通过叶绿体基因工程表达聚3-羟基丁酸酯合成相关基因

构建了含phbB, phbA, phbC和aadA基因表达盒的叶绿体整合及表达载体, 通过基因枪轰击法转化烟草. 对具壮观霉素抗性的植株进行PCR和Southern等分析, 确证外源基因已整合到叶绿体基因组中, 同时测定了其同质化程度. Northern点杂交、RT-PCR分析结果表明, 叶绿体型转基因植株中目的基因在转录水平的表达明显高于核转化植株中相应基因, 并且未观察到基因沉默现象. 叶绿体型转基因植株还具有环境安全性好、底物丰富、产物区域化等优点, 表明叶绿体基因工程在转基因植物生产聚3-羟基丁酸酯(PHB)方面极具潜力.     

通过叶绿体基因工程在烟草中合成中长链羟基脂肪酸聚酯

中长链羟基脂肪酸聚酯(medium-chain-length-PHAs, mcl-PHAs)属于微生物聚酯. PHA合酶(PHA synthase, 由phaC基因编码)和3-羟酰基-酰基转移蛋白-辅酶A转移酶(3-hydroxyacyl-acyl carrier protein-coenzyme A transferase, 由phaG基因编码)是mcl-PHAs生物合成途径中的关键酶. 以aadA(氨基糖苷-3′-磷酸转移酶)基因做筛选标记, 分别构建了含phaC2基因的单价叶绿体转化表达载体pTC2以及同时嵌合phaC和phaG基因的双价叶绿体转化表达载体pTGC. 通过PDS1000/He基因枪转化法转化烟草, 获得具有壮观霉素抗性的叶绿体型转基因烟草植株, PCR和Southern Blot结果表明, 外源基因确已整合进烟草叶绿体基因组中且基本达到同质化. 气相色谱法检测转基因株系中的mcl-PHAs含量最高达4.8 mg/g干重, 合成的PHAs单体主要成分为3-羟基辛酸(3-hydroxyoctanoate, 3-HO)和3-羟基癸酸(3-dydroxydecanoate, 3-HD). 透射电子显微镜观察到转基因烟草叶片叶绿体中确有PHAs颗粒累积.     

nifH基因能够在高等植物叶绿体原核环境中表达

以高等模式植物烟草为材料,对固氮酶铁蛋白基因nifH在叶绿体中的表达进行了研究。构建了nifH基因叶绿体转化载体,并利用基因轰击法对烟草叶片进行了转化。基因枪轰击后,共获得6株壮观霉素抗性再生植株。PCR检测及Southern杂交鉴定结果表明,aadA和nifH等外源基因已整合进入受体植物叶绿体基因组中;Western免疫学淀法的测定结果则证明,nifH基因能够在叶绿体原核环境中表达。     

抑制COM与CCoAOMT调控植物木质素的生物合成

咖啡酸－3－O－甲基转移酶（COMT）与咖啡酰辅酶A－3－O－甲基转移酶（CCoAOMT）基因分别编码植物木质素生物合成中不同底物水平的甲基化酶，构建了它们的单价与双价反义表达载体，并用农杆菌介导转化烟草。PCR－Southern检测表明外源基因已整合到烟草基因组DNA中；Northern点杂交结果表明外源基因在烟草中以转录水平表达。对表达单个及两个甲基化反义基因的成熟转基因植株的木质素含量测定结果表明，反义抑制COMT与CCoAOMT的表达均使转基因植株的木质素含量下降，但单独抑制CCoAOMT表达引起的下降幅度明显大于COMT，并且两个基因同时被抑制时，降低幅度更大，说明它们具有协同效应，组织化学染色结果表明COMT被抑制引起紫丁香基（S）木质素显著减少。上述结果表明，抑制植物内源CCoAOMT表达是反向调控转基因植物木质素生物合成及改良造纸资源植物的有效途径。     

转芪合酶基因植物中三羟基反式芪的功能

应用RT－PCR方法,从葡萄组织中克隆了两个芪合酶基因的编码区（1．19kb)。在大肠杆菌中能特异表达42ku的蛋白质,其分子量与芪合酶大小一致,并用其制备了兔抗血清。利用pBin438构建了植物组成型表达载体,经农杆菌介导获得转基因烟草植株。PCR,Southern blot,Western blot和RT－PCR分析证明该基因已整合到烟草的染色体中,并正常转录和特异表达。薄层层析和HPLC的结果进一步判断表达的芪合酶在烟草中可催化其底物合成3,4′,5－三羟基反式芪（trans-resveratrol),从转基因烟草中纯化的3,4′,5－三羟基反式芪能使人乳腺癌细胞停留在Go,G1期的细胞数增加。     

小鼠金属硫蛋白突变体ββ基因在生菜中的表达及高锌生菜的培育

将人工合成的金属硫蛋白结构域突变体ββ基因克隆到植物高效表达载体pGPTVd35S中,用根瘤农杆菌介导的叶盘法转化生菜品种Salinas88,得到了抗除草剂的转化植株,PCR和Southern印迹分析表明,ββ基因已经整合到生菜基因组中,Northern和Western印迹分析表明,ββ基因可以在生菜中正常转录和表达,并能通过有性繁殖传递给后代,不同生长条件下的转基因生菜中,锌的含量都明显高于对照植株。     

小鼠金属硫蛋白突变体 bb 基因在生菜中的表达及高锌生菜的培育

将人工合成的金属硫蛋白结构域突变体bb基因克隆到植物高效表达载体pGPTVd35S中, 用根瘤农杆菌介导的叶盘法转化生菜品种Salinas 88, 得到了抗除草剂的转化植株. PCR和Southern印迹分析表明, bb基因已经整合到生菜基因组中. Northern和Western印迹分析表明, bb基因可以在生菜中正常转录和表达, 并能通过有性繁殖传递给后代. 不同生长条件下的转基因生菜中锌的含量都明显高于对照植株.     

小鼠金属硫蛋白突变体

将人工合成的金属硫蛋白结构域突变体ββ基因克隆到植物高效表达载体pGPTVd35S中, 用根瘤农杆菌介导的叶盘法转化生菜品种Salinas 88, 得到了抗除草剂的转化植株. PCR和Southern印迹分析表明, ββ基因已经整合到生菜基因组中. Northern和Western印迹分析表明, ββ基因可以在生菜中正常转录和表达, 并能通过有性繁殖传递给后代. 不同生长条件下的转基因生菜中锌的含量都明显高于对照植株.     

拟南芥profilin2启动子5′端缺失对维管束特异表达的影响

用PCR法扩增并克隆了profilin2全长启动子（1667bp），经5′端不同长度缺失，与gus（uidA）基因连接，构建植物表达载体，转化伽蓝菜，证实在转基因植株中全长启动子Pfn1．7，呈维管束特异表达，5′端缺失分析显示，可将该启动子分为3个区段：区段1，－1167－1380bp，缺失该区段为gus基因由维管束特异表达变为组成型表达，推测在该区段中存在维管束特异表达元件；区段2，－1153－－597bp，强烈抑制gus基因的表达；区段3,-597－－1bp，可认为是profilin2的基本启动子。     

转OsNHX1基因耐盐84K杨的培育

采用农杆菌介导的方法将水稻Na+/H+反向转运器基因OsNHX1导入84K杨, 获得3株抗性转化植株, PCR, Southern 和Northern检测结果表明, OsNHX1基因已经整合到84K杨基因组中, 并可以稳定表达. 耐盐实验表明, 3个株系的转基因植株能在200 mmol/L NaCl条件下正常生长. 对盐胁迫处理的转基因植株进行Na+含量和渗透势测定, 发现转基因植株叶片中的Na+明显高于对照植株, 其渗透势明显低于对照植株. 分子检测和耐盐性实验表明OsNHX1基因的转化获得成功, 并获得84K杨耐盐转基因 植株.     

高赖氨酸含量基因在转基因小麦的表达及其赖氨酸含量分析

构建了含高赖氨酸含量基因(wblrp)和赖氨酸合成关键酶(dapA)基因的植物表达载体pBPC102,用基因枪导入京花1号、京411、优899和烟农15等受体品种的幼穗和幼胚,获得了100多株转基因小麦植株(T0)及其后代株系(T1～T2).PCR和PCR-Southern杂交结果表明,外源基因已稳定整合到转化植株To和T1的基因组中.进一步用RNA分子杂交的方法对高赖氨酸基因的表达及水平调控进行了深入研究,结果表明外源基因已在T2不同株系中获得了表达.植株叶片游离赖氨酸(Lys)含量和种子结合态Lys含量的测定和分析结果表明,有9个转基因植株后代株系叶片的游离Lys含量提高了2～3倍,4个株系的Lys含量提高了10%以上,小麦的营养品质得到了显著的改善.     

抗小麦黄花叶病毒转基因小麦的获得及病毒诱导的基因沉默

利用Act1启动子和除草剂选择标记bar基因，构建了含有小麦黄花叶病毒外壳蛋白基因的植物表达载体，采用基因枪法导和小麦品系，经PCR和PCR－RFLP对转基因小麦T0代及T1代进行检测后，对阳性植株的后代株系（T2代）进行田间抗病性检测。结果表明，外源基因可以在后代中遗传，并且其中一个转基因株系的后代(P8-T2)对小麦黄花叶病毒呈现高度抗性，经Westernblot和RT－PCR检测发现，抗病转基因小麦体内外壳蛋白基因在病毒感染后的表达水平出现明显下降，认为所获得转基因小麦的抗性是由病毒诱导的基因沉默引起的。     

水稻赤霉素20-氧化酶基因(rga5)的正、反义转化对水稻生物学性状的影响

通过PCR方法从水稻"矮子占"和"南特号"的基因组DNA中分离出赤霉素20-氧化酶基因rga5, 其编码区含1119 bp. 其编码蛋白与已报道的水稻赤霉素20-氧化酶基因OsGA20ox相比有11个氨基酸不同, 其中9个氨基酸为移码差异. 通过基因枪法将该基因的正、反义表达质粒pSrga5和pArga5转化水稻"中花8号", 获得了生物学性状有明显变异的转基因植株. 正义转化表现出植株增高、叶片和穗变长、穗粒数增加等特征, 但花期未受明显的影响; 而反义植株表现出明显的"矮化"和"早花", 且出现植株细弱、叶色加深、叶片和穗变短等特征. 转基因水稻的分析结果表明, rga5正、反义外源基因已分别整合到水稻基因组中, 并有效表达; 正义植株体内的GA1平均增加约50%, 反义则降低至对照组的约10%. 结果表明, rga5是水稻赤霉素合成代谢途径中起关键作用的赤霉素20-氧化酶基因, 该序列中11个氨基酸的变异并不影响其功能. 正义表达可增强体内GA的合成, 促使植株生长, 增加株高; 反义转化则抑制了内源GA的合成及植株生长, 导致植株明显的矮化.     

反义Wx基因导入我国籼型杂交稻重点亲本

为改良我国籼型杂交稻稻米的食用品质，利用基因工程技术经农杆菌介导将反义蜡质基因导入保持系龙特甫B等3个高直链淀粉含量的籼型杂交稻重点亲本中，经潮霉素抗性筛选获得了较多的抗性植株。PCR和Southern杂交检测证明，反义Wx基因已整合进转基因水稻的基因组中，绝大多数转基因水稻植株的表型正常。成熟种子直链淀粉含量分析表明，部分转基因水稻T1和T2代种子中的直链淀粉含量已有不同程度的下降，最低的已下降至7％左右，与未转化对照相比下降了18．39％。此外直链淀粉含量改变后对稻米的胶稠度和湖化温度也有一定的影响。     

花青素合成转录因子基因在玉米中的表达研究:一种新型基因可视化跟踪表达系统

花青素是一种水溶性的黄酮类物质,可使植物呈现出红、蓝、紫和红紫等颜色.外源花青素代谢调控基因的表达可使花青素在植物细胞内积累,使植物体外观上表现出色彩的变化,易于观察,因此可作为报告基因用于植物转基因研究,快速报告细胞、组织、器官或植株是否被转化.本研究用花青素代谢调控基因Bi和C1作为报告基因,以epsp作为筛选标记基因,构建了植物表达载体pBAC9009.基因枪转化玉米自交系501的幼胚,经过除草剂草甘膦抗性筛选和分化再生,获得了转化再生植株75株,其中43株获得结实种子.T0代植株有18株在苗期或生长阶段表现局部或全紫色,8个结实果穗有零星的紫色种子,从外观上可直接确认为转化植株.结合PCR和RT-PCR的分子检测及花青素含量分析,表明叶片和籽粒为紫色的玉米植株中外源目的基因已整合并且高效表达,即紫色表型与分子检测的结果高度一致.该结果表明我们成功建立了以花青素基因作为报告基因的植物转基因可视化跟踪表达系统.该系统的应用可以大大提高工作效率,节约检测成本,对于植物转基因研究具有重要意义.     

转mtlD/gutD 双价基因水稻的耐盐性

Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交和酶活性检测试验表明,通过农杆菌介导法已经把细菌１－磷酸甘露醇脱氢酶（ｍｔｌＤ）基因和６－磷酸山梨醇脱氢酶（ｇｕｔＤ）基因同时整合进水稻基因组并且在转基因水稻中得到表达．气相色谱分析证明转基因水稻合成并积累了甘露醇和山梨醇．与未转基因对照相比,转基因植株耐盐性明显提高．     

导入玉米10 ku醇溶蛋白基因提高马铃薯块茎中含硫氨基酸的含量

通过ＰＣＲ技术扩增玉米１０ｋｕ醇溶蛋白基因编码序列和马铃薯Ｐａｔａｔｉｎ ｃｌａｓｓⅠ启动子。构建了Ｐａｔａｔｉｎ ｃｌａｓｓⅠ启动子驱动此醇溶蛋白基因的表达载体,经农杆菌介导的叶盘法转化马铃薯。ＰＣＲ和ＮＰＴⅡ活性分析证明,１０ｋｕ醇溶蛋白基因已整合到马铃薯基因组中。ＲＴ－ＰＣＲ分析表明,１０ｋｕ醇溶蛋白基因在转基因马铃薯块茎中得到表达。气生块茎和大田块茎的氨基酸分析发现,转基因马铃薯块茎中含硫     

高粱C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的分子克隆及其转基因水稻的培育

应用PCR的方法从C4植物高粱的基因组中分离出C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因). 通过分步克隆的方法, 将此基因插入pCAMBIA1301质粒载体上, 构成重组的表达载体p1301-PEPC, 并利用农杆菌介导的转化系统将其转入农垦58和中花10两个粳稻品种. 经PCR分析、PEPCase活性检测、Western杂交、Northern杂交和Southern杂交等多种方法鉴定表明, C4型Ppc基因已转化进受体水稻植株的核基因组, 并能高水平表达. 生理学检测显示, 转基因水稻植株的CO₂补偿点和光呼吸速率显著降低, 光饱和光合速率和羧化效率提高, 显示出C4植物的光合特征.     

高赖氨酸含量基因在转基因小麦的表达

构建了含高赖氨酸含量基因(wblrp)和赖氨酸合成关键酶(dapA)基因的植物表达载体pBPC102, 用基因枪导入京花1号、京411、优899和烟农15等受体品种的幼穗和幼胚, 获得了100多株转基因小麦植株(T₀)及其后代株系(T₁~T₂). PCR和PCR-Southern杂交结果表明, 外源基因已稳定整合到转化植株T₀和T₁的基因组中. 进一步用RNA分子杂交的方法对高赖氨酸基因的表达及水平调控进行了深入研究, 结果表明外源基因已在T₂不同株系中获得了表达. 植株叶片游离赖氨酸(Lys)含量和种子结合态Lys含量的测定和分析结果表明, 有9个转基因植株后代株系叶片的游离Lys含量提高了2~3倍, 4个株系的Lys含量提高了10%以上, 小麦的营养品质得到了显著的改善.     

水稻赤霉素20-氧化酶基因(rga5)的正、反义转化对水稻生物学性状的影响

通过PCR方法从水稻“矮子占”和“南特号”的基因组DNA中分离出赤霉素20-氧化酶基因(rga5, 其编码区含1119 bp. 其编码蛋白与已报道的水稻赤霉素20-氧化酶基因OsGA20ox相比有11个氨基酸不同, 其中9个氨基酸为移码差异. 通过基因枪法将该基因的正、反义表达质粒pSrga5和pArga5转化水稻“中花8号”, 获得了生物学性状有明显变异的转基因植株. 正义转化表现出植株增高、叶片和穗变长、穗粒数增加等特征, 但花期未受明显的影响; 而反义植株表现出明显的“矮化”和“早花”, 且出现植株细弱、叶色加深、叶片和穗变短等特征. 转基因水稻的分析结果表明, (rga5正、反义外源基因已分别整合到水稻基因组中, 并有效表达; 正义植株体内的GA₁平均增加约50%, 反义则降低至对照组的约10%. 结果表明, rga5是水稻赤霉素合成代谢途径中起关键作用的赤霉素20-氧化酶基因, 该序列中11个氨基酸的变异并不影响其功能. 正义表达可增强体内GA的合成, 促使植株生长, 增加株高; 反义转化则抑制了内源GA的合成及植株生长, 导致植株明显的矮化.