来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶基因在衣藻叶绿体中的表达

来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶是一种重要的酒精工业用酶,在植物中表达耐高温α-淀粉酶可以大大降低用植物秸秆生产酒精的成本。选择衣藻叶绿体基因组同源片段clpP-trnL-petB-chlL-rpl23-rpl2和壮观霉素抗性基因,构建了来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶基因的衣藻叶绿体表达载体P64a。通过基因枪将其导入衣藻叶绿体中,经壮观霉素抗性(100mg/L)筛选,获得了9 个抗性衣藻转化子。转化子经过抗性继代筛选后,经PCR、Southern blot 检测分析及暗培养,证实耐高温α-淀粉酶基因已整合到衣藻叶绿体基因组中并得到表达。酶活性检测表明,转基因衣藻表达产物具有耐高温α-淀粉酶活性,每克鲜重衣藻最高达77.5u。 实验结果证明在植物叶绿体中表达工业酶制剂是可行的。     

莱茵衣藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中的表达与活性分析

采用RT-PCR方法克隆到莱茵衣藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因lyd(l)5,与毕赤酵母表达载体pPIC3.5K连接,电击法转化毕赤酵母GS115.转化子经高浓度G418筛选出高抗性重组子,经PCR鉴定目的基因已整合入毕赤酵母基因组中.甲醇诱导表达,RT-PCR检测表明莱茵表藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中得到了表达;毕赤酵母总脂肪酸甲酯经气相色谱(GC)分析结果显示亚油酸的含量明显降低,而α-亚麻酸的含量有所提高.     

同源重组置换衣藻叶绿体chlL基因及其同质化鉴定

设计以 aad A基因置换衣藻 chl L基因并作为转基因衣藻筛选标记 ,将 chl L基因两侧的基因片段 clp P- trn L- pet B- chl L5′- 3′作为同源片段 ,构建衣藻叶绿体同源重组质粒 p64D.通过改进的基因枪法转化程序 ,将此质粒轰击入衣藻叶绿体 .经抗性筛选、暗培养及 PCR、Southern- blotting等鉴定 ,证实衣藻叶绿体基因组中大部分 chl L结构基因已被外源基因 aad A所置换     

定点整合抗虫基因到油菜叶绿体基因组并获得转基因植株

以基因枪法进行了油菜叶绿体基因组的定点转化,载体pNRAB携带抗壮观霉素的筛选标记基因aadA和抗虫基因cry1Aα10,基因的两侧被添加了可用于同源重组的叶绿体DNA序列,基因枪轰击过的油菜子叶柄经植株再生和壮观霉素筛选,获得了36株抗性植株,PCR检测和Southern杂交显示,其中4株的叶绿体基因组已被转化,外源基因已被定点整合进叶绿体基因组的rps7和ndhB基因之间。用转基因植株的叶片饲喂二龄小菜蛾,1周后幼虫死亡率达33%-47%,存活幼虫的生长明显减慢,转基因油菜的叶片受害较轻。     

丙肝病毒融合抗原基因NS3-C定点整合入衣藻叶绿体基因组的研究

用ＰＣＲ 方法从丙型肝炎病毒（ＨＣＶ） ｃＤＮＡ 文库中克隆了两段ＤＮＡ 片段,即ＨＣＶ 基因组非结构ＮＳ３区抗原基因（约０．７ ｋｂ）和核心抗原Ｃ区抗原基因（约０．６ ｋｂ）的ｃＤＮＡ 片段。在两段ｃＤＮＡ 间加入连接肽Ｓｅｒ－ Ｐｒｏ－ Ｇｌｙ－ Ｓｅｒ 的密码子序列,构建成融合抗原基因ＮＳ３－ Ｃ。将该融合基因与衣藻叶绿体基因ａｔｐＡ 的启动子和ｒｂｃＬ 基因的３′末端连接,得到丙肝病毒融合抗原基因ＮＳ３－ Ｃ表达盒,再将该表达盒与选择标记基因ａａｄＡ 表达盒和衣藻叶绿体基因组同源片段连接,构建成衣藻叶绿体转化载体ｐＳＳ６。基因枪法转化衣藻叶绿体,经壮观霉素筛选获得转化再生的单藻落,对转基因衣藻的ＰＣＲ 和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ 杂交分析表明,融合抗原基因ＮＳ３－ Ｃ已整合到衣藻叶绿体基因组中。     

地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶基因的克隆、烟草瞬时表达及转化拟南芥的研究

从地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)中克隆到耐高温α-淀粉酶基因全长,构建了原核表达载体,转入大肠杆菌(Escherichia coli)中,使用IPTG于28℃诱导6小时后,通过SDS-PAGE检测到目的蛋白,分子量约为55 kDa,并通过酶活力检测实验证明该蛋白具有耐高温α-淀粉酶活性。同时构建了该基因融合GFP的植物表达载体,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导瞬时转化烟草(Nicotiana tabacun)下表皮细胞并在荧光显微镜下观察,发现在烟草下表皮细胞的细胞质和液泡中均有绿色荧光。使用I_2-KI溶液对乙醇脱色后的烟草叶片进行染色,显色反应表明在烟草中表达的耐高温α-淀粉酶具有酶活性。最后,采用农杆菌介导的花蕾浸泡法将重组载体转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,筛选到稳定遗传的耐高温α-淀粉酶基因的拟南芥纯合子。研究结果为后期开展表达耐高温α-淀粉酶的转基因植物的相关研究奠定了实验基础。     

超耐热酸性α-淀粉酶基因在多型汉逊酵母中表达及与在毕赤酵母中表达的比较研究

利用毕赤酵母的质粒载体pPIC9K将极端耐热古菌Pyrococcusfuriosus的超耐热酸性α-淀粉酶(Amy)基因转化到多型汉逊酵母HP-6中,获得重组汉逊酵母。经过甲醇进行诱导,表达产物的酶活性检测和SDS-PAGE电泳,证明α-淀粉酶(Amy)在多型汉逊酵母中利用AOX1启动子和α-因子信号肽有效表达并分泌到胞外。该酶的最适反应温度为90～100℃,最适作用pH为4.0～5.0,较之重组毕赤酵母的最适作用pH还低0.5。此外与毕赤酵母的重组蛋白相比,重组汉逊酵母α-淀粉酶不仅菌株筛选简便、周期短,而且具有更容易筛选到高拷贝转化子以及适用于大规模工业发酵等优点。     

耐高温α-淀粉酶基因在马铃薯中的表达

我们将从地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)克隆的约1．68kb的耐高温α-淀粉酶基因构建成表达载体,并转入根癌农杆菌。以马铃薯栽培品种“杂交荷兰7号”块茎圆盘为外植体,按本实验室建立起的再生实验系统[9]及杨美珠等的方法[8]进行转化。采取共培养、芽的诱导、芽的选择再生三步方法获得抗性芽。将抗性芽通过先诱导生根壮苗,再进行卡那霉素筛选,最后再诱导生根的方法得到可能的转基因植株。 对部分可能的转基因植株按改进的王广立等的PCR简单快速鉴定转基因植物的方法[12]进行检测,株号102001、102607、110402均可见到特异性片段的存在。参照张振清[13]及王福荣等[14]的方法对这些植株进行耐高温α—淀粉酶活力测定,这些植株具有相对较强的耐高温α—淀粉酶活性。实验结果表明,耐高温α—淀粉酶基因可能已转入上述植物基因组中,并获表达。     

甜菜(Beta vulgaris L.)叶绿体转化体系建立及抗虫和抗除草剂植株的获得

为建立外源基因甜菜叶绿体转化体系,利用分子生物学方法构建了包含有编码苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因By crylAc 和编码膦丝菌素乙酰转移酶基因bar 的甜菜叶绿体转化载体pSKARBt/bar,以甜菜叶绿体基因组中atpB/rbcL做同源片段,以甜菜叶绿体16S启动子和终止子为调控基因,以bar矿基因为筛选标记基因.基因枪法转化甜菜叶柄,经筛选获得抗性转基因植株.对转基因植株进行外源基因 Bt crylAc和bar的PCR检测、DNA印迹分析,结果表明:外源基因Bt crylAc和bar确已导入到甜菜叶绿体基因组中.转基因植株除草剂抗性鉴定及其离体叶片虫试鉴定结果表明:转基因植株具有较强的杀虫活性和抗除草剂特性,表达了相应的蛋白质.研究结果还表明:bar基因在植物叶绿体转化中,既可以用作抗性基因,又可用作转化体筛选的标记基因.建立了甜菜叶绿体转化体系.     

甜菜（Beta vulearis L．）叶绿体转化体系建立及抗虫和抗除草剂植株的获得

为建立外源基因甜菜叶绿体转化体系,利用分子生物学方法构建了包含有编码苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因Bt crylAc和编码膦丝菌素乙酰转移酶基因bar的甜菜叶绿体转化载体pSKARBt／bar,以甜菜叶绿体基因组中atpB／rbcL做同源片段,以甜菜叶绿体16S启动子和终止子为调控基因,以bar基因为筛选标记基因．基因枪法转化甜菜叶柄,经筛选获得抗性转基因植株．对转基因植株进行外源基因Bt crylAc和bar的PCR检测、DNA印迹分析,结果表明：外源基因Bt crylAc和bar确已导入到甜菜叶绿体基因组中．转基因植株除草剂抗性鉴定及其离体叶片虫试鉴定结果表明：转基因植株具有较强的杀虫活性和抗除草剂特性,表达了相应的蛋白质．研究结果还表明：bar基因在植物叶绿体转化中,既可以用作抗性基因,又可用作转化体筛选的标记基因．建立了甜菜叶绿体转化体系．     

丙肝病毒融合抗原基因NS3-C定点整合入衣藻 叶绿体基因组的研究

用PCR方法从丙型肝炎病毒(HCV) cDNA文库中克隆了两段DNA片段,即HC基因组非结构NS3区抗原基因(约0.7 kb)和核心抗原C区抗原基因(约0.6 kb)的cDNA片段。在两段cDNA间加入连接肽Ser-Pro-Gly-Ser的密码子序列,构建成融合抗原基因NS3-C。将该融合基因与衣藻叶绿体基因atpA的启动子和rbcL基因的3'末端连接,得到丙肝病毒融合抗原基因NS3-C表达盒,再将该表达盒与选择标记基因aadA表达盒和衣藻叶绿体基因组同源片段连接,构建成衣藻叶绿体转化载体pSS6。基因枪法转化衣藻叶绿体,经壮观霉素筛选获得转化再生的单藻落,对转基因衣藻的PCR和Southern杂交分析表明,融合抗原基因NS3-C已整合到衣藻叶绿体基因组中。 Abstract:　Two DNA fragments encoding the nucleocapsid (C) region protein and the non-structural region 3 (NS3) protein of hepatitis C virus(HCV) were amplified from cDNA library by using PCR method. The 5' terminal of C cDNA fragment was linked up with the 3' terminal of NS3 cDNA fragment by a oligonucleotide linker Ser-Pro-Gly-Ser to form a chimeric gene NS3-C, which was placed under the control of the chloroplast atpA promoter and rbcL 3' region of Chlamydomonas reinhardtii to construct the chimeric gene NS3-C cassette. Then the NS3-C cassette was linked with selectable gene aadA cassette and the chloroplast homologous fragments of Chlamydomonas reinhardtii to generate transformation vector pSS6. Chloroplasts of Chlamydomonas reinhardtii were transformed by particle bombardment. Plastid transformants were selected by their resistance to 100 mg/L of spectinomycin. PCR and Southern hybridization analysis showed that the chimeric gene NS3-C had been integrated into chloroplast genome of Chlamydomonas reinhardtii.     

甜菜(Beta vulgaris L.)叶绿体转化体系建立及抗虫和抗除草剂植株的获得

为建立外源基因甜菜叶绿体转化体系,利用分子生物学方法构建了包含有编码苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因Bt cry1Ac和编码膦丝菌素乙酰转移酶基因bar的甜菜叶绿体转化载体pSKARBt/bar,以甜菜叶绿体基因组中atpB/rbcL做同源片段,以甜菜叶绿体16S启动子和终止子为调控基因,以bar基因为筛选标记基因．基因枪法转化甜菜叶柄,经筛选获得抗性转基因植株．对转基因植株进行外源基因Bt cry1Ac和bar的PCR检测、DNA印迹分析,结果表明：外源基因Bt cry1Ac和bar确已导入到甜菜叶绿体基因组中．转基因植株除草剂抗性鉴定及其离体叶片虫试鉴定结果表明：转基因植株具有较强的杀虫活性和抗除草剂特性,表达了相应的蛋白质．研究结果还表明：bar基因在植物叶绿体转化中,既可以用作抗性基因,又可用作转化体筛选的标记基因．建立了甜菜叶绿体转化体系．     

Bt叶绿体转基因植株的抗虫性及后代表型分析

将Ｂｔ ＣｒｙＩＡ（ｃ） 基因与水稻（ Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．） 叶绿体ｐｓｂＡ 基因的启动子和终止子构建成表达盒,连同烟草（ Ｎｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍ Ｌ．） 叶绿体基因组同源片段ｒｐｌ２＿ｔｒｎＨ＿ｐｓｂＡ和ｔｒｎＫ＿ＯＲＦ５０９Ａ 以及选择标记基因ａａｄＡ一起构建成烟草叶绿体转化载体ｐＴＲＳ８。基因枪法转化烟草叶片,经壮观霉素筛选获得转化再生植株。有些转基因植株对３龄棉铃虫（ Ｈｅｌｉｃｏｖｅｒｐａ ｚｅａ） 具有较强的毒杀作用,并能显著抑制昆虫蜕皮和生长发育。对高抗虫性植株的子一代（Ｔ１） 和子二代（Ｔ２） 进行的遗传学和分子生物学分析表明,Ｂｔ 基因已稳定地遗传给子代叶绿体,且抗生素抗性遗传遵循非孟德尔的母系遗传规律     

地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶基因的克隆、烟草瞬时表达及转化拟南芥的研究

从地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)中克隆到耐高温α-淀粉酶基因全长, 构建了原核表达载体, 转入大肠杆菌(Escherichia coli)中, 使用IPTG于28°C诱导6小时后, 通过SDS-PAGE检测到目的蛋白, 分子量约为55 kDa, 并通过酶活力检测实验证明该蛋白具有耐高温α-淀粉酶活性。同时构建了该基因融合GFP的植物表达载体, 通过农杆菌(Agro- bacterium tumefaciens)介导瞬时转化烟草(Nicotiana tabacum)下表皮细胞并在荧光显微镜下观察, 发现在烟草下表皮细胞的细胞质和液泡中均有绿色荧光。使用I₂-KI溶液对乙醇脱色后的烟草叶片进行染色, 显色反应表明在烟草中表达的耐高温α-淀粉酶具有酶活性。最后, 采用农杆菌介导的花蕾浸泡法将重组载体转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 筛选到稳定遗传的耐高温α-淀粉酶基因的拟南芥纯合子。研究结果为后期开展表达耐高温α-淀粉酶的转基因植物的相关研究奠定了实验基础。     

反馈抑制不敏感邻氨基苯甲酸合成酶基因作为筛选标记基因用于大豆遗传转化研究

目前广泛采用的抗菌素或抗除草剂基因作为植物转化筛选标记基因可能带来转基因逃逸,因此寻找能够用于植物转化的来源于植物本身的筛选基因是解决这一问题的方法之一。通过从烟草中克隆的邻氨基苯甲酸合成酶基因(ASA2)作为筛选标记基因,并采用氨基酸的类似物5—甲基色氨酸为筛选剂,进行了农杆菌介导的大豆成熟胚尖转化研究。Southern杂交结果表明ASA2基因成功整合到大豆基因组,Northern杂交也显示该基因在转化大豆叶片中表达。HPLC检测转化大豆叶片游离色氨酸的含量比野生型要高59％～123％。PCR检测转化子1代结果显示转化基因通过孟德尔规律稳定遗传。这些结果表明反馈抑制不敏感ASA2基因可以作为筛选标记基因用于大豆遗传转化。同时也证实来源于一种植物(烟草)编码的邻氨基苯甲酸α—亚基能够与另一种植物(大豆)编码该酶的β—亚基结合形成具有完整活性的邻氨基苯甲酸合成酶。对ASA2基因作为一种新的植物转化筛选标记基因的优缺点进行了讨论。     

反馈抑制不敏感邻氨基苯甲酸合成酶基因作为筛选标记基因用于大豆遗传转化研究

目前广泛采用的抗菌素或抗除草剂基因作为植物转化筛选标记基因可能带来转基因逃逸 ,因此寻找能够用于植物转化的来源于植物本身的筛选基因是解决这一问题的方法之一。通过从烟草中克隆的邻氨基苯甲酸合成酶基因 (ASA2 )作为筛选标记基因 ,并采用氨基酸的类似物 5-甲基色氨酸为筛选剂 ,进行了农杆菌介导的大豆成熟胚尖转化研究。Southern杂交结果表明ASA2基因成功整合到大豆基因组 ,Northern杂交也显示该基因在转化大豆叶片中表达。HPLC检测转化大豆叶片游离色氨酸的含量比野生型要高 5 9%～ 12 3%。PCR检测转化子 1代结果显示转化基因通过孟德尔规律稳定遗传。这些结果表明反馈抑制不敏感ASA2基因可以作为筛选标记基因用于大豆遗传转化。同时也证实来源于一种植物 (烟草 )编码的邻氨基苯甲酸α 亚基能够与另一种植物 (大豆 )编码该酶的 β 亚基结合形成具有完整活性的邻氨基苯甲酸合成酶。对ASA2基因作为一种新的植物转化筛选标记基因的优缺点进行了讨论     

地衣形芽孢杆菌热稳定α-淀粉酶基因的分子克隆及其在枯草杆菌中的表达

以E.coli噬菌体λ EMBL 3为载体,用鸟枪法将地衣形芽孢杆菌的热稳定α-淀粉酶基因克隆到λ噬菌体的基因组中。携带α-淀粉酶基因的杂种噬菌体λ pAmy_αL16的DNA,经限制性内切酶HindⅢ水解后,被亚克隆到枯草杆菌的质粒pNQ 122上,并得到了表达。通过重转化作用和物理图谱分析,证明α-淀粉酶基因位于3.9 kb的Hin dⅢ DNA限制片段上。 转化子枯草杆菌(pAmy_αL41)产生的α-淀粉酶的热稳定性、最适反应温度等与亲本菌株一致。α-淀粉酶的分子量和等电点也与原菌株相同。     

油菜叶绿体乙酰辅酶A羧化酶单交换表达载体的构建

根据已知序列设计引物,通过PCR扩增获得质体定位的乙酰辅酶A羧化酶的4个亚基的基因序列。先将该酶4个亚基的基因进行拼接,然后将这4个拼接好的片段,克隆到pMD18-T载体上,得到质粒pH BM714。再以质粒pHBM714 DNA为模板,用分别带有CpoI和Asc I酶切位点的引物进行PCR扩增,PCR产物在dTTP的保护下经T4 DNA聚合酶处理,与将质粒pHBM720DNA纯化后经CpoI和AscI双酶切后得到的大片段连接,连接产物转化大肠杆菌Xl_(10)-gold,得到正确的重组子命名为pHBM726。此质粒pH BM726,即为带有壮观霉素抗性基因(aadA)筛选标记的质体定位的乙酰辅酶A羧化酶基因油菜叶绿体单交换表达载体;在此载体中壮观霉素抗性基因(aadA)、乙酰辅酶A羧化酶的4个亚基的基因(ACC)和绿色荧光蛋白基因(gfp)共6个基因串联在一起,共用一个启动子序列,一起来进行表达;通过酶切检测、PCR验证和测序验证,均表明该表达载体构建成功。最后此载体在大肠杆菌中表达时,发现重组菌能够在含壮观霉素的培养基上生长,且在可见光下,能看到绿色荧光,表明壮观霉素抗性基因和绿色荧光蛋白基因均在大肠杆菌中成功表达;表达产物通过Western印迹验证表明组成乙酰辅酶A羧化酶的4个亚基的基因在大肠杆菌中成功表达。以上结果表明,该表达载体中串联排列的这6个基因均在大肠杆菌中成功表达。该研究结果可为质体定位的乙酰辅酶A羧化酶转叶绿体的研究奠定基础,为油菜油脂代谢研究提供参考。     

外源基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达

把莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)叶绿体作为生物反应器来表达外源基因具有广阔的应用前景。人们利用莱茵衣藻叶绿体表达体系已成功表达多种重组蛋白,其中包括人类药用蛋白。综述了莱茵衣藻叶绿体转化的方法、影响外源基因表达的主要因素以及外源基因在莱茵衣藻叶绿体表达研究进展。     

高等植物叶绿体基因组的转化

介绍了高等植物叶绿体基因组转化技术的原理和优点,外源基因导入叶绿体基因组的方法,外源基因与叶绿体基因组的整合及其表达,常用的叶绿体基因组转化的筛选标记基因及其去除的研究进展.