热激诱导表达Hd3a的水稻转基因研究

Hd3a(Heading date 3a)基因是光周期诱导水稻开花过程中的一个关键调控基因,它在短日条件下表达并促进水稻开花.通过根癌农杆菌介导的方法将热激诱导表达的Hd3a基因转化到水稻品种日本晴中.热激处理转基因植株后,检测结果表明,叶片中转基因Hd3a的表达水平比热激前显著提高,随后又下降到热激前的水平,说明转基因Hd3a在水稻中可以被热激诱导瞬间的表达.长日条件下热激转基因水稻可成功诱导其抽穗,而同样处理的野生型植株不能抽穗,表明Hd3a的瞬间表达可诱导水稻开花,且其开花的早晚与热激处理的强度有关.     

一个水稻类受体蛋白激酶OsRPK2的过量表达分析

为了解类受体蛋白激酶Os RPK2在水稻发育中的作用,采用反向遗传学方法构建了该蛋白激酶基因的过表达载体,将其导入野生型水稻中获得转基因植株后,观察植株的表型变化以及该基因在水稻植株不同部位的表达情况.结果发现,Os RPK2的转基因植株产生白化现象,q RT-PCR分析表明白化植株中Os RPK2的表达量明显增加,说明水稻转基因植株的白化表型是由Os RPK2基因的过表达造成的.Os RPK2的组织特异性表达结果表明,Os RPK2在水稻的不同组织器官中均有表达,但在水稻幼嫩的分生组织和幼龄叶片中表达量较高,反映了Os RPK2在水稻植株发育及建成中具有重要作用.     

甘蓝型油菜BnBRI1基因过量表达载体和RNA干扰载体的构建及遗传转化

构建了含甘蓝型油菜BnBRI1基因过量表达载体pFGC5941-BnBRI1和RNA干扰载体pFGC5941-BnBRI1-Ri,以根癌农杆菌介导的方法转化甘蓝型油菜"W679"下胚轴外植体,经PCR鉴定,获得18株转基因阳性植株,其中1株为BnBRI1基因过量表达转基因植株,17株为BnBRI1基因RNA干扰转基因植株.经RT-PCR鉴定显示,在过表达转基因植株中BnBRI1基因表达量比野生型甘蓝型油菜高,而在RNA干扰转基因植株中表达量比野生型低,RNA干扰BnBRI1基因的表达导致了植株的矮化,矮化植株将可用于油菜株型的遗传改良,以培育适于机械化生产的中矮秆油菜新品种.     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

一个水稻bHLH转录因子的反向遗传学分析

b HLH类型转录因子对于植物开花具有重要的调控作用.为了揭示b HLH转录因子在短日照植物水稻中的功能,利用反向遗传学方法构建了水稻Osb HLH1基因过表达载体,获得过表达转基因植株,分析目的基因在过量表达条件下的功能.结果表明:过表达Osb HLH1能够导致水稻的抽穗期推迟;Osb HLH1在水稻中的表达还具有光周期昼夜节律性,无论是在长日照还是在短日照条件下,Osb HLH1都在夜间具有表达高峰.组织特异性表达结果表明:Osb HLH1在水稻的不同器官中都有表达,但在叶片中表达较高,与光周期相关基因的表达吻合.     

一个水稻富亮氨酸重复类受体蛋白激酶的RNAi及表达分析

为了揭示富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(LRR-RLKs)家族成员OsLPR1在水稻生长发育与抗逆性中的功能,利用反向遗传学方法构建了OsLPR1的RNAi载体,将其导入野生型水稻中获得转基因植株,观察表型并且分析OsLPR1基因在野生型和转基因植株中的表达情况.在表型观察中发现RNAi转基因植株出现白化苗.进一步的RT-PCR分析发现,白化苗中目的基因OsLPR1的表达量明显偏低,野生型中的表达量则较高,这表明OsLPR1基因表达异常会导致水稻出现白化现象.另外,还分析了OsLPR1的组织特异性表达,结果表明,OsLPR1在不同的组织器官中均有表达,但在叶片及叶鞘中高表达,这说明该基因可能与水稻叶片的生长发育有关.     

甘蓝型油菜G蛋白β亚基过量表达载体和RNA干扰载体的构建及遗传转化

构建了含甘蓝型油菜G蛋白β亚基BnGB1基因的过量表达载体pFGC5941-BnGB1和RNA干扰(RNAi)载体pFGC5941-Ri-BnGB1,将构建的两个载体分别经根癌农杆菌介导,转化甘蓝型油菜"R197"下胚轴外植体,经过外植体的预培养、共培养以及选择培养后,获得再生植株24株.经PCR鉴定,其中有1株为BnGB1基因过量表达转基因植株,2株为BnGB1基因RNA干扰转基因植株.RT-PCR结果显示,相对于野生型"R197"油菜,过表达转基因植株中的BnGB1基因的表达量提高,而RNA干扰转基因植株中BnGB1基因的表达量降低.     

XCRK基因在水稻与细菌性条斑病菌互作中的功能解析

XCRK(Xoc-associated receptor-like kinase)基因是对水稻细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)致病菌侵染应答的差异蛋白质组学研究中发现的一个拟抗病基因.生物信息学分析显示该基因位于水稻的1号染色体上,编码一个含有322个氨基酸的蛋白激酶.组织表达分析显示XCRK基因在根、茎、叶、花序等组织中均有表达,且其表达受高盐、H2O2和脱落酸(ABA)的诱导.为了探究XCRK基因在水稻BLS中的作用,通过PCR扩增XCRK基因编码区,构建超量表达载体,并转化水稻愈伤组织获得了超量表达XCRK基因的转基因水稻植株;同时构建了RNA干扰(RNAi)表达载体,并获得了抑制表达XCRK基因的转基因水稻植株.对T1代转基因植株进行了BLS抗性分析,结果显示:超量表达XCRK基因明显增强了转基因水稻对BLS致病菌的抗性;相反地,抑制表达XCRK基因的转基因水稻对BLS致病菌的敏感性则略有增强.综上结果表明XCRK基因正调控水稻对BLS的抗性,这为进一步研究该基因的作用机制提供了理论依据.     

碳饥饿和盐胁迫处理过表达OsAtg8a水稻转化植株的基因表达分析

为了探究Os Atg8a在水稻碳饥饿和盐胁迫过程中的作用,通过农杆菌介导法获得了过表达Os Atg8a的水稻转化植株.分别对野生型植株和转基因植株进行碳源饥饿处理0、8、16、24和48 h,发现碳饥饿处理时间为0、8、16、24 h时野生型植株和转基因植株中基因表达量均没有发生明显变化,处理48 h时,过表达Os Atg8a植株的Os Atg1a、Os Atg4a、Os Atg8a、Os Atg13a、Os Atg16a和Os TOR基因表达量均显著高于对照植株.盐胁迫处理组合下,发现250 mmol/L Na Cl处理4 h的过表达Os Atg8a植株中,Os Atg8a和Os Atg16a的表达量较未处理的转基因植株表达量明显增加,Os Atg8a的表达量较野生型增加了36倍.针对过表达Os Atg8a转化植株在无碳源和高盐胁迫过程中相关自噬基因表达量明显升高的结果,推测Os Atg8a基因在水稻抗非生物胁迫的过程中具有重要的作用.     

拟南芥ACOS5基因表达模式分析

探讨了拟南芥ACOS5基因的表达模式.采用PCR方法对拟南芥col生态型基因组进行扩增,获得ACOS5基因启动子序列,将其连入p1300植物表达载体中以GFP作为报告基因,并将该载体通过农杆菌转基因转入拟南芥col生态型中,观察转基因植物花药中GFP的表达情况.结果:ACOS5::GFP转基因植物从花药发育第四期到十二期均有GFP表达,GFP的表达峰值在第八期.结论:该表达载体可用,且ACOS5基因从花药发育第四期开始有微弱表达,且随着时期发展逐渐增强,至第八期达到表达最高峰值,随后随时期发展表达量逐渐减弱.     

一种带有表型标记基因的诱导型抗旱植物表达载体的构建

为了克服组成型表达转录因子基因影响转基因植物性状的缺点,并构建一种具有级联放大作用并带有表型标记的诱导型植物双价表达载体。研究采用PCR方法从拟南芥克隆获得冷诱导转录因子CBF3基因,蜡质合成相关WIN1基因,干旱诱导RD29A基因启动子和冷诱导的LEA14基因启动子,并用CBF3转录因子所调控的下游RD29A基因启动子和LEA14基因启动子分别驱动CBF3基因和W1N1基因表达,构建了双价植物表达载体RD29AP-CBF3／LEA14P—WIN1／pcAMBIA2201。我们预测在转基因植物中,该表达系统可在干旱等逆境信号存在条件下,通过级联放大的方式诱导表达,在增加植物抗逆性的同时,增加叶片表层蜡质的积累,从而易于表型识别。本研究为利用花粉管通道法转化棉花,提高抗逆转基因棉花田间筛选的效率奠定了基础。     

通过遗传转化获得含多基因的水稻转基因纯合植株

利用基因枪法将含有4个不同基因的3个质粒共转化由粳稻品种鄂宜105号和鄂晚5号种子胚诱导的愈伤组织（5－10d龄）。从轰击的986块愈合组织中共再生出169株独立的转基因水稻植株（转化率为17％）。PCR／Southern blot分析显示70％以上的转基因植株含有所有4个基因。GUS组织化学分析、Western blot和或RT－PCR分析表明所有4个基因的共表达率为70％。未观察到任何质粒在整合中存在优势,转基因拷贝数也与基因表达量无关。遗传分析证实外源基因在后代植株中大多以孟德尔方式遗传。从其R1代为3：1孟德尔方式遗传的后代R2代植株中,鉴定含有3个或4个不同基因的转基因纯合植株系。PCR／Southern blot分析证实了这些转基因纯合植株系。这些系的植株具有相似的外源基因表达量。我们证实通过基因枪介导的共转化,结合常规育种方法筛选可以获得含多基因的转基因水稻纯合植株。这项技术为利用基因同时改良作用多个性状提供了一种途径。     

Overexpression of glutamine synthetases confers transgenic rice herbicide resistance

Glutamine synthetase (GS, E.C.6.3.1.2) is a key enzyme involved in the assimilation of inorganic nitrogen in higher plants and gram-negative microorganisms. GS is the targeting enzyme of a herbicide phosphinothricin (PPT) or Basta. In order to generate PPT-resistant transgenic rice via overexpression of GS, we constructed a plant expression vector p2GS harboring two different isoenzymes GS1 and GS2 cDNAs under the control of constitutive promoters of rice Act1 and maize Ubiquitin(Ubi) genes. The p2GS was introduced into rice genome by Agrobacterium-mediated transformation and confirmed by PCR and Southern blot hybridization. GS-transgene expression was first detected by Northern blot analyses. Results from Basta test indicated that GS-transgenic plants can tolerate as high as 0.3% Basta solution. In addition, our results also demonstrated that GS overexpression conferred transformed rice calli PPT resistance. Thus, GS cassette can serve as a selective marker gene instead of bar cassette for selection of PPT transformants.     

Osmotically stress-regulated the expression of glutathione peroxidase 3 in Arabidopsis

Gene expression of glutathione peroxidase 3 (ATGPX3) in response to osmotic stress was analyzed in Arabidopsis using ATGPX3 promoter-glucuronidase (GUS) transgenic plants. High levels of GUS ex- pression were detected under osmotic stress in ATGPX3 promoter-GUS transgenic plants. Compared with the wild type, the growth and development of ATGPX3 mutants (atgpx3-1) were more sensitive to mannitol. In addition, the expression of RD29A, ABI1, ABI2 and RbohD in atgpx3-1 was induced by ABA stress. These results suggest that ATGPX3 might be involved in the signal transduction of osmotic stress.     

Construction of a new plant expression vector containing two insect resistant genes and its expression in transgenic tobacco plants

A new plant expression vector (pBS29K-BA) containing two insect resistant genes, a synthetic chimeric gene BtS29K encoding the activated insecticidal protein Cry1Ac and a gene API-BA encoding the arrowhead (Sagittaria sagittifolia L.) proteinase inhibitor (API) A and B, is constructed. Transgenic tobacco plants expressing these two genes are obtained through Agrobacterium-mediated transformation of tobacco leaf discs. The average expression levels of Cry1Ac and API-BA proteins in transgenic plants are of 3.2 μg and 4.9 μg per gram fresh leaf respectively. The results of insecticidal assay of transgenic plants indicate that the pBS29K-BA transformed plants are more resistant to insect damage than the plants expressing the Cry1Ac gene or API-BA gene alone.     

多基因双T-DNA植物表达载体的构建及拟南芥转化

多基因植物表达载体用于植物遗传转化是培育具有多种优良品质作物的有效策略. 双T-DNA系统是实现筛选完成后选择标记基因删除的一种简便可行的方式. 为培育高度抗逆或去除标记基因的农作物，构建了多基因双T-DNA植物表达载体2T-bbgdD，其中含有一个抗除草剂基因bar, 3个抗逆相关基因(DREB1A, Na+依赖性Pi转运体基因（d5）, betA)和一个报告基因gfp. 利用农杆菌介导法将该载体转入拟南芥，获得了多基因共转化及去除标记基因的转基因拟南芥. 可将此植物表达载体进一步用于作物的遗传转化.     

白桦BpGRAS1基因的克隆及耐盐功能分析

【目的】 GRAS转录因子是植物特有的转录因子家族之一,在植物响应盐、干旱等非生物胁迫中发挥重要的调控作用。从白桦(Betula platyphylla )中克隆GRAS转录因子基因,研究其耐盐功能,为研究木本植物GRAS转录因子的抗逆机制奠定理论基础。【方法】 在白桦转录组数据库中获得一个GRAS转录因子基因,命名为BpGRAS1 (GenBank 登录号: MN117546.1)。利用生物信息学进行多序列比对、构建进化树。分别构建植物过表达(pROKⅡ-BpGRAS1) 及抑制表达(pFGC5941-BpGRAS1) 载体。利用农杆菌介导高效瞬时遗传转化体系获得BpGRAS1基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE) 及对照 (WT) 白桦植株。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR) 技术分析盐胁迫下OE、IE及WT植株中BpGRAS1基因的表达情况,鉴定转基因植株中BpGRAS1的表达效率是否响应盐胁迫。在盐胁迫下比较了BpGRAS1基因瞬时过表达、抑制表达及对照白桦植株的电解质渗透率、失水率、丙二醛(MDA) 含量、过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 活性。【结果】 BpGRAS1基因的开放阅读框为1 425 bp,编码 474个氨基酸。BpGRAS1具有GRAS家族的序列特征,在C端的氨基酸序列相似度较高,与AtSHR亲缘关系较近。盐胁迫处理下,BpGRAS1的表达量升高,过表达植株中表达量高于对照,抑制表达植株中表达量低于对照,说明BpGRAS1受盐胁迫诱导,成功获得过表达及抑制表达植株。过表达BpGRAS1基因能降低白桦在盐胁迫下的电解质渗透率、失水率及 MDA 的积累,并显著增强了 POD 和 SOD 酶的活性,从而提高转基因植株的耐盐性。【结论】 BpGRAS1基因响应盐胁迫,过表达BpGRAS1基因降低了盐胁迫下植株细胞受损程度,通过增强POD 和 SOD 活性提高白桦的耐盐能力。     

Obtaining High Pest-resistant Tobacco Plants Carrying B.t. insecticidal Gene

To increase the expression level of CryIA(c) gene in transgenic plants, a plant expression vector pBinMoBc carrying the CryIA(c) gene under control of chimeric OM promoter and Ω factor was constructed. As a control, pBinoBc carrying the CryIA(c) gene with the CaMV 35S promoter was also constructed. The vectors were transferred into tobacco plants respectively via Agrobacterium-mediated transformation. ELISA assay showed that the expression level of the CryIA(c) gene in pBinMoBc transgenic tobacco plants was 2.44-times that in pBinoBc transgenic tobacco plants, and it could be up to 0.255% of total soluble proteins. Bioassay showed that pBinMoBc transgenic tobacco plants had more notable insecticidal effect than pBinoBc transgenic tobacco plants. The above results showed that the chimeric OM promoter was a stronger promoter than CaMV 35S promoter that was widely used in plant genetic engineering, and this is very useful in pest-resistant plant genetic engineering.     

Expression of lysine-rich protein gene and analysis of lysine content in transgenic wheat

Expression vector pBPC102, which carries winged bean lysine-rich protein (wblrp) gene and dihydropicolinate synthase (DHDPS) gene, was transferred into hexaploid winter wheat cv. Jinghua No.l, Jing411, You899 and Yangnongl5 explants of immature inflorescence and immature embryos by particle bombardment. More than 100 transgenic plants were obtained under the selection of s-(2-aminoethyl)-L-cysteine (AEC). Confirmed transgenic plants of To and TI generation by PCR and PCR-Southern blotting analyses showed successful integration of wblrp gene into wheat genome. Analysis of transgenic plant lines of T2 by Northern dot-blotting showed good expression of wblrp gene in offspring seed. The content of free lysine in leaves, contents of bound lysine and total proteins in seeds of T2 transgenie wheat lines were determined and analyzed. Among 34 tested transgenic lines, levels of free lysine content in leaves of 9 transgenic lines are 2~3times higher than un-trans-formed wild-type cultivars. Among 17 analyzed transgenic lines, bound lysine content of 4 transgenic lines is more than 10% higher than that of wild-type cultivars. Our research suggests that introducing wblrp gene into wheat is an effective way to improve its nutrition quality.