异源过表达齿肋赤藓ScABI3基因改变拟南芥气孔表型并提高抗旱性

ABI3是ABA信号通路中关键的转录调控因子, 参与种子休眠、质体发育及苔藓耐干等重要生理过程, 在植物抗逆中发挥关键作用。以荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为材料, 克隆了抗逆基因ScABI3并获得3个独立的pCAMBIA1301-ScABI3转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。结果表明, 转基因拟南芥叶片气孔孔径增大, 单位面积气孔数量减少, 植株水分利用效率提高; 在干旱处理14天后转基因拟南芥植株存活率显著高于野生型, 离体叶片失水率显著低于野生型。进一步研究发现, ScABI3转基因拟南芥通过提高自身活性氧(ROS)清除能力增强植株抗旱性。研究结果可为开发利用荒漠植物基因资源培育抗逆作物品种奠定基础。     

拟南芥与大豆疫霉菌的非寄主互作及一个感病突变体的遗传分析

非寄主抗病性是一种普遍的自然现象, 该文通过建立拟南芥-大豆疫霉菌(Arabidopsis thaliana-Phytophthora sojae)非寄主互作系统, 筛选对大豆疫霉菌感病的拟南芥突变体, 为研究植物对卵菌的非寄主抗病性遗传机制奠定基础。以大豆疫霉菌游动孢子接种拟南芥T-DNA插入突变体离体叶片, 从代表12 000个独立转化株系的40 000株T₃代T-DNA插入拟南芥突变体中获得一系列对大豆疫霉菌感病的突变体。其中突变体581-51感病性状表现稳定, 离体叶片接菌后3天内出现明显的水渍状病斑, 4–5天后产生大量卵孢子和/或孢子囊。细胞学观察发现有典型的吸器形成。Southern杂交和遗传分析结果表明, 581-51突变体含有4个T-DNA插入事件, 其感病性状可能由隐性单基因控制。     

拟南芥与大豆疫霉菌的非寄主互作及一个感病突变体的遗传分析

非寄主抗病性是一种普遍的自然现象,该文通过建立拟南芥．大豆疫霉菌（Arabidopsis thaliana—Phytophthora sojae）非寄主互作系统,筛选对大豆疫霉菌感病的拟南芥突变体,为研究植物对卵菌的非寄主抗病性遗传机制奠定基础。以大豆疫霉菌游动孢子接种拟南芥T—DNA插入突变体离体叶片,从代表12000个独立转化株系的40000株T3代T。DNA插入拟南芥突变体中获得一系列对大豆疫霉菌感病的突变体。其中突变体581-51感病性状表现稳定,离体叶片接菌后3天内出现明显的水渍状病斑,4—5天后产生大量卵孢子和／或孢子囊。细胞学观察发现有典型的吸器形成。Southern杂交和遗传分析结果表明,581—51突变体含有4个T-DNA插入事件,其感病性状可能由隐性单基因控制。     

CMV抑制PVYN CP基因沉默及其介导的抗病性

以前曾报道用RNA介导的抗病毒策略,获得了高度抗病的表达马铃薯Y病毒坏死株系外壳蛋白基因(PVY^N CP)的转基因烟草,并对T1、T2代转基因植株进行了遗传和抗病性分析。此次以T,代转基因植株为试验材料,在筛选高度抗病植株并证明其抗病性是基于转基因沉默的基础上,采用Northern杂交的方法,证明CMV侵染抑制了转基因植株中PVY^N CP基因的沉默,而且CMV对PVY^N CP基因沉默的抑制部位是发生在接种后的新生叶上,接种叶及其下部叶片中PVY^N CP基因沉默则未受到影响。采用ELISA方法对CMV PVY^N复合接种的转基因植株进行PVY^N检测,结果表明,接种叶及下部叶没有检测到PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为抗病。而在CMV接种后植株新生叶中则检测出了高滴度的PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为感病。该文报道了在表达PVY^N CP基因的RNA介导抗性转基因植株中,异源病毒侵染抑制了转基因的沉默,并导致转基因植株的抗病性丧失。     

转基因玉米中目的基因的遗传表达及其抗病性研究

采用花粉介导方法将几丁质酶基因和潮霉素基因导入玉米(Zea maysL.)自交系海92-1中,以筛选抗玉米丝黑穗病的转基因品种.对转化植株及其后代植株的PCR、Southern blot检测表明,目的基因已导入转化植株并整合到其基因组中,且能够稳定遗传.ELISA分析证明转基因植株中目的基因可高效表达,表达产物量在9.8~16.3 ng?g-1鲜叶左右.统计分析显示,目的基因产物表达水平与转基因植株的抗病性呈极显著正相关(r=0.925,P<0.01).接种病毒鉴定结果揭示转基因株系的抗病性比对照提高3~4级.结合农艺性状筛选,选育到401、403这2个抗丝黑穗病且其它农艺性状优良的转基因纯合株系.     

双价抗真菌基因表达载体的构建及转基因西瓜的研究

构建了同时含有番茄儿丁质酶基因（Chi3）和β-1,3-葡聚糖酶基因（Glu-Ac）的双价抗真菌基因植物表达载体,以西瓜（Citrullus lanatus）子叶块为外植体,采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法,将Chi3和Glu-Ac同时导入西瓜栽培种“中育一号”,共获得46株抗性再生植株。经PCR、Southern blot和RT—PCR检测,表明外源基因己成功整合到西瓜基因组中,并在转录水平得到表达。利用尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fusarium oxysporum）对转基因植株进行离体叶片抗病性检测,表明转基因植株对枯萎病的抗性均有不同程度的增强。     

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明:转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。     

表达Osmotin蛋白的转基因马铃薯对晚疫病的抗性分析

将缺失C端信号肽序列的Osmotin基因和在第96位氨基酸处发生琥珀突变的Osmotin基因置于CaMV双35S启动子驱动下，转化马铃薯，获得NPTII抗性植株。经对20株NPTII抗性植株的Southern检测和对55株NPTII抗性植株的Nouthern分析，证实了Osmotin基因的插入和转录。对21株转Osmotin基因和17株转琥珀突变Osmotin基因植株的抗病性测定，分别筛选出8株和10株抗病性与非转基因植株有显著差异(α=0.05)的转基因植株。对8株转Osmotin基因植株的Dot blotELISA和Western杂交分析，证明Osmotin蛋白胞外分泌能够赋予转基因植株叶片抗晚疫病的能力，研究结果暗示Osmotin蛋白具有抑菌活性的部位可能位于其N-端。     

siRNA介导的ERA1表达下调对拟南芥抗旱性的影响

ERA1是控制植物气孔开闭的一个重要基因,根据其保守域构建RNA干扰(RNAi)载体并转化拟南芥,考察转基因植株的生长、气孔导度、离体叶片失水率以及ERA1和相关基因表达,探讨siRNA介导的ERA1表达下调对拟南芥抗旱性的影响。结果表明:转基因拟南芥株系中ERA1的表达受到明显抑制,其离体叶片失水率低于野生型,但并未出现ERA1缺失突变体的负面生长表型;转基因株系对ABA处理比野生型更敏感,其ABA处理株的根长显著变短,气孔孔径更小;转基因株ABI1、ABI2、ATHB6的表达量降低,而RAB18、RD29B、ADH1的表达量升高,siRNA介导的ERA1表达下调可能会激活RAB18、RD29B等逆境响应元件。研究发现,采用RNAi技术可以有效下调ERA1表达,在没有过多负面生长表型的前提下提高拟南芥的抗旱性,且ERA1表达下调可能通过ABA途径正面影响拟南芥的抗旱性。     

内生真菌感染对宿主羊草抗病性的影响

以感染内生真菌的天然禾草羊草为实验材料,通过体外纯培养条件下的内生真菌、感染内生真菌的离体叶片和在体叶片对3种病原菌的抑菌实验,以探讨内生真菌对宿主植物羊草在抗病性方面的贡献。结果表明:体外纯培养条件下,分离自羊草的内生真菌Epichlobromicola对新月弯孢(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)和枝孢霉(Cladosporium sp.)这3种病原菌都具有抑制作用,抑菌率分别达56.22%,46.93%和45.15%,且内生真菌培养滤液可以有效抑制这3种病原菌的孢子萌发,平均萌发率分别为30.4%,15.7%和16.4%;宿主植物叶片在离体条件下,内生真菌感染可以有效降低羊草叶片受C.lunata和C.sp.侵染后的病斑数或病斑长度,但对B.sorokiniana不起作用,甚至提高了叶片的病斑数及病斑长度,而离体叶片提取液对不同病原菌均有不同程度的抑制作用;在体条件下,内生真菌均可以通过降低叶片病斑数来增强羊草植株对这3种病原菌的抗性。由此看来,内生真菌E.bromicola对宿主植物羊草在抗病原菌侵染方面有一定的增益作用。     

蒙古冰草MwMYB4基因功能鉴定

MwMYB4基因是从蒙古冰草中克隆得到的MYB类转录因子家族成员之一。该研究以转MwMYB4基因的拟南芥后代为材料,通过在干旱和低温胁迫下对转基因植株进行表型分析、理化指标测试和分子鉴定,分析并验证MwMYB4基因的功能。结果显示:(1)蒙古冰草MwMYB4基因已成功整合到转基因拟南芥T_1代的基因组中并实现转录水平的表达。(2)转基因拟南芥T_2代植株在干旱胁迫条件下,转基因植株叶片枯黄程度较轻,相对电导率较野生型变化幅度低,脯氨酸含量明显高于野生型对照,且MwMYB4基因的表达量随干旱胁迫时间延长而增加。(3)在低温胁迫条件下,转基因拟南芥叶片的枯白程度明显低于野生型,且MwMYB4基因的表达量随低温胁迫时间增加而增加。研究表明,过量表达蒙古冰草MwMYB4基因能够提高转基因拟南芥对干旱和低温的耐受性,该基因可能在干旱胁迫和低温胁迫调控机制中发挥调控作用,可作为改良农作物和其他牧草抗旱、抗寒性的重要候选基因。     

水稻OsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2(MALE STERILITY 2)是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2(Os03g07140)基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比, 转基因 植株营养生长阶段正常, 但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察, 结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟, 小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示, 小孢子壁光滑, 不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

转拟南芥AtNPR1基因增强水稻对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性

AtNPR1基因是拟南芥系统获得抗性的一个重要调节基因,在拟南芥中过量表达AtNPR1基因能使拟南芥对细菌和真菌的抗性同时增强.为了研究在水稻中过量表达AtNPR1基因对水稻抗病性的影响,将该基因转入到广西主栽籼稻恢复系品种桂99中.经PCR验证得到了79株转基因植株,DNA斑点杂交表明ATNPR1基因已经整合到桂99染色体DNA中.Northern杂交和RT-PCR分析表明,AtNPR1基因在桂99中已经表达;同时还检测了转基因植株对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性,结果表明转基因植株对该两种病害的抗性均显著增强.     

转bar基因小麦和非转基因小麦抗除草剂鉴定方法比较

方便、快捷、准确地对转基因小麦中的bar基因进行检测,对于筛选纯合稳定转基因植株、获得无筛选标记转基因植株、鉴定常规小麦品种和商品小麦中的bar基因成分等具有一定价值。本试验对叶片涂抹、植株喷洒、培养基添加除草剂3种方法鉴定转bar基因小麦植株的效果进行了比较,表明3种方法都能很好鉴定转基因小麦中的bar基因,叶片涂抹200mg/LLiberty鉴别的准确性高于PCR检测,植株喷洒Basta的适宜浓度为100mg/L,喷洒Liberty的适宜浓度为150mg/L,培养基添加Bialaphos的适宜浓度为5～8mg/L。叶片涂抹和植株喷洒除草剂方法受环境条件影响较大,区别转基因植株和非转基因植株的标准不够明确。相比之下,成熟胚离体培养除草剂筛选不受外界环境条件的影响,具有鉴定效果直观明了、操作简单、试验周期短等优点,在检测小麦转入或飘入的bar基因方面具有潜在应用前景。     

AtNHX5基因过量表达对拟南芥耐盐性的影响

为了研究AtNHX5基因在植物耐盐中的作用,构建了植物过量表达载体pROKⅡ-AtNHX5,并转化拟南芥。结果显示:(1)RT-PCR检测表明,转基因拟南芥中AtNHX5基因的表达大幅提高。(2)对转基因纯合株系进行耐盐性分析显示,AtNHX5过量表达提高了植株在种子萌发和苗期的耐盐性。(3)转基因植株在盐处理下的干重、鲜重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。在200mmol/L NaCl处理下,以转基因株系a1-4为例,其地上部分单株鲜重、单株干重、K+含量分别是野生型的1.27、1.54、1.16倍,较野生型显著升高。研究表明,过量表达AtNHX5基因促进了盐胁迫下转基因植株对K+的吸收,转基因拟南芥的耐盐性明显提高。     

油茶炭疽病菌(Colltotrichum camelliae)分生孢子的自身抑制作用

在研究油茶(Camellia oleifera)和油茶炭疽病菌(Colletotrichum camelliae)相互作用的过程中,发现C.camelliae分生孢子的萌发率随着孢子密度的增加大幅度降低。在其他病原菌孢子萌发时也发现有与此类似的现象。孢子萌发率是其密度的函数,其含义除了萌发过程中可能发生的氧亏缺和饥饿之外,还暗示孢子本身存在着抑制萌发的物质。炭疽病是油茶的主要病害,炭疽病菌孢     

高表达水稻WRKY72基因影响拟南芥生长素信号传导

植物转录调控因子WRKY基因家族是一个拥有众多成员的超家族,功能涵盖了植物生长发育的控制与抗病耐逆的调节。我们主要分析了OsWRKY72基因在外源植物拟南芥中的生物学功能。通过转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的遗传学研究发现外源高表达该基因不单明显地抑制转基因植株的顶端优势,增强植株侧枝的生长,还改变了转基因植株叶片和角果的发育。进一步分析证实,高表达OsWRKY72基因所导致转基因拟南芥植株的表型和其它生理现象都与生长素信号通路改变所导致的表型和生理变化极其相近。这些结果说明OsWRKY72基因在外源植物拟南芥体内高表达后很可能改变了其正常的生长素信号通路。     

过量表达棉花GaSus3基因增强拟南芥的耐盐性

构建了植物过量表达载体p35S：：GaSus3,通过花序浸染法成功获得转GaSus3基因拟南芥植株。利用NaCl模拟盐胁迫处理,证实转基因拟南芥与野生型相比耐盐性明显增强。在盐胁迫下,转基因拟南芥受到的影响较小,而野生型则受盐害影响严重：转基因拟南芥具有更好的萌发率和主根长度,以保证植株正常生长;盐胁迫下转基因拟南芥能保持较多的绿色叶片,而野生型则过早黄化死亡。研究还发现,转基因拟南芥的过氧化氢酶活性在胁迫前后都高于野生型,这说明转GaSus3基因能够提高拟南芥抗氧化胁迫的能力。研究结果为进一步探讨GaSus3基因在棉花耐盐方面的功能奠定了基础。     

过表达大豆类受体蛋白激酶基因RLPK2促进转基因拟南芥叶片的衰老北大核心CSCD

大豆RLPK2基因(GenBank登录号:AY687391)是一个编码N-末端富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶基因。为分析大豆RLPK2基因的功能,该研究以野生型拟南芥和大豆RLPK2基因过表达拟南芥植株为材料,通过农杆菌介导法转化野生型拟南芥,构建了大豆RLPK2基因过表达载体,分析了叶片衰老过程中叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性及衰老相关基因表达量的变化。结果表明:(1)无论是野生型还是转基因拟南芥,随着叶片衰老进程的进行,光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递速率(ETR)均呈下降趋势,但后者下降趋势更明显;(2)激发压(1-qP)在叶片衰老前期的变化较为平稳,后期则急剧增加,且转基因型比野生型拟南芥增加更明显;(3)在叶片衰老的各个时期,转基因拟南芥叶片丙二醛(MDA)含量均显著高于野生型,而超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著低于野生型;(4)实时荧光定量PCR检测结果表明,RLPK2转基因拟南芥中衰老标志基因ATSAG12,衰老关键转录因子ATNAP、ATWRKY6和叶绿素降解关键酶编码基因ATACD1表达量显著上调。综上认为,大豆类受体蛋白激酶基因RLPK2参与调控植物叶片衰老进程,其表达对叶片衰老具有促进作用。     

转GhB301基因烟草的防御酶活性及抗病相关基因表达分析

为了明确棉花ERF-B3亚族转录因子基因GhB301在烟草异位表达后(抗枯萎病中)的功能,该研究以过表达GhB301基因烟草和野生型烟草为材料,采用枯萎病菌孢子悬浮液接菌方法,分析病原菌侵染前后防御酶活性变化以及防卫相关基因的表达变化与抗病性的关系。结果显示:(1)棉花枯萎病菌处理15d后,2个转基因株系烟草叶片黄化程度与野生型相比较轻。(2)棉花枯萎病菌处理后,过表达GhB301转基因烟草和野生型烟草叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)的活性较未接菌对照显著提高,并且酶活峰值出现均早于野生型材料;转基因材料叶片的POD、PAL、PPO活性均在处理3d后达到峰值,而野生型材料叶片的POD、PAL活性在处理5d后才达到峰值。(3)接种棉花枯萎病菌后活性氧相关基因、乙烯(ET)/茉莉酸(JA)途径相关基因、病程相关基因的表达量在转基因株系OE1和OE2中均受到明显影响。研究推测,GhB301在烟草中的异位表达激活了防卫相关基因的表达,提高了防御酶的活性,从而增强了烟草对枯萎病菌的抗性。