拟南芥γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)启动子的分离及表达特性分析

维生素E是一类人体所必需的脂溶性的维生素,具有重要的生理功能。γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成α、β-生育酚。从拟南芥中分离了γ-生育酚甲基转移酶基因1552bp的启动子序列,构建了含有该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得了转基因植株。GUS组织化学染色结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在拟南芥的叶、茎以及花均有表达,且在茎尖、雄蕊和幼叶中表达最强,而在根、种子和种荚中则没有检测到GUS基因的表达,表明γ-TMT基因可能仅在拟南芥某些组织中特异性高表达。     

甘蓝型油菜γ-生育酚甲基转移酶基因的克隆和功能验证

采用RACE技术,从甘蓝型油菜中克隆出一含1044个碱基的开放阅读框架的γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)基因全长cDNA。将其成熟蛋白编码区克隆进pET21b( )多克隆位点,在大肠杆菌BL21(DE3)CodonPlus中表达出一个分子量为36kDa的融合蛋白。酶学分析显示,重组酶具有γ-TMT活性。     

小麦γ-TMT基因的克隆与表达分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E合成途径的关键酶之一。该研究采用RT-PCR方法,从小麦品种‘中国春’中克隆得到小麦γ-TMT基因的3个同源拷贝,其CDs(codingsequence)序列相似性为99.12%;其中Ta-γ-TMT-6A和Ta-γ-TMT-6B编码区长度为1101bp,编码366个氨基酸,而Ta-γ-TMT-6D因发生无义突变,编码365个氨基酸。生物信息学分析表明,3个蛋白分子量分别为39.58、39.53和39.50kDa,理论等电点分别为6.67、6.41和7.08,都属于亲水性不稳定非分泌型蛋白。系统进化分析表明,小麦Ta-γ-TMT蛋白与糜子Pm-γ-TMT的亲缘关系相对较近。实时定量PCR分析表明,小麦Ta-γ-TMT基因在根、茎、叶、颖壳、种子中均有表达,在叶片中表达量最高;ABA、NaCl、PEG均能诱导Ta-γ-TMT基因的上调表达。该研究结果为进一步探讨小麦γ-TMT基因的功能奠定了基础。     

拟南芥γ-生育酚甲基转移酶 （γ-TMT）启动子的分离及表达特性分

维生素E是一类人体所必需的脂溶性的维生素,具有重要的生理功能。Γ-生育酚甲基转移酶（γTMT）是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成α、β-生育酚。从拟南芥中分离了γ-生育酚甲基转移酶基因1552bp的启动子序列,构建了含有该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得了转基因植株。GUS组织化学染色结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在拟南芥的叶、茎以及花均有表达,且在茎尖、雄蕊和幼叶中表达最强,而在根、种子和种荚中则没有检测到GUS基因的表达,表明γ-TMT基因可能仅在拟南芥某些组织中特异性高表达。     

HPLC法分析油菜种子油中维生素E的组成与含量

利用HPLC法分析了50份遗传背景丰富的白菜型油菜、甘蓝型油菜、芥菜型油菜和芸芥种子油中维生素E的组成与含量.研究结果显示,油菜种子油中主要含α-生育酚和γ -生育酚,且a-生育酚、γ-生育酚和维生素E总量均存在明显的基因型差异,甘蓝型油菜种子油中维生素E含量总体水平最高,平均总量较高,为123.11 mg/100g油,维生素E含量最高的Omega,总量为144.73 mg/100g油,α/γ-生育酚比值最高可达0.77.α-生育酚、γ-生育酚和维生素E总量与类胡萝卜素含量均呈现显著负相关,种子油中α-生育酚与含油量呈现显著正相关,α-生育酚、γ -生育酚和维生素E总量与生育期均呈现显著或极显著正相关,α-生育酚和维生素E总量与株高均呈现显著正相关,维生素E总量与千粒重呈显著正相关,而α-生育酚、γ-生育酚和维生素E总量与全株角果数和每角粒数相关不显著.     

忽地笑酌-生育酚甲基转移酶基因LaTMT的克隆与表达分析

采用RACE技术从忽地笑也Lycoris aurea ( L'Hér.) Herb.页叶片中克隆获得γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)基因,命名为LaTMT。序列分析结果显示：该基因cDNA全长1458 bp,其中开放阅读框( ORF)长1017 bp,编码338个氨基酸残基。 LaTMT基因编码蛋白质的理论相对分子质量37560,理论等电点pI 8.70,为亲水性蛋白,无跨膜结构但具有信号肽结构;并具有S-腺苷甲硫氨酸( SAM)甲基转移酶保守结构域,包含3个SAM结合位点;该蛋白的二级结构中包含44.08%的α-螺旋、32.84%的无规则卷曲、12.72%的延伸链和10.36%的β-转角。序列比对和系统进化树分析结果显示：LaTMT蛋白属于S-腺苷甲硫氨酸-依赖性γ-生育酚甲基转移酶家族,与其他植物γ-TMT蛋白的一致性为64%~75%;在 NJ系统树上, LaTMT蛋白与单子叶植物γ-TMT蛋白聚为同一大类,并与油棕( Elaeis guineensis Jacq.) EgTMT和美洲油棕也Elaeis oleifera ( Kunth) Cortés页EoTMT聚为同一类,亲缘关系最近。基因表达分析结果显示：LaTMT基因可在大肠杆菌中成功表达,且表达量随异丙基硫代半乳糖苷( IPTG)诱导时间的延长而增加;在忽地笑的根、叶片、花苞、子房、雄蕊、花瓣和鳞茎中LaTMT基因均可表达,其中在叶片中的相对表达量最高,在子房、雄蕊和鳞茎中的相对表达量相对较低,具有明显的组织特异性。研究结果表明：忽地笑LaTMT基因在进化过程中具有很高的保守性;该基因主要定位于叶绿体中,并与忽地笑对非生物逆境胁迫的抗性相关。     

HPLC分析油菜籽油中维生素E的组成与含量

本文利用ＨＰＬＣ法分析了５０份遗传背景丰富的白菜型油菜、甘蓝型油菜、芥菜型油菜和芸芥种子油中维生素E的组成与含量,研究结果显示,油菜种子油中主要含α-生育酚和? -生育酚,且α-生育酚、? -生育酚和维生素E总量均存在明显的基因型差异,甘蓝型油菜种子油中维生素E含量总体水平最高,平均总量较高,为123.11 mg/100g油, 维生素E含量最高的Omega,总量为144.73 mg/100g油, α/ ? -生育酚比值最高可达0.77。α-生育酚、? -生育酚和维生素E总量与类胡萝卜素含量均呈现显著以上负相关,种子油中α-生育酚与含油量呈现显著正相关,α-生育酚、? -生育酚和维生素E总量与生育期均呈现显著或极显著正相关,α-生育酚和维生素E总量与株高均呈现显著正相关,维生素E总量与千粒重呈显著正相关,而α-生育酚、? -生育酚和维生素E总量与全株角果数和每角粒数相关不显著。     

甘蓝型油菜γ-TMT基因的克隆及其植物表达载体的构建

应用聚合酶链式反应技术(PCR)扩增了甘蓝型油菜γ-TMT基因,并将其克隆到pMD18-T vector载体上,对重组子进行PCR检测和限制性内切酶分析,并测定了DNA全序列.结果表明,克隆片段全长为1 044 bp.将甘蓝型油菜γ-TMT基因定向克隆到植物表达载体pCambia1300的35S启动子下游,构建了该基因的植物超表达载体.     

大豆球蛋白G1启动子的克隆及植物表达载体构建

从大豆冀nf37和冀豆15中克隆了大豆球蛋白G1基因的启动子片段。序列分析表明,两种启动子片段均为688bp,与GenBank现有的3种启动子序列(四川大豆(DQ250808)、南农87-c38(AY649096)和Dare(X15121))间的同源性在96.4%～99.6%之间。其中来自冀nf37的启动子片段除Legumin盒上有一个碱基差异外,其它元件与DQ250808完全相同,据此推测该启动子片段具有种子特异性启动子活性。将其与已有γ-生育酚甲基转移酶基因连接,构建了种子特异性表达载体pBG1TMT,为通过代谢工程手段调控油料作物种子维生素E组成、提高其营养品质奠定了基础。     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

甘蓝型油菜角果特异白化种质的遗传和生理特性

本研究对在甘蓝型油菜中发现的一种新型角果特异白化种质的形态特征、遗传及生理特性进行了研究,结果表明:该种质具经济器官特异性白化的特点,即营养器官正常,生殖生长阶段所有的经济器官如花蕾、花、角果、种子均表现为白化突变。白化株结实性差,纯合白化种子未发育成熟就干瘪萎缩。通过对该角果特异白化株与野生型油菜杂交创建的分离群体分离比进行统计,表明该性状为1对核基因控制的不完全显性突变。纯合白化株系中几乎没有叶绿素和类胡萝卜素,但有少量生育酚的合成,光合速率显著低于野生型或接近于零,超微结构观察也未发现有完整叶绿体结构。结合已有研究报道,初步推断该特异白化种质为类胡萝卜素合成调控基因或决定叶绿体发育基因发生突变所引起。因角果是油菜最重要的光合器官,对油菜产量形成起着至关重要的作用,本研究为进一步揭示叶绿体发育以及角果光合作用形成的分子生理奠定了基础。     

转基因水稻中过表达OsHGGT基因提高种子三烯生育酚含量的研究

旨在提高稻米中三烯生育酚的含量,将来源于日本晴尿黑酸牻牛儿基牛儿基牻转移酶(homogentisic acid gerany-lgeranyl transferase,HGGT)基因导入粳稻品种武育粳3号过量表达。经PCR和RT-PCR分析证明外源基因已导入水稻中并能够在水稻胚乳中表达。HPLC测定结果表明,过表达HGGT后,转基因水稻种子糠层及胚乳中γ-三烯生育酚和总三烯生育酚的含量分别是未转化对照的1.52和1.67倍,且三烯生育酚的积累并未导致总生育酚含量的降低,最终糠层及胚乳中总三烯生育酚与总生育酚的比值分别提高到0.82和1.82,极显著高于(P<0.01)未转化对照(分别为0.54和1.27)。     

甘蓝型油菜PEP基因片段的克隆和种子特异性反义表达载体的构建及转基因油菜的获得

丙酮酸羧化酶(PEP)是控制油菜蛋白质/油脂含量比例的一个种子的含油量.本研究利用PCR法从甘蓝型油菜花油5号(H045)克隆了PEP基因片段,并与载体pBI121-B构建了反义PEP基因的种子特异性植物表达载体,通过激光微束穿刺法将其转化到甘蓝型油菜中,目前已获得了转基因植株.     

油菜BnCr4基因RNAi载体构建及植株转化

该实验构建了含甘蓝型油菜黄化相关基因BnCr4特异片段反向重复结构的RNA干扰(RNAi)载体pFGC5941-Cr4,通过根癌农杆菌介导转化油菜,获得47株抗Basta的抗性再生油菜植株,其中10株经PCR鉴定为阳性转基因植株.随机选取3株经鉴定的转基因阳性油菜植株进行半定量RT-PCR分析,结果显示,相对于非转基因的野生型油菜,3株转基因植株中BnCr4基因的表达量分别降低了78.5%、8.5%、11.8%,表明该干扰载体转入油菜能特异引起植株BnCr4基因表达量下降.     

甘蓝型油菜水苏糖合成酶基因克隆及表达分析

以甘蓝型油菜品种‘德油5号’为试材,采用RT-PCR和RACE方法首次从油菜中获得水苏糖合成酶基因cDNA全长序列,命名为BnSTS,GenBank登录号为HQ285880.1。该cDNA全长3 210bp,包含一个长为2 619bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。通过构建原核表达载体,成功表达出预期蛋白。同源性比对结果显示,该基因编码蛋白与拟南芥STS相似性最高为82.08%。荧光定量PCR结果显示,基因表达水平与油菜种子发育过程中水苏糖含量变化具有相关性,与种子脱水耐性的获得具有时间一致性。该基因可能在种子脱水耐性形成机制中具有一定的作用。     

甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族鉴定及早熟相关基因挖掘

该研究运用生物信息学方法鉴定甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族,检测了其在‘黔油早2号’和‘中双11’中的表达水平及2个品种在低温(4℃)和ABA胁迫下该家族基因的表达特征,以探讨RPD3/HDA1基因在甘蓝型油菜中的潜在功能,为早熟油菜抗逆性遗传改良提供理论基础和候选基因。结果表明:(1)在甘蓝型油菜全基因组中共鉴定到28个RPD3/HDA1基因,将其命名为BnHDA1~BnHDA28,聚类为4个亚家族,同一亚家族成员的基因结构较为相似;在该基因家族中共检测到16对复制基因,均为片段重复。(2)顺式作用元件预测统计中共发现675个元件与植物激素、环境胁迫和光响应有关。(3)qRT-PCR分析显示,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的表达量均高于‘中双11’;低温胁迫下,‘黔油早2号’和‘中双11’中RPD3/HDA1基因呈差异表达,与‘中双11’相比,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的下调幅度较大;ABA处理后,RPD3/HDA1基因在2个品种中表达模式不一致,‘黔油早2号’中大部分RPD3/HDA1基因表达量较‘中双11’下调幅度小。研究认为,RPD3/HDA1基因可能在油菜开花中发挥调节作用,而且可能通过激素信号通路和防御信号通路参与油菜的生长发育和防御反应的调节。     

猪干扰素-γ基因在毕赤酵母中的分泌表达

将去除信号肽的猪干扰素-γ（PoIFN-γ）基因置于酿酒酵母α因子分泌信号的DNA序列后, 构建成pPIC9K-α-PoIFN-γ分泌型重组表达载体, 电转化导入毕赤酵母GS115中,经G418筛选后获得2株多拷贝插入的重组子。SDS-PAGE和Western blot分析结果表明,所获得的重组子能够分泌表达出17kD和23kD左右的PoIFN-γ特异蛋白,其表达量为108mg/L,占培养液总蛋白的60%。实验首次在毕赤酵母表达系统中实现了PoIFN-γ基因的分泌表达。     

油菜高含油量基因工程研究

油菜是世界上重要油料作物之一,是世界食用植物油的重要来源。近十年来,随着其种植面积的不断扩大,目前已成为世界第二大植物油来源,因此提高油菜种子含油量具有重大的经济利用价值。近年来,基因工程技术的飞速发展带来了优化油菜品种资源的新方法。三酰甘油对种子油脂的形成十分重要,它是油菜种子最主要的储藏脂类。将三酰甘油合成代谢途径中的关键酶基因及一些转录因子转入到油菜组基因中,一方面增加种子中关键酶基因的表达;另一方面增加转录因子表达以增强糖酵解和三酰甘油形成的相关基因表达,增加底物浓度和三酰甘油合成的速度,期待获得高含油量的转基因油菜。本文综述了国内外关于油菜油酯代谢关键酶基因及调控基因的研究进展,并展望了未来提高油菜含油量的发展思路。     

无花瓣油菜雄蕊心皮化突变体细胞学观察及基因表达分析

油菜是我国重要的油料作物,油菜花器官具有典型的十字花科特点,无花瓣油菜在花期不存在花冠层,这种特点有助于提高油菜产量,预防茵核病的传播。雄蕊心皮化是指花器官的雄蕊结构被具有类似于雌蕊结构的器官代替,这不仅造成了花器官结构的变化也导致了雄性不育。本文通过对无花瓣油菜雄蕊心皮化突变不育分离群体中的雄性可育株和不育株的比较研究,发现心皮化现象是由遗传因素引起的。细胞学观察发现,雄蕊心皮化在花器官发育的早期就已经产生,心皮化的雄蕊中着生类似于胚珠的结构,其顶端细胞的形态和排列方式也与雌蕊柱头相似。花发育相关基因的表达分析表明,B组基因彳丹在不育株3轮花器中的表达都比可育株低,特别是在第二轮花器官中这种差异最为突出。而A组基因AP1在不育株第二轮花器官中的表达量较可育株高。c组基因AGL8、SHPI、SHP2、NAP在不育株心皮化的第二轮花器官中表达都较可育株中高。     

特早花甘蓝型油菜的开花特征及特早花候选基因鉴定

开花是植物从营养生长进入生殖生长的重要阶段。油菜早花早熟,可有效解决油菜与其他夏季作物的茬口矛盾。挖掘不同的早花油菜资源,研究油菜早花性状形成的分子机理,可促进利用分子技术快速选育早熟油菜的育种进程。本研究以1个新发现的稳定遗传的特早花油菜迎春一号为研究对象,在覆盖全年9个月的时间中设计了15个不同的播种期,调查其开花特性。结果显示,迎春一号在不同季节播种均可顺利开花,其对低温春化的温度需求更弱于普通春性油菜。将迎春一号与半冬性早花品系FM4和半冬性晚花品系FM5进行比较发现,在10月播种于半冬性生态区种植环境下,迎春一号既能快速进入花期,又表现较好的耐寒性,综合农艺性状表现较好。对迎春一号开展分子生物学试验发现,在高温生长环境下,位于油菜A02、A03、C02和C03染色体上的春化途径关键基因BnaFLC的6个同源拷贝在迎春一号的营养生长阶段均出现了多拷贝基因的同步下调。以半冬性早花品系FM4和半冬性晚花品系FM5为对照,利用50×全基因组重测序技术检测得到与油菜全基因组1064个开花基因相关的16229个SNPs和5842个InDels。其中,迎春一号特异的且会导致开花基因编码蛋白变异的SNPs和InDels分别为69个和34个,包含与BnaFLC基因具有正向调控关系的14个SNPs和4个InDels,最终获得11个潜在候选基因。除了1个BnaFLC基因本身以外,其余基因均处于BnaFLC上游区域,且对BnaFLC基因的表达起正向调控作用。