酸5-羟化酶(ferulo 5-hydroxylase, F5H)、O-甲基转移酶(O-methyltransferase, OMT)及咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase, COMT)等基因研究较欠缺,此外,还有部分基因未涉及。木质素合成是研究松科植物纸浆材的重要切入点,对现有松科植物木质素合成过程中存在问题进行精确的估计,对进一步深入研究松科植物木质素合成机制和优质纸浆材选育具有重要意义。     

雄性二倍体毛白杨再生体系的构建和遗传转化的研究

【目的】建立雄性二倍体毛白杨再生体系,构建稳定的遗传转化方法,为进一步研究毛白杨基因功能提供试验平台。【方法】以雄性二倍体毛白杨的幼嫩茎段和叶片为外植体,1/2 MS为基本培养基,通过调整6-BA、IAA和TDZ激素浓度进行再生体系筛选;采用农杆菌EHA105介导叶盘法,控制预培养时间、菌液浓度、侵染时间、共培养时间和卡那霉素筛选浓度,进行遗传转化;以幼嫩叶片原生质体为受体细胞,PEG介导转化荧光标记基因EGFP,进行瞬时表达。【结果】雄性二倍体毛白杨再生过程包括继代、芽伸长和生根3个阶段,其培养基组分分别为1/2 MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA+0.005 mg/L TDZ、1/2 MS+0.5 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA和1/2 MS+0.3 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA,该条件下生根率为96.7%,增殖系数为4.47。遗传转化过程包括预培养、农杆菌侵染、共培养、抗性筛选和生根5个阶段,其中预培养为12 h、农杆菌浓度OD₆₀₀为0.4、侵染时间为20 min、共培养时间为24 h、卡那霉素(30 mg/L)筛选45 d和抗性苗生根20 d。试验共获得86株抗性植株,其中14株分子鉴定结果为阳性。在40% PEG4000的介导下,EGFP基因瞬间转化效率为50%。【结论】雄性二倍体毛白杨再生周期短、遗传转化稳定,是杨树基础研究的理想材料。本研究拓宽了杨树遗传转化体系,为杨树分子辅助育种提供了新途径。     

OsCHX1基因克隆及转基因植株获得

利用RT-PCR扩增水稻的Na 、K 、/H 反向转运蛋白(OsCHXl)基因全序列,将其与35S启动子连接后,插入到pl301中,构建植物过量表达载体pl301-35S-OsCHXl-NOS.将该质粒转化农杆菌EHA105,并对水稻愈伤组织进行转化,获得了再生植株.对再生植株进行GUS和PCR鉴定,发现超过85%的再生植株为阳性植株.此研究结果为进一步探讨OsCHX1基因功能提供了实验材料.     

转APX基因烟草抗旱能力研究

用毛白杨中克隆得到的抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因,构建植物表达载体pBI121-APX,将pBI121-APX载体用农杆菌介导法转化烟草,成功得到转基因烟.PCR、PCR-Southern的结果表明,APX基因已经成功的整合到转基因烟草基因组中.干旱实验结果表明,与对照相比较,转基因烟草表现出较强的抗旱性.     

基于LiCl/DMSO全溶体系的巨龙竹组分分离及结构表征

使用LiCl/DMSO溶剂体系对巨龙竹粉进行溶解、再生处理后,以二氧六环为溶剂提取木质素,并通过分子量测定、红外光谱和核磁共振波谱对提取组分进行结构表征.结果表明:LiCl/DMSO溶解、再生处理可使竹材木质素溶出率从6.1%提高到9.6%,纯度从82.5%提高到89.4%,碳水化合物含量由15.8%减少到9.2%;从LiCl/DMSO处理竹粉与原始竹粉中提取的均为禾本科木质素,其分子结构单元以β-O-4′(芳基醚键)和β-β′(树脂醇单元)结构为主.该处理方法有助于提高巨龙竹木质素组分的分离效果,同时不会明显破坏竹材木质素的化学结构.     

碳酸钠预处理对麦草酶水解及木质素结构的影响

麦草原料茎秆和叶子的形态构造与化学组成的差异影响其碳水化合物的酶水解转化效率。研究比较了碳酸钠预处理对麦草茎秆和叶子的组分构成及酶水解转化效率的影响,并用化学降解方法分析了预处理后茎秆和叶子木质素结构变化。结果表明:麦草叶子在碳酸钠预处理下具有较好的脱木质素选择性,叶子经以原料绝干重为基准的碳酸钠(质量分数8%)、温度140℃预处理,在10μmol/(min·g)酶用量下的总糖转化率比茎秆高29%。碱性硝基苯氧化和臭氧降降解研究表明,叶子与茎秆木质素存在显著的结构差异,其紫丁香基结构单元和β-O-4连接键含量均较低。碳酸钠预处理后,叶子木质素的碱性硝基苯氧化和臭氧解产物得率的降幅高于茎秆木质素,表明叶子在预处理过程中有更多的β-O-4键发生断裂。由此可以推断,碳酸钠预处理麦草茎秆和叶子的酶水解转化效率与其木质素结构差异存在一定关系,木质素含量及结构是影响木质纤维原料酶水解的重要因素之一。     

Characterization of threerice CCoAOMT genes

Caffeoyl-Coenzyme A 3-O-Methyltransferase (CCoAOMT) is a key enzyme in lignin biosynthesis pathway. Three rice CCoAOMT genes were identified and designated as OsCOAI, OsCOA20 and OsCOA26. OsCOAI contains four exons and three introns, while the other two have three exons and two introns. The deduced amino acid sequences of these rice genes share a high identity (75.43%) with other plant CCoAOMT proteins and contain the CCoAOMT specific motifs. Phylogenetic analysis indicates that OsCOAI has the closest evolutionary relationship to maize CCoAOMT. In contrast, OsCOA20 and OsCOA26 belong to another clade.Northern blot analyses and in situ hybridization studies indicate that the three rice CCoAOMT genes are highly expressed in developing sclerenchyma cells and vessel bundles of young leaves, suggesting that they are probably involved in constitutive lignification.     

甘肃定西地区竹柳长势及材质研究

本文对定西市引种试验的一年半生竹柳材的长势及竹柳材微观构造,材性做了研究。结果表明:试验竹柳在长势方面低于其他地区栽种的竹柳;试验竹柳材的微观构造符合杨柳科柳属木材(Salix spp.)的特征;竹柳材的基本密度为0.291 g/cm~3,接近1年生三倍体毛白杨的基本密度;竹柳材的灰分为0.42%,综纤维素、纤维素和木质素含量分别为73.18%、43.87%、19.16%,接近于三倍体毛白杨的含量。     

人角质细胞生长因子-1在水稻中的表达

人角质细胞生长因子(Keratinocyte growth factor,KGF)在组织的损伤修复中起着重要的作用.植物细胞生物反应器是一种成本低、安全性好的蛋白生产系统.本研究将人KGF-1经农杆菌介导法转入水稻中,共获得38株抗性再生植株.Southern杂交和RT-PCR结果表明KGF-1基因整合入水稻基因组中且部分转化株中KGF-1基因得到转录.Western blotting检测结果显示有两株转化水稻中能够表达KGF-1.     

转基因大麦茎秆木质素含量及相关特性

以不同转基因大麦(T1,T2)及非转基因对照(WT,NT1)为供试对象,采用比色法及组织化学定位的显微分析并结合傅里叶红外光谱分析(FT-IR),研究了其茎秆木质素含量、代谢关键酶活性、茎秆解剖结构及FT-IR特征.结果表明:不同基因型大麦茎秆木质素含量、薄壁组织及维管束的数目、细胞壁中愈创木基木质素(G)、紫丁香基木质素(S)及A(S)/A(G)(吸收峰面积比)均未见显著改变.与野生型大麦比较,转基因大麦T1的木质素代谢关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的显著下调(降幅达66%)、过氧化物酶(POD)活性的显著上调(增幅达76%)、茎秆厚壁组织明显变薄及对-羟基苯基木质素(H)比例的显著减小...     

叶片衰老抑制基因PSAG12-ipt转入籼稻不育系中A的研究

以质粒pSG516(ipt)为目的基因, pHQ9(hpt和gus)为选择/标记基因进行共转化,以PSD-1000-氦气基因枪介导,将ipt、hpt和gus基因转化到籼型不育系中A的核DNA中,得到了98个潮霉素抗性再生植株系.经过GUS基因组织化学染色检测、PCR检测以及Southern blot杂交分析,证实了叶片衰老抑制基因PSAG12-ipt已经整合到水稻基因组中.     

黑莓果实发育成熟期木质素合成CAD酶及其基因表达

【目的】比较黑莓高硬度品种‘Arapaho’和低硬度品种‘Boysen’果实发育成熟期木质素合成肉桂醇脱氢酶(CAD)基因表达,及其与CAD酶活性及总木质素含量的关系。【方法】对不同发育时期的黑莓果肉,利用半定量RT-PCR分析18个RuCADs基因成员的表达,利用比色法测定CAD酶活性,利用滴定法测定总木质素含量。【结果】在黑莓的18个RuCAD基因成员中,有8个CADs基因成员在2个品种发育早、中期果肉中表达量较高; 其中RuCAD16仅在‘Boysen’的早、中期果肉中表达,而在‘Arapaho’中不表达。‘Arapaho’和‘Boysen’果肉CAD酶活性均在着色前即花后9 d和花后21 d时最高,着色后呈下降趋势。‘Arapaho’和‘Boysen’果肉木质素分别在花后24 d和花后27 d含量较高。【结论】‘Arapaho’和‘Boysen’果实着色后,RuCADs基因成员表达呈多样化,且硬度与RuCAD酶及木质素含量关系表现出一定差异; 而在果实发育后期,RuCADs基因表达量降低。CAD酶活性降低及木质素含量下降,与黑莓成熟果实硬度下降具一致性,推测木质素合成与成熟果实硬度形成具有相关性。     

利用RNA干扰技术创制高直链淀粉马铃薯新材料

直链淀粉由于其独特的理化性质,在工业上有着广泛的应用.郭志鸿[1]等利用RNA干扰技术抑制马铃薯中两类淀粉分支酶亚基基因Sbe1和Sbe2的表达,有效提高了马铃薯的直链淀粉含量.本研究利用RNA干扰技术,构建马铃薯SBEⅠ(the ndogenesis starch branching enzymeⅠ)和SBEⅡ(the endogenesis starch branching enzymeⅡ)单基因以及SBEⅠ和SBEⅡ双基因的RNA干扰双元表达质粒载体.采用农杆菌介导法将重组基因转化马铃薯品种Désirée后,得到3个转化系列.分别对转基因马铃薯植株进行PCR鉴定,对转基因淀粉表观直链淀粉含量和凝胶化特性等性质进行分析.结果表明,利用RNA干扰技术单独抑制SBEⅠ或SBEⅡ基因的表达,不能提高直链淀粉含量,甚至会导致其含量降低.而当SBEⅠ和SBEⅡ基因表达同时受到抑制时,超过50%的转基因株系直链淀粉含量高于对照.转化株系表观直链淀粉的含量最高可达到49.1%,与对照(28.5%)相比提高了20.6%.     

根癌农杆菌介导苜蓿体胚转化及转基因植株再生

用含质粒载体pCAMBIA2301(带有受CaMV35S启动子调控的GUS基因和nptⅡ基因)的根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens转化晋南苜蓿Medicago sativa L.cv.Jinnan的体胚组织,发现负压处理有利于提高转化频率(可达35%),3批共158个体胚切块的转化实验共获得具有卡那霉素抗性的再生植株15株,经组织化学染色和分子检测,证实GUS基因已整合到转化植株基因组中,在芽、叶片、叶柄和根等组织中均有表达,并在土壤栽培过程中保持稳定的表达.     

离子液体木质素氢解产物制备酚醛树脂

利用高压反应釜在氢气气氛2 MPa、温度260℃、时间80 min、转速450 r/min的条件下,对1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐([AMIM]OAc)预处理竹粉后的再生木质素进行氢解.气相色谱-质谱联用分析表明,所得木质素氢解产物(HPL)多为短链酚类化合物及含酚羟基的芳香化合物.将所得HPL代替苯酚制备糠醛-苯酚树脂,探究了HPL对苯酚的替代率对酚醛树脂粘结强度、固含量、固化时间、游离醛含量、游离酚含量及黏度的影响.结果表明,HPL对苯酚的替代率为60%时,所得酚醛树脂的粘结强度可达2.06 MPa,游离酚含量低于国家标准,固化时间显著缩短.差示扫描量热分析表明,此替代率下所制备的木质素基酚醛树脂热稳定性更好.     

农杆菌介导的花生遗传转化体系的初步研究

应用花生胚小叶再生体系,以农杆菌介导法对质粒上的基因转化进行初步探讨.通过对影响基因转化的各因素,如抗生素的筛选压、共培养时间、AS的影响、及外植体取材方式等进行研究,结果发现:外植体与农杆菌在加有AS(100μmol/L)的改良MS液体培养基中共培养4 d后,先进行10 d的恢复培养,继而转入加有Hy(25 mg/L)和Cef(200 mg/L)的抗性筛选培养基中进行筛选培养40～50 d,后转入含Hy(20 mg/L)的分化培养基中分化,3个月后在首批材料中得到6个再生植株,经PCR检测,有1株显示了800 bp的GUS基因核酸片段,初步证实了此转化体系合理有效.