VIGS介导的番茄转录因子SIDREB2基因的耐旱特征

SlDREB2基因是利用rd29A基因启动子的DRE元件通过酵母单杂交技术从番茄幼苗(丽春)cDNA文库中筛选得到的属于EREBP家族的一个转录因子基因.利用构建病毒VIGS载体,分别用含pBINTRB6、pTV00::SlDREB2-1和pTV00::SlDREB2-2重组载体的农杆菌GV3101菌液灌根与叶片注射法侵染番茄植株,转化7d后进行病毒DNA检测与验证.测定了干旱胁迫下侵染成功的番茄植株与野生型株系的生理指标,并通过Real-time qPCR分析了VIGS介导的SlDREB2转录因子基因的表达特征.番茄植株干旱3周胁迫处理后测定结果表明,野生番茄中脯氨酸和可溶性糖水平要高于被VIGS病毒侵染的番茄植株,而丙二醛水平要低于被侵染植株,并且指标显示被pTV00::SlDREB2-2重组载体的农杆菌GV3101菌液侵染的番茄植株抗旱性明显降低;复水1周后,受VIGS浸染株系丙二醛含量明显高于野生型,而可溶性糖与脯氨酸累积却低于野生型.Real-time qPCR结果表明,经VIGS病毒侵染过的番茄植株在胁迫处理时期SlDREB2基因的相对表达量都明显低于野生型株系,表明番茄SlDREB2基因保守域末端459 bp的特异片段具有较显著的沉默效果,说明VIGS介导的SlDREB2基因的表达受干旱诱导,该基因可以作为抗旱型作物品种改良的有价值基因.     

病毒诱导烟草的基因沉默

病毒诱导基因沉默是利用RNA介导病毒防卫机制的一项技术。构建含有目的基因片段的人工改造病毒载体,通过农杆菌侵染导致植物内源目的基因沉默。为建立病毒诱导基因沉默体系,选用烟草脆裂病毒（TRV）和烟草为实验材料。构建了八氢番茄红素去饱和酶基因（PDS）的基因沉默病毒载体,病毒载体侵染结果显示目的基因PDS沉默导致烟草幼苗出现光漂白现象。采用RT-PCR的方法检测目的基因PDS的沉默效果,结果显示PDS基因mRNA被显著降解。该体系的建市有利于将来对植物基因进行高通量功能分析。     

中国番茄黄化曲叶病毒利用根吸收法诱导基因沉默(VIGS)的初步研究

以含硫黄素酶Su基因的中国番茄黄化曲叶病毒卫星DNA作为载体,通过冻融法将其转化到农杆菌中,利用根部吸收法进行农杆菌侵染,对农杆菌介导的病毒诱导基因沉默体系进行了优化,探讨对病毒诱导基因沉默效率的影响。结果显示以OD600值为1.5的含质粒pBinPLUS-2mβ-Su,pBinPLUS-1.7A的农杆菌菌液1∶1混合进行根部吸收法侵染22-25 d的番茄幼苗,目的基因Su沉默导致番茄幼苗出现光漂白现象,半定量RT-PCR检测目的基因Su mRNA被显著降解,该体系的建立有利于对植物基因进行高通量功能分析。     

番茄GRAS转录因子家族基因SIGLD1的克隆及VIGS载体构建

本研究以醋栗番茄(LA2184)为材料,运用生物信息学方法和PCR技术,预测SIGLD1基因与番茄抗冷的相关性,设计SIGLD1基因的特异性引物,克隆出片段长度为413 bp的序列。以番茄八氢番茄红素脱氢酶(phytoenedesaturase,PDS)基因作为阳性对照,该基因克隆片段长度为427 bp。系统进化树显示,SIGLD1基因与拟南芥中已发表过的抗冷基因聚类在一起,利用RT-PCR技术,检测SIGLD1基因在不同冷处理时间点上的表达量,发现SIGLD1基因在3~6 h的表达量最高,说明该基因在番茄的抗冷过程中发挥重要作用。本研究成功构建出SIGLD1、PDS基因的病毒诱导基因沉默的重组载体。构建的p TRV2-SIGLD1、p TRV2-PDS重组载体将为下一步研究番茄中SIGLD1基因的功能验证奠定实验基础。     

重组马铃薯X病毒注射番茄果实高效表达胸腺素a1

植物病毒载体表达外源蛋白表达水平高、表达速度快、宿主范围广。本研究用马铃薯X病毒(PVX)载体在番茄果实中表达胸腺素α1(Tα1),是一种快速高效生产医用蛋白的新方法。将pGEM-T-Easy-Tα1质粒酶切,获得大约100bp大小的Tα1基因片段,并将该片段与PVX载体(pGR-107)连接,用SalI和ClaI酶切鉴定,筛选出阳性重组体。进一步将重组质粒转化根癌农杆菌GV3101,用农杆菌注射法(Agroinjection)侵染不同生长阶段的番茄果实,用ELISA检测外源蛋白Tα1的表达水平。结果表明已成功构建了pGR107-Tα1表达载体,在农杆菌的菌液密度(OD600值)为1.0、番茄植株开花后2周半到3周时侵染番茄果实,Tα1的表达量最大。     

ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株上烟粉虱寄主适应性及寄主植物营养成分含量和防御反应变化

【目的】本研究以番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)和番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)为主体,旨在明确ToCV单独侵染及TYLCV&ToCV复合侵染对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种寄主适应性的影响,并从寄主植物营养成分和防御角度解析不同番茄病毒侵染对烟粉虱MED隐种寄主适应性影响的生理机制。【方法】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,统计分析番茄植株上烟粉虱MED隐种成虫存活率和产卵量以及番茄植株中氨基酸和总糖含量;通过RT-qPCR技术检测番茄植株茉莉酸(JA)信号通路关键基因(FAD7和PI II)以及水杨酸(SA)信号通路关键基因(NPR1和PR1)的表达模式。【结果】相对于取食健康番茄植株的烟粉虱成虫,取食番茄病毒侵染的番茄植株烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均显著降低,其中以TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株为寄主时,烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均达到最低水平。TYLCV&ToCV复合侵染后,番茄植株中总氨基酸含量、14种水解氨基酸含量以及总糖含量低于ToCV单独侵染番茄植株。ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,FAD7和PI II的表达量均显著降低,并且2个基因在TYLCV&ToCV复合侵染植株中的表达水平最低;然而,NPR1和PR1的表达水平在ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中均有上升趋势,TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中NPR1表达水平和ToCV单独侵染番茄植株中PR1表达水平均显著高于健康番茄植株中的。【结论】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染均能够明显降低番茄植株上烟粉虱MED隐种的寄主适应性,且TYLCV&ToCV复合侵染更不利于烟粉虱MED隐种生存;相对于健康番茄植株,ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株营养成分与防御系统发生了变化且存在差异。研究结果为揭示烟粉虱与植物病毒互作提供了参考。     

番茄黄化曲叶病毒对番茄叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响

以番茄为试验材料,研究番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)侵染对植株叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶绿体超微结构的影响.结果表明:TYLCV侵染番茄后,叶片叶绿素a、b以及总叶绿素含量分别下降50.2%、24.19%和43.84%,叶片净光合速率和气孔导度分别下降43.28%、27.07%,胞间CO2浓度增加13.04%.与健康叶片相比,叶绿体变形,叶绿体基质片层大部分消解,基粒结构消失,叶绿体外膜和内膜剥离,质壁分离和细胞膜内陷,细胞器消解.研究表明,TYLCV侵染破坏了番茄叶片的叶绿体结构,严重影响番茄叶片的光合作用.     

番茄丛矮病毒的分子生物学研究进展

近年来,多种植物RNA病毒载体被广泛地应用于外源基因的表达、植物病毒学和植物病理学基础理论的研究中.番茄丛矮病毒(Tomato bushy stunt virus,TBSV)是番茄丛矮病毒科(Tombusviridae)番茄丛矮病毒属(Tombusvirus)的典型成员.TBSV病毒基因组复制、转录和翻译等分子机制的研究取得了巨大的进展,使得利用TBSV构建稳定、高效的表达载体成为可能.     

VIGS技术在甜菜上的应用

病毒诱导基因沉默(VIGS)是一种应用于研究植物基因功能的反向遗传学手段。相对于基因敲除及转基因等方法,它具有时间短、成本低、高通量等优点。随着甜菜全基因组的测序完成,为尽早对大量序列信息进行注释和功能鉴定,急需建立甜菜VIGS体系。本文采用目前应用最广泛的烟草脆裂病毒载体在农杆菌的介导下侵染甜菜幼苗叶片,同时设立对照。提取甜菜幼苗叶片总RNA,并反转录成c DNA,设计特异引物进行RT-PCR检测。结果表明:在侵染植株上检测到了烟草脆裂病毒特异条带,证明该病毒可以对甜菜进行侵染,这一结果为下一步建立甜菜VIGS体系奠定了基础。     

加工番茄多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因的cDNA克隆和全序列测定

以加工番茄"87-5”为材料,采用反转录PCR(RT-PCR)技术将加工番茄PG基因的cDNA序列克隆到pGEM-T载体上,并进行了全序列测定分析.结果表明,加工番茄的PG基因的cDNA与国内外报道的番茄PG基因的cDNA,在碱基序列及氨基酸序列上均有差异.说明番茄的PG基因具有多态性.     

Virus-induced gene silencing in tomato

We have previously demonstrated that a tobacco rattle virus (TRV)-based vector can be used in virus-induced gene silencing (VIGS) to study gene function in Nicotiana benthamiana. Here we show that recombinant TRV infects tomato plants and induces efficient gene silencing. Using this system, we suppressed the PDS, CTR1 and CTR2 genes in tomato. Suppression of CTR1 led to a constitutive ethylene response phenotype and up-regulation of an ethylene response gene, CHITINASE B. This phenotype is similar to Arabidopsis ctr1 mutant plants. We have constructed a modified TRV vector based on the GATEWAY recombination system, allowing restriction- and ligation-free cloning. Our results show that tomato expressed sequence tags (ESTs) can easily be cloned into this modified vector using a single set of primers. Using this vector, we have silenced RbcS and an endogenous gene homologous to the tomato EST cLED3L14. In the future, this modified vector system will facilitate large-scale functional analysis of tomato ESTs.     

口蹄疫病毒VP1基因在番茄中的表达及转基因番茄对豚鼠诱导免疫保护

构建克隆有O型口蹄疫病毒China99株VP1基因的植物双元表达载体pBin438/VP1。通过农杆菌介导法转化番茄子叶,经卡那霉素抗性筛选,获得60株抗性植株。对抗性植株分别做PCR、RT-PCR检测目的基因的整合与转录,ELISA筛选约40%的卡那抗性植株阳性,分别提取两株ELISA和Western blot检测阳性的转基因番茄叶片蛋白与弗氏佐剂乳化,于0、15、30d经肌肉途径免疫豚鼠,第三次免疫后28d用100ID50的同源强毒攻击,根据豚鼠抗体水平的消长动态和免疫豚鼠抗强毒攻击的保护率进行转基因植物疫苗免疫原性的评估。结果表明,双元表达载体pBin438/VP1构建正确,PCR、RT-PCR结果证实口蹄疫病毒VP1基因已整合到番茄基因组并在转录水平表达,ELISA和Western blot检测重组蛋白能够与FMDV阳性血清反应。转基因番茄第三次免疫豚鼠后21d血清效价最高可达1∶64,攻毒后两组免疫豚鼠保护率分别达80%和40%,证明转基因番茄表达的VP1蛋白具有良好的免疫原性。     

Enhancement of virus-induced gene silencing in tomato by low temperature and low humidity

Virus-induced gene silencing (VIGS) is an attractive reverse-genetics tool for studying gene function in plants. We showed that silencing of a phytoene desaturase (PDS) gene is maintained throughout TRV-PDS-inoculated tomato plants as well as in their flowers and fruit and is enhanced by low temperature (15 degrees C) and low humidity (30%). RT-PCR analysis of the PDS gene revealed a dramatic reduction in the level of PDS mRNA in leaves, flowers and fruits. Silencing of PDS results in the accumulation of phytoene, the desaturase substrate. In addition, the content of chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll in the leaves of PDS-silenced plants was reduced by more than 90%. We also silenced the LeEIN2 gene by infecting seedlings, and this suppressed fruit ripenning. We conclude that this VIGS approach should facilitate large-scale functional analysis of genes involved in the development and ripening of tomato.     

转番茄几丁质酶基因西瓜植株的获得及其抗病性研究

构建了以CaMV35s启动子驱动的含有番茄几丁质酶基因（Chi3）的植物表达载体,通过冻融法导入根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）菌株EHAl05中。用叶盘法转化西瓜（Citrullus lanatus）栽培种“中育1号”,通过PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定,表明外源基因已成功整合到西瓜基闪组中,并获得表达。利用尖孢镰刀菌西瓜专化型进行的转基因植株叶片粗提液抑菌效果检测,表明转基因植株的抗病性均有一定程度的增强。     

番茄ARF2蛋白的生物信息学分析与亚细胞定位

克隆番茄(Solanum lycopersicum) ARF2基因,并分析其分子特性和亚细胞定位,为研究其功能提供基础．通过生物信息学方法分析SlARF2基因编码蛋白的理化性质和分子特性．采用RT-PCR技术从番茄果实cDNA中扩增SlARF2基因全长,并构建与黄色荧光蛋白(YFP)融合的pBA-ARF2-YFP表达载体,进而再通过农杆菌介导的遗传转化方法,将重组质粒转化到野生型番茄中,将得到的T1代转基因种子萌发,然后取根尖通过荧光显微镜观察了融合蛋白在活细胞内分布的特点．生物信息学分析结果表明,SlARF2是富含Ser、Leu、Gly和Pro以及具有ARF家族典型结构域的可溶性蛋白,其氨基酸序列与葡萄、木薯和拟南芥的同源性分别为70.08 %、66.94 %和60.87 %．经酶切和测序分析证实pBA-ARF2-YFP融合表达载体构建成功,此外,PCR分析表明融合蛋白在转基因植株中得到表达．经荧光显微镜观察,ARF2定位在细胞核中．表明转录因子SlARF2定位在细胞核中,对番茄果实发育和成熟起重要作用．     

LeETR1反义基因对番茄的遗传转化

从番茄果实中提取总RNA,根据GeneBank中LeETR1序列,设计合成特异性引物,利用RT-PCR及技术克隆了LeETR1基因3’端非编码区313bp的cDNA,经酶切图谱和序列分析鉴定无误后,反向插入到植物表达载体pPZP11A中,构建了表达LeETR1反义RNA的双元载体。经农杆菌途径转化番茄品种B1后,通过PCR检测从抗卡那霉素再生植株中筛选到13株阳性植株,Southern blot杂交确证反义基因已经整合到番茄染色体中。对果实乙烯释放的测定结果表明,转基因番茄乙烯释放高峰的出现比对照果实推迟10天,番茄红素的合成受到显抑制,果实不能形成正常的红色。推测LeETR1和番茄的成熟有着密切的关系。     

Construction of a phosphate transporter gene expression vector and its usage for tobacco transformation

A plant expression vector was constructed by inserting the phosphate transporter gene, LePT1, which was cloned from the tomato genome, into pCAMBIA2300. An agrobacterium-mediated system was used to transform tobacco and acquire transgenic plants. Analyses of the transgenic plants by PCR and RT-PCR indicated that the exogenous gene was integrated into and expressed by transgenic plants. The growth characteristics of T1 generation transgenic plants were examined, and the phosphate content of transgenic plants in a low-phosphate environment was found to be significantly higher than in wild-type plants.     

口蹄疫病毒结构蛋白P1-2A及蛋白酶3C基因的转基因番茄对豚鼠免疫反应的初步研究

构建了O型口蹄疫病毒China99株结构蛋白P1-2A、非结构蛋白3C以及部分2B基因(P1-2X3C)的植物双元表达载体pBin438/P1-2X3C,通过农杆菌介导法转化番茄子叶,经卡那霉素抗性筛选,获得40余株抗性植株,对得到的抗性植株进行分子生物学检测,65%的再生植株PCR检测阳性;RT-PCR结果证实P1-2X3C基因在转基因番茄中能够有效转录;ELISA和Western blot检测表明转基因植株中表达的目的蛋白具有免疫反应性。转基因番茄叶片蛋白粗提液经肌肉途径免疫豚鼠,于第3次免疫后28d用100ID50/0.2mL的同源强毒攻击,结果表明口蹄疫病毒P1-2X3C基因的转基因番茄表达产物具有良好的免疫原性,豚鼠3免后血清效价可达1:64~1:128,攻毒后两组免疫豚鼠保护率分别达3/5和5/5。     

Development of a new transformation-competent artificial chromosome (TAC) vector and construction of tomato and rice TAC libraries

Recent research has shown that BIBAC (binary bacterial artificial chromosome) and TAC (transformation-competent artificial chromosome) vector systems are very useful tools for map-based cloning of agronomically important genes in plant species. We have developed a new TAC vector that is suitable for both dicot and monocot transformation. Using this new TAC vector, we constructed large-insert genomic libraries of tomato and rice. The tomato library contains 96,996 clones (28.3-38.5 kb insert size) and has 3.18 haploid genome equivalents. The rice TAC library has 32.7 kb average insert size and has 9.24 haploid genome equivalents. The quality of these two libraries was tested using PCR to verify genome coverage. Individual clones were characterized to confirm insert integrity by Southern analysis, end sequencing and genetic mapping. To investigate the potential application of these TAC libraries in map-based cloning, TAC constructs containing a 45 kb fragment were introduced into the rice genome via Agrobacterium-mediated transformation. Molecular analysis indicates that the 45 kb fragment was successfully transferred into the rice genome. Although rearrangements of the introduced DNA were detected, 50% of regenerated plants contained at least one intact copy of the 45 kb clone and associated vector sequences. These libraries provide us with a valuable resource to rapidly isolate important genes in tomato and rice.