过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁。耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。LEA蛋白家族是一个多基因家族,在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。本课题组前期研究阐明小麦TaLEA1基因在拟南芥中过表达可以提高转基因植物的耐盐性和抗旱性。本研究系统分析了小麦TaLEA2基因表达蛋白的理化性质、基因表达模式及启动子功能区域,并在拟南芥中过表达TaLEA2基因及共表达TaLEA1和TaLEA2基因,分析TaLEA2基因的抗逆功能及2个LEA基因的抗逆效果。结果表明,TaLEA2基因的表达产物属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。TaLEA2基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA2基因,或过表达TaLEA1和TaLEA2基因都能够提高转基因拟南芥的耐盐性和抗旱性,转基因株系的种子萌发率、根长及叶绿素含量显著高于野生型,且双基因过表达的转基因植物的抗逆能力高于单个基因过表达株系。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和多基因共转提高植物抗逆性提供了重要信息。     

转甜瓜CmSAMDC基因拟南芥的获得及其耐盐性研究

该研究以哥伦比亚生态型野生拟南芥为材料,将甜瓜CmSAMDC基因构建到植物双元表达载体pCAMBIA1304上,采用农杆菌介导法转入拟南芥,在含有50mg/L潮霉素(Hyg)MS固体培养基上筛选转基因后代,并利用T3代转基因幼苗进行耐盐性分析。结果显示:(1)成功构建了植物超表达载体35S∷CmSAMDC,并经农杆菌介导法转化拟南芥,潮霉素抗性筛选后获得了转CmSAMDC基因拟南芥T3代植株。(2)转CmSAMDC基因拟南芥T3代幼苗在含100、150、200mmol/L NaCl培养基中,侧根长势比野生型植株更为健壮;在200mmol/L NaCl浇灌处理后,转CmSAMDC基因T3代植株仍能维持正常生长,而野生型植株的生长明显受到抑制;在400mmol/L NaCl浇灌处理后16d,野生型植株逐渐死亡,而转基因植株仍能继续存活;对盐胁迫后植株的脂质过氧化程度(MDA)测定显示,野生型植株MDA水平较转基因植株上升更为明显。研究表明,过表达甜瓜CmSAMDC基因增强了转基因拟南芥的耐盐性。     

TaNHX2基因植物表达载体的构建及在拟南芥中的功能分析

将TaNHX2基因重组于质粒pBIN438的CaMV 35S启动子下游,构建含TaNHX2基因的植物双元表达载体pBIN438-TaNHX2。采用根癌农杆菌介导的真空渗透法转化拟南芥,得到T0代转基因拟南芥种子。经含Kan的平板筛选及PCR鉴定,获得54株阳性植株,选取生长一致的转基因阳性植株进行耐盐、耐旱分析,结果表明TaNHX2能够提高转基因植株的耐盐性和耐旱性。     

过量表达星星草PtSOS_1提高拟南芥的耐盐性

将星星草中分离的质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因PtSOS1(GenBank登录号EF440291)构建到pGWB2植物表达载体上,转化拟南芥,获得抗卡那霉素的抗性植株.PCR和Northern检测表明,PtSOS1已整合到拟南芥基因组中并过量表达.耐盐性实验表明,PtSOS1过量表达提高了拟南芥植株的耐盐性.盐分测定表明,盐胁迫下PtSOS1转基因植株中Na+积累低于野生型的,K+含量则高于野生型的,转基因植株中K+/Na+比值高于野生型.     

转ZjAPX基因拟南芥对NaCl、干旱胁迫的耐性研究

旨在探讨枣树抗坏血酸过氧化物酶基因ZjAPX在植物渗透胁迫中的作用。将ZjAPX基因转入到模式植物拟南芥,以野生型(WT)、转ZjAPX拟南芥株系T2为试材,进行不同浓度NaCl胁迫和干旱胁迫。结果表明,转基因株系的种子萌发、植株生长均优于野生型株系;荧光定量PCR检测转基因拟南芥植株在干旱和盐胁迫处理10 d后目的基因ZjAPX的表达量显著高于野生拟南芥,表明ZjAPX的高表达明显提高了植株的抗旱和耐盐性。     

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。     

利用RNAi技术抑制拟南芥NHX1基因家族的表达

采用RNAi抑制NHX1基因家族的表达,并观察其对拟南芥耐盐性和耐旱性的影响.根据从拟南芥(Ara-bidopsis thaliana)cDNA中扩增出编码Na /H 反向转运蛋白基因AtNHX1长度为210 bp高度保守序列作为RNAi的靶标区,并正反2个方向插入载体pHANNIBAL中,2个片段用intron连接;将RNAi表达框连入具有NPTⅡ筛选标记基因的表达载体pART27中,构建以拟南芥NHX1基因家族为靶标的RNAi载体.采用农杆菌介导的真空渗透法转化拟南芥,得到T0代转基因拟南芥种子.对转基因阳性植株进行RT-PCR检测以及耐盐性和耐旱性分析.结果表明,利用本实验构建的NHX1基因家族RNAi载体,拟南芥NHX1基因家族表达被成功地抑制;耐盐和耐旱分析表明RNAi技术对基因表达沉默是有效的.     

过量表达星星革PtSOS1提高拟南芥的耐盐性

将星星草中分离的质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因PtSOSJ（GenBank登录号EF440291）构建到pGWB2植物表达载体上,转化拟南芥,获得抗卡那霉素的抗性植株。PCR和Northem检测表明,PtSOS1已整合到拟南芥基因组中并过量表达。耐盐性实验表明,PtSOS1过量表达提高了拟南芥植株的耐盐性。盐分测定表明,盐胁迫下PtSOS1转基因植株中Na^＋积累低于野生型的,K^＋含量则高于野生型的,转基因植株中K^＋／Na^＋比值高于野生型。     

大豆Lea5基因过表达提高烟草抗旱和耐盐性的研究

大豆Lea5基因是LEA基因家族成员之一。为分析大豆Lea5基因的功能,构建了大豆Lea5基因植物过表达载体p BI121-Lea5。通过农杆菌介导法转化烟草,获得TL-06、TL-09、TL-17和TL-32等4个转大豆Lea5基因烟草株系。RT-PCR分析表明大豆Lea5基因在4个转基因烟草株系的T2代植株均有不同程度的表达。以转基因TL-09和TL-32株系T2代植株为材料,进行了干旱和盐渍处理,结果表明,2个转大豆Lea5基因烟草株系T2代植株对干旱和盐渍的抗性显著强于野生型烟草,说明大豆Lea5基因可以提高植物抗干旱和盐碱的能力。     

小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁,因此耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。许多研究表明胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)在植物应对非生物胁迫中发挥积极作用。本研究以小麦TaLEA1基因为研究对象,分析了其表达蛋白的理化性质及基因表达模式,并通过在拟南芥中过表达,分析Ta LEA1基因的抗逆功能。结果表明,TaLEA1基因的表达蛋白属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。Ta LEA1基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA1基因,显著提高了盐胁迫下转基因拟南芥的种子萌发率、根长及盐和旱胁迫下的叶绿素含量。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和耐盐基因的挖掘提供了重要信息。     

拟南芥冷诱导型启动子CBF 3的克隆及活性检测

目的：构建冷诱导型启动子CBF3基因的植物表达载体,并将其转入烟草。方法：以拟南芥基因组DNA为模板,通过特异PCR扩增,克隆冷诱导表达启动子CBF3（C-repeat binding factor）。用CBF3启动子替换pBI121载体上的35S启动子构建新的载体pBC-GUS,通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草。结果：获得了转基因烟草,转基因烟草的GUS组织化学染色及PCR分析结果表明,在低温诱导下,CBF3启动子可增强GUS基因表达。结论：CBF3启动子可应用于植物抗冷基因工程研究。     

转萝卜过氧化物酶RsPrx1基因保护拟南芥氧化损伤

为了研究萝卜过氧化物酶RsPrx1的功能,本实验构建了RsPrx1的cDNA克隆和表达载体pBI121-RsPrx1.通过农杆菌用浸花法转染拟南芥,获得转基因植株.对转基因植株的研究表明, 萝卜过氧化物酶RsPrx1可以抑制植物根和株高的生长,但不影响植物的成熟.当植物受到氧化应激时,RsPrx1可以保护植物免受氧化损伤. 因此,萝卜过氧化物酶RsPrx1参与植物的生长发育但不起主要作用,并具有抗氧化作用.     

Insertional mutagenesis of Arabidopsis thaliana: increase of germinating seeds transformation efficiency after sonication

An efficient procedure of transforming Arabidopsis thaliana germinating seeds was elaborated on the basis of the method of Feldmann and Marks. The procedure involves microdamaging T1 seeds by sonication before culturing with a vector Agrobacterium strain and yields more than 1% T2 transformants. Germinating seeds were transformed with Agrobacterium timefaciens hypervirulent strain A281 carrying plasmid pLD3 derived from pBI121. A collection of 54 A. thaliana T2 transformants was obtained; some of them showed marked morphological alterations. The transgenic nature of plants that acquired resistance to a marker antibiotic was confirmed histochemically and by PCR amplification of a T-DNA region.     

利用反义RNA技术分析春化相关基因VER17在冬小麦花发育过程中的功能

为了研究小麦春化相关基因VER17的功能,应用反义RNA技术,将VER17基因的反义片段构建到载体pBI121上,通过花粉管通道法获取转基因小麦.对T0代转基因植株GUS染色以及PCR等分子鉴定,得到14株含反义VERJ7基因片段的阳性转基因植株.对T0代和T1代的表型观察结果显示,VER17反义转基因植株开花时间延迟,并且穗的顶部和基部小花出现明显的退化.表明春化相关基因VER17在小麦发育过程中可能起到促进植物开花以及穗顶端和基部花发育的作用,减少小花退化,同时对雄蕊的发育也有影响.     

选择标记可去除的植物高效表达载体的构建

在常用的植物组成型表达载体pBI121的选择标记基因NPTII两侧插入同向的lox位点并用多克隆位点(MCS)取代了GUS基因序列,构建了NPTII基因可被去除的和可插入目的基因的通用植物表达载体pBI121-lox-MCS。替换pBI121-lox-MCS中驱动目的基因表达的35S启动子,可构建成一系列具有其他表达特性的植物表达载体,如本文描述的韧皮部特异表达载体pBdENP-lox-MCS。为方便地筛选去除选择标记基因的转基因植物,还构建了绿色荧光蛋白(GFP)表达框与NPTII表达框连锁的pBI121-gfp-lox-MCS载体。上述植物表达载体可广泛应用于培育选择标记可去除的转基因植物。     

Transformation of radish (Raphanus sativus L.) via sonication and vacuum infiltration of germinated seeds with Agrobacterium harboring a group 3 LEA gene from B. napus

A protocol for producing transgenic radish (Raphanus sativus) was obtained by using both ultrasonic and vacuum infiltration assisted, Agrobacterium-mediated transformation. The Agrobacterium strain LBA4404 contained the binary vector pBI121-LEA (late embyogenesis abundant), which carried a Group 3 LEA gene, from Brassica napus. Among six combinations, Agrobacterium-mediated transformation assisted by a combination of 5-min sonication with 5-min vacuum infiltration resulted in the highest transformation frequency. The existence, integration and expression of transferred LEA gene in transgenic T₁ plants were confirmed by PCR, genomic Southern and Western blot analysis. Transgenic radish demonstrated better growth performance than non-transformed control plants under osmotic and salt stress conditions. Accumulation of Group 3 LEA protein in the vegetative tissue of transgenic radish conferred increased tolerance to water deficit and salt stress.