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.     

一个水稻蛋白激酶的过表达分析及表达调控

对一个预测的具有光反应活性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶STK进行过表达研究,构建了STK过表达载体,并用农杆菌介导的方法进行遗传转化,获得T0代转基因植株.对转基因阳性植株进行表达分析的结果表明,转基因植株STK基因的表达量显著高于对照,说明目的基因得到了过表达.另外,利用获得的过表达转基因植株对STK调控水稻中光周期相关的开花基因Hd1和Hd3a的表达进行分析,结果表明,Hd1及Hd3a的表达在转基因植株中明显上调,表明该蛋白激酶的基因可能位于Hd1和Hd3a上游,对于Hd1和Hd3a的表达具有重要的调控作用.     

基因编辑技术原理及其在动植物研究中的应用

自人类基因组计划开展以来,越来越多生物的基因组序列得到了测定,基因的功能逐步得到鉴定.人们期望通过对基因表达的改变,来治疗人类疾病或提高生物的产量和品质.早期突变技术对基因的改变是不定向的,近年来,锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas9等技术可对某个已知基因进行编辑.特别是CRISPR/Cas9技术,由于具有操作方便、效率高等优点,因此成为对基因进行定向操作的强有力工具.本文对几种基因编辑技术的原理和应用进行简要介绍和展望.     

水稻中两个同源异型结构域转录因子的亚细胞定位

为了对水稻同源异型结构域转录因子HD-ZipⅢ家族中的HDZ1和HDZ2进行亚细胞定位,利用RT-PCR技术从水稻cDNA中扩增HDZ1和HDZ2的编码区(去除终止密码子序列),与绿色荧光蛋白GFP编码框融合,构建2个转录因子的瞬时表达载体,采用农杆菌介导的转化方法转化至烟草中进行瞬时表达分析.结果表明:PCR扩增所得为目的基因片段HDZ1和HDZ2;二者与载体质粒pCAMBIA35S-GFP连接获得的融合表达载体成功移至烟草中并表达;确定HDZ1主要定位于烟草叶片的气孔中,而HDZ2定位于烟草表皮细胞的细胞膜上.二者在亚细胞中的定位不同,可能在水稻生长发育中所起的作用也不相同.     

水稻HD-Zip Ⅲ家族成员OsHox10的功能分析

为了探究HD-ZipⅢ家族成员之一OsHox10在水稻发育中的功能,构建了OsHox10的过量表达载体并获得了转基因株系,明确了OsHox10基因的表达模式和亚细胞定位,并初步了解它与植物激素及抗旱性的关系.表型观察发现,过量表达OsHox10能使水稻叶片出现不同程度的皱缩、卷曲,尤其是靠近叶鞘部分卷曲明显. OsHox10基因的组织特异性表达结果表明,OsHox10在水稻不同器官中都有表达,但主要在分裂旺盛的部位,如茎顶端分生组织及不同时期的幼穗中表达量较高.亚细胞定位结果表明,OsHox10定位于细胞质中或者细胞膜上.分析OsHox10在植物激素及干旱条件处理下的表达,结果发现,激素及干旱处理均能够诱导OsHox10基因的表达,表明OsHox10可能与水稻响应激素信号和干旱胁迫有关.     

两个水稻叶片反向卷曲突变体的表型及遗传分析

为了揭示水稻叶片卷曲的形态建成,分析了水稻Ac/Ds转座子插入突变体库中的2个叶片反向卷曲突变体的表型及组织形态.研究发现,与野生型平展叶片相比,内卷突变体和外卷突变体叶片中泡状细胞数目明显减少,这可能是造成水稻叶片卷曲的重要原因.另外,内卷突变体叶片主脉薄壁细胞少,薄壁细胞崩裂形成的气腔面积较大.对2个卷叶突变体的纤维素含量进行测定发现,内卷突变体叶片及茎杆中纤维素含量明显减少,而外卷突变体叶片及茎杆的纤维素含量与野生型没有显著差异,说明2个卷叶突变体叶片的卷曲可能由不同基因突变造成.分析了2个水稻卷叶突变体的遗传规律,结果表明,二者均由隐性单基因控制.     

过量表达OsDTH11基因对水稻穗发育和花粉育性的影响

为了探究水稻成花转变基因家族成员OsDTH11的功能,采用反向遗传学方法,构建OsDTH11的过表达载体并通过农杆菌介导转化水稻,获得了水稻OsDTH11过量表达转基因植株.分子检测结果表明:OsDTH11在转基因植株中的表达明显上升,说明过量表达载体正常工作,起到了过量表达作用.表型分析发现,过量表达OsDTH11不影响水稻成花转变的时间,但转基因植株表现出穗发育不良、结实率降低(只有野生型的46%).通过碘染法进行花粉育性鉴定,与对照植株相比,过量表达OsDTH11的转基因植株花粉育性明显降低,从而降低了水稻结实率,表明OsDTH11可能在水稻穗及花的发育方面发挥作用.组织特异性表达分析结果表明:OsDTH11在水稻各个组织中均有表达,在穗中表达量很高,在分生组织、叶片和根中表达较弱.这一结果也说明OsDTH11有可能在水稻穗的生长发育过程中发挥重要作用.     

一个Ds插入标签基因OsPI—PLC2的分子鉴定及表达分析

在前期构建的水稻转座子标签插入突变体库中,鉴定了一个没有明显表型变化的Ds转座子标签系,发现Ds标签插入到一个编码磷脂酰肌醇磷脂酶C（PI-PLC）基因的第6个内含子中,分析该基因编码的氨基酸序列发现其含有已知的PI—PLC所具有的典型的X、Y和C2-like保守结构域,与已知的其它植物的PI-PLC蛋白有较高的同源性．另外,利用RT—PCR对该基因进行了表达分析,结果表明该基因在正常条件下表达量很低,但在胁迫条件下（机械损伤、盐、干旱、低温）或一些信号分子（SA、ABA）的诱导下大量表达,表明该基因参与植物对不良环境条件的信号转导途径,对于植物抵御不良环境条件具有重要作用．     

水稻染色质重塑因子OsSWIB1的表达分析及其突变体的创建

SWI/SNF家族是ATP依赖的染色质重塑复合物，对基因的表达调控具有重要作用.为了探究水稻中染色质重塑因子OsSWIB1的功能，对OsSWIB1基因表达模式进行分析.结果表明：OsSWIB1在水稻的叶、叶鞘及穗中表达量较高，而在茎、茎顶端分生组织及根中表达量较低；在水稻不同的生长发育时期，除在苗期表达量较低外，OsSWIB1在分蘖期、孕穗期、抽穗期及灌浆期均有较高表达.此外，OsSWIB1在短日照条件下的表达明显高于在长日照条件下的表达.利用CRISPR-Cas9技术对OsSWIB1基因进行靶向编辑，共获得20株T₀代转基因植株，通过测序分析，鉴定出3个纯合编辑的突变体.对1个杂合编辑突变体的后代进行分离，获得了1个缺失200 bp的纯合突变体.     

水稻中5个FT-Like家族成员的基因编辑突变体的创建与分析

为了揭示水稻中FT-like亚家族成员的生物学功能,采用CRISPR/Cas9技术对其中的OsFTL4、OsFTL5、OsFTL6、OsFTL7和OsFTL11进行基因编辑.在5个基因的编码区各选择1个靶点构建1个融合的sgRNA表达框,将表达框装载到CRISPR/Cas9表达载体中,通过农杆菌介导的遗传转化法侵染水稻...