外源甜蛋白thaumatin II基因转入烟草的研究

利用土壤农杆菌系统,将高甜度的外源甜蛋白thaumatin II基因转入烟草细胞,并得到大量转基因植株及其后代。经分子杂交分析确证thaumatin II基因已整合到烟草植株的基因组中,并在转录水平检测到表达。标记基因胭脂碱合成酶(NOS)基因及新霉素磷酸转移酶(NPT II)基因也在转基因植株中正常表达。     

转基因水稻中HPT蛋白质的检测及表达特征研究

hpt是转基因植物中最常用的筛选标记基因之一,建立了HPT蛋白质免疫印迹检测技术、了解其在转基因植物中的表达特征具有重要的理论意义和应用价值。在大肠杆菌中进行了HPT蛋白质的重组表达,利用纯化的HPT蛋白质制备了其特异性的单克隆抗体,采用免疫印迹学方法对转基因水稻4021中HPT蛋白质的表达情况进行了检测,该方法可检测出单粒稻米的10%(约1.5mg)所含的HPT蛋白质。定量分析发现水稻苗期HPT蛋白质含量约占鲜重的0.01‰。对Ca MV35S启动子驱动下的转基因水稻中HPT蛋白质的表达谱进行分析,发现其在苗期和成株期的叶片中表达量较高,在灌浆期的种子中呈现不断增加的趋势,而在茎、分蘖节、茎节、叶鞘、叶枕和根等组织中表达量较低。建立了完整的利用免疫印迹方法检测HPT蛋白质的技术,同时系统分析了HPT蛋白质在转基因水稻中的表达谱。     

烟草花叶病毒外壳蛋白嵌合基团的重组

普通烟草花叶病毒外壳蛋白基因已和花椰菜花叶病毒35S启动子及3′未端重组成嵌合基因。在连接了用于筛选在土壤杆菌中导入外源基因的新霉素磷酸转移酶Ⅰ(NPT Ⅰ)基因和用于筛选在植物细胞中导入外源基因的嵌合的新霉素磷酸转移酶Ⅱ(NPT Ⅱ)基因后,已导入一个去致瘤基因的Ti载体T-DNA区中。这种在Ti载体T-DNA区带嵌合的烟草花叶病毒外壳蛋白基因的土壤杆菌菌株,可以用来转化植物。观察在转化植物中表达的这种外壳蛋白能否延缓或减轻烟草花叶病毒对它们的危害。     

水稻细胞质1,6-二磷酸果糖酶基因1 195 bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6-二磷酸果糖酶(EC3.13.11)催化1,6-二磷酸果糖分解为6-磷酸葡萄糖和无机磷酸.在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6-二磷酸果糖酶:即叶绿体型1,6-二磷酸果糖酶和细胞质型1,6-二磷酸果糖酶.由于细胞质型1,6-二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水稻细胞质型1,6-二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β-葡糖醛酸酶(GUS)报告基因构建成嵌合表达载体.采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性.组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞、泡状细胞、维管组织中均无表达;在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达;在根、茎所有细胞中均没有蓝色反应.为进一步研究1,6-二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS 活性进行了荧光定量分析.结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7 031.5 pmol 4-MU-1*min-1*mg蛋白.在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片、叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性.实验结果表明,ATG上游1 195 bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件.     

以新霉素抗性基因突变体为筛选标志的真核表达载体的构建

新霉素抗性基因(neo)是真核表达载体的常用筛选标志neo基因编码新霉素磷酸转移酶Ⅱ（NPT Ⅱ）,能催化G418、卡那霉素等多种氨基糖苷抗生素分子磷酸化而使之失去抗菌活性。通过对真核表达载体的筛选标志基因neo进行定点突变,以降低NPTⅡ的活性,然后用含neo突变体的真核表达载体pmDNA构建荧光素酶表达质粒,稳定转染CHO-K1细胞,发现表达荧光素酶的阳性细胞比例达到95%,其中高表达细胞集落的筛选率明显高于对照组。     

水稻细胞质1，6—二磷酸果糖酶基因1195bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6－二磷酸果糖酶（EC3．13．11）催化1,6－二磷酸果糖分解为6－磷酸葡萄糖和无机磷酸。在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6－二磷酸果糖酶：即叶绿体型1,6－二磷酸果糖酶和细胞质型1,6－二磷酸果糖酶。由于细胞质型1,6－二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水解细胞质型1,6－二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β－葡糖醛酸酶（GUS）报告基因建成嵌合表达载体。采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性。组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞,泡状细胞,维管组织中均无表达,在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达,在根,茎所有细胞中均没有蓝色反应,为进一步研究1,6－二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS活性进行了荧光定量分析。结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7031．5pmol4-MU^-1.min^-1.mg蛋白。在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片,叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性,实验结果表明,ATG上游1195bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件。     

分子改造cryNAc基因的转基因水稻创制及其功能评价

利用蛋白质工程技术对Cry蛋白进行改造是创制新Bt蛋白的主要途径之一。Cry蛋白改造涉及结构域交换、定点突变、蛋白截断等多种方法。利用结构域交换、密码子优化方法对Bt基因进行合理化设计改造,获得新型Bt蛋白编码基因cryNAc,进一步利用农杆菌介导法转入吉林省水稻主栽品种吉粳88中,并开展了转基因后代的分子鉴定和抗虫性功能评价相关研究工作。分子检测结果表明cryNAc基因成功整合进入吉粳88基因组中,且稳定表达;CryNAc蛋白在各个发育时期根、茎、叶中的表达存在显著差异,灌浆期水稻叶片中蛋白表达量最高（2 959.73 ng/g）,分蘖期茎中蛋白表达量最低（150.9 ng/g）;田间接虫试验表明cryNAc转基因水稻抗二化螟的能力显著。上述结果表明cryNAc基因可作为新的cry基因用于作物遗传改良。     

利用转基因标记NPTⅡ快速、规模化纯合转基因番茄

利用卡那霉素喷施方法对带有NPTⅡ标记基因和双价外源基因(烟草渗调蛋白基因AP24和菜豆几丁质酶基因Chi)的转基因番茄的3个世代在温室或田间环境进行规模化筛选,成功获得8个单拷贝转基因纯合植株。含有单个拷贝NPTⅡ标记基因的转基因株系后代,对卡那霉素的抗感分离符合3∶1的孟德尔分离比例,T2代中一些株系表现为对卡那霉素全抗,表明这些株系的外源基因已经纯合,这一结果在T3代中进一步得到证实。但对于含有两个拷贝外源基因的转基因株系,外源基因的遗传则比较复杂。同时,结合Km喷施和多重PCR技术对外源基因的异常遗传进行了初步分析。用PCR分析进一步证实了该方法的准确性,该方法是对转基因番茄进行大规模、快速遗传分析的理想方法。     

转石蒜凝集素基因烟草的抗蚜虫性

利用农杆菌介导法将质粒pBILRA转化烟草(Nicotianatabacum L.),该质粒含有由花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)引导的筛选基因新霉素磷酸转移酶基因(nptⅡ)及石蒜凝集素基因(lra).通过卡那霉素筛选获得了25株独立转基因烟草植株.Western blot分析表明,石蒜凝集素蛋白在不同转基因植株中表达量不同.对转基因T1代植株的遗传分析表明,lra基因在大多数独立转基因植株后代中以孟德尔3:1的分离比方式遗传.抗虫试验表明,表达较高水平石蒜凝集素蛋白的转基因烟草对桃蚜种群的生长具有明显的抑制作用.首次报道了表达石蒜凝集素基因的烟草对蚜虫具有抗性.石蒜凝集素基因可用于植物抗虫基因工程研究及应用.     

外源甜蛋白THAUMATIN II基因转入烟草的研究

利用土壤农杆菌系统,将高甜度的外源甜蛋白ｔｈａｕｍａｔｉｎ Ｉｉ基因转入烟草细胞,并得到大量转基因植株及其后代,经分子杂交分析确证ｔｈａｕｍａｉｎ Ｉｉ 基因已整合到烟草植株的基因组中,并在转录水平检测到表达。标记基因胭脂合成酶基因及新霉素磷酸转移酶基因也在转基因植株中正常表达。     

电击法诱导的欧白英原生质体转化和转化植株再生

本研究使用电击法成功地将带有标记基因NPTⅡ的质粒pCaMVNEO转入欧白英的原生质体,并获得了再生转化植株。通过用pDW2质粒进行的CAT基因短暂表达研究,确定了欧白英原生质体转化的电击条件为：电容30nF、电场强度l 500V／cm、时间衰变常数59．4微秒;质粒DNA浓度为20μg／2×10⁶原生质体。在以上条件下,欧白英原生质体的相对转化率为12．4％,绝对转化率为2.4×10^-4在大多数抗性愈伤组织和从抗性愈伤组织再生的植株中检测到新霉素磷酸转移酶活性。分子杂交结果也证明了在转化植株中存在NPTⅡ基因序列,而未转化的对照植株则没有。     

水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种P1312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100 μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水稻PI312777叶片中共检测到差异表达蛋白质点31个,通过MALDI-TOF/MS分析,鉴定了其中的24个蛋白质(包括20个不同蛋白质,4个重复检出蛋白质);IR24叶片中共检测到差异表达蛋白质点19个,其中15个蛋白质得到鉴定.PI312777叶片鉴定出的20个蛋白质覆盖了IR24叶片鉴定的15个蛋白质,前者有4个与光合作用相关,11个与细胞防御代谢相关,3个与其他代谢相关,2个为功能未知蛋白.与对照相比,不同浓度镉胁迫下,抗镉水稻PI312777叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、硫氧还蛋白和DNA重组修复蛋白均上调表达;镉敏感水稻IR24叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型的表达无显著差异,果糖1,6-二磷酸醛缩酶和硫氧还蛋白则下调表达.此外,DNA重组修复蛋白仅在镉胁迫的PI312777叶片中表达.水稻PI312777比IR24具有更强的镉抗性与这些差异表达的蛋白质密切相关.     

组织与原生质体培养

950616从电激原生质体再生转基因大豆植株[英]/Dhir,S.K.…/P1ant Physi01.一1992,99(1).一81～88E译自DBA,1992,11(14),92—08040] 质粒DNA携带CaMV35S启动子调控的新霉素磷酸转移酶(NPTⅡ)基因,该基阈与冠瘿碱生物合成的非选择标记相连。从上述质粒电激处理后的原生质体衍生愈伤,并再生出转基因大豆植株。从电激后培养的第15天开始,用卡那霉素(50pg/m1)选择。6周内,从1百万个电激原生质体中选出370～460个抗性集落,绝对转化频率为O.00037～O.00046。其中80％以上的集落具有NPT’Ⅱ活性,这些集落的90％产生冠瘿碱。连接的标记基…     

根癌农杆菌介导的玫瑰茄愈伤组织的遗传转化

以根癌农杆菌LBA4404和EHA105为供体菌株,对玫瑰茄愈伤组织进行了转化条件的研究,建立了一套玫瑰茄愈伤组织遗传转化体系。利用该转化体系获得了2个稳定表达新霉素磷酸转移酶活性的玫瑰茄转化细胞系。GUS活性组织化学检测和PCR扩增鉴定的结果表明,愈伤组织的转化率为4%。说明采用农杆菌介导法将外源基因经愈伤组织导入玫瑰茄细胞是可行的。     

转基因水稻检测用阳性质粒分子的构建及应用

通过分析转基因水稻(Oryza sativa)中调控元件和功能基因的种类及应用频率,结合水稻基因工程研究中标记基因的使用情况,确定将CaMV35S启动子、NOS终止子,标记基因Bar、HPT和NPTⅡ基因作为转基因水稻的筛查检测靶标。通过重叠延伸PCR技术,将水稻内标基因SPS、筛选靶标(CaMV35S启动子、NOS终止子、Bar基因、HPT基因和NPTⅡ基因)、事件特异性检测靶标(TT51-1、KF-6和KMD1)聚合克隆到质粒载体上,构建质粒分子pBS Rice。应用结果表明,阳性质粒分子pBS Rice既适用于转基因水稻的筛查检测,也适用于抗虫水稻TT51-1、KF-6和KMD1的事件特异性检测。研究结果为转基因水稻安全监管提供了一种不依赖于转基因水稻原材料供应的阳性对照,其对目前国内外批准的转基因水稻检出率达100%,满足了监管过程中转基因水稻的检测需要。     

抑制表达谷氨酸合酶基因对水稻碳氮代谢的影响

提高水稻的氮素利用率对农业生产极为重要,水稻谷氨酸合酶（GOGAT,EC1．4．1．14）被认为具有提高水稻氮素利用率的潜力,但该酶在水稻中的功能以及其对碳氮代谢的影响一直未被系统的报道．本研究以抑制表达谷氨酸合酶基因的转基因水稻为材料,结合谷氨酸合酶基因家族全生育期表达谱数据,研究该基因家族在水稻体内的功能及其对碳氮代谢的影响．结果表明,谷氨酸合酶家族基因成员的表达模式各不相同,具有明显的组织和器官特异性,表明其在体内行使着不同的功能．与野生型相比,抑制表达谷氨酸合酶基因的转基因植株的分蘖数、地上部干重以及单株产量显著下降．同时,转基因植株叶片中的硝酸盐、部分游离氨基酸、叶绿素、糖、糖磷酸以及吡啶核苷酸含量也显著降低,但游离铵、仅一酮戊二酸以及异柠檬酸含量上升．分析表明,谷氨酸合酶在水稻的碳氮代谢过程中扮演着重要角色,是水稻氮素高同化过程中必不可少的因子．     

水稻rbcS启动子控制的外源基因在转基因水稻中的特异性表达

为将不同启动子用于转基因水稻的研究,从武运粳8号水稻中克隆了Rubisco小亚基基因(rbcS)的5'上游调控区,构建了由rbcS启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中.对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株叶片和叶鞘内的叶肉细胞中特异性高效表达,而在茎、根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出明显的组织与细胞特异性.结果还表明,光诱导处理可明显提高rbcS启动子启动的外源基因的表达量.     

转豇豆胰蛋白酶抑制剂基因抗虫甘蓝植株的获得

利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导,将豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因导入甘蓝(Brassica oleracea var.capitata L.)栽培品种“京丰”和“迎春”,并分别获得了转基因再生植株。对NPTⅡ的ELISA检测表明,标记基因NPTⅡ已在再生植株中得到有效表达。对转化植株进行Southern blot分子杂交实验进一步证明CpTI基因已整合到甘蓝的基因组。实验室内的叶片离体饲虫及盆栽饲虫试验表明,转基因甘蓝对菜青虫具有一定抗性。实验中还观察到,采用愈伤组织分化途径可以获得较高的转化频率,但嵌合体较多;而直接分芽的途径转化率低,但嵌合体较少。     

不同启动子驱动下马铃薯蛋白酶抑制剂PinⅡ转基因水稻的遗传、表达和对粘虫抗性分析

以不同启动子驱动的马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅱ基因(PinⅡ-2x ,PinⅡ-4x)转基因水稻为材料,经潮霉素抗性、PCR和Southern blot等检测对转基因水稻后代进行了遗传分析。结果显示：外源基因在68.4%的转基因植株中符合孟德尔遗传模式,单拷贝植株率为63.6%。转基因植株后代的PinⅡ蛋白活性测定结果表明：ActI和Ubi驱动的PinⅡ-2x转基因水稻植株中,每克鲜叶片的PinⅡ蛋白含量为160μg和176μg,而由PIN5′驱动的PinⅡ-4x为104μg,对照水稻仅为20μg。ActI和Ubi驱动的PinⅡ表达产物对胰蛋白酶活性抑制程度分别达到37.7%和43.1%,明显高于PinⅡ自身启动子PIN5′（29.2%）。叶片饲养粘虫幼虫的实验表明：转基因植株叶片对粘虫有抗性,但抗性达不到显著水平,且启动子效率、PinⅡ表达量与抗粘虫      

根癌农杆菌介导的转新城疫病毒融合蛋白基因水稻植株的获得

利用转基因植物作为生物反应器可以表达重组蛋白、生产外源蛋白质,也可以成为动物疫苗的廉价生产系统。以编码新城疫病毒融合蛋白(NDV-F)的基因为外源基因,以玉米泛素蛋白(Ubi)启动子为启动子,以潮霉素磷酸转移酶(HPT)基因作为选择标记基因,β-半乳糖苷酸酶(GUS)基因作为报告基因构建了适宜于农杆菌介导转化水稻的表达质粒pUNDV,并通过农杆菌介导转化水稻,获得了多株转基因植株。通过PCR分析和GUS活性检测,证实含有NDV-F基因的T-DNA已整合到水稻核基因组中,为研制廉价安全的转基因水稻新城疫基因工程疫苗奠定了基础。