低温胁迫对转新疆雪莲sikRbcs2基因烟草光合作用的影响

研究分布于新疆的雪莲(Saussurea involucrata)中的sikRbcs2基因在低温条件下对植物光合作用的影响,以16、10、6、4℃温度梯度处理非转基因型和转sikRbcs2基因型烟草,每个温度处理72 h,比较研究其叶绿素荧光特性和光合特性。实验分析结果:低温胁迫下,转基因型烟草叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chla+Chlb)、类胡萝卜素(Car)含量都显著高于非转基因型烟草。叶绿素荧光参数分析:低温胁迫下,转基因烟草PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、q P(光化学猝灭系数)、ETR(电子传递效率)都显著或极显著高于非转基因型,光合参数测定:随着低温胁迫程度的加剧,转基因烟草和非转基因型烟草净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO_2浓度(Ci)总体都呈下降趋势,但转基因烟草的净光合速率有一个明显的动态变化,先急剧下降后有一个稳定上升的趋势。通过对生长指标的测定发现:在低温处理后和恢复后转基因烟草生物量的积累都显著高于非转基因型烟草。研究结果表明:转新疆雪莲sikRbcs2基因的烟草在低温条件下具有较高的Fv/Fm、q P、ETR,对光合机构的损伤小,降低了低温胁迫效应,提高了烟草在低温胁迫条件下的耐受性。     

转小拟南芥ApHRD基因烟草获得及其抗旱性鉴定

根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)的HRD基因序列,采用PCR方法从新疆小拟南芥(A.pumila)中克隆了ApHRD基因,并构建了植物表达载体pBIN-ApHRD,通过农杆菌介导法转化烟草('NC89')获得转化植株,用PCR和RT-PCR法对转化烟草进行鉴定,并采用水分胁迫和PEG-6000模拟干旱进行抗旱性分析.结果显示:(1)克隆的新疆小拟南芥ApHRD基因与拟南芥AtHRD基因的核苷酸序列相似性为99.1%,对应氨基酸序列的同源性为98.37%,只有3个位点发生实义突变.(2)与野生型烟草植株相比,转ApHRD基因烟草植株主根粗壮,一级侧根较发达,移栽成活的植株生长快.(3)在水分胁迫和30%的PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,转ApHRD基因烟草的叶片相对含水量和PSⅡ相对量子产率降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均显著低于野生型烟草植株;与野生型植株相比,转ApHRD基因烟草植株叶片出现萎蔫症状的时间较迟、程度较轻,复水后恢复快且较完全,在干旱胁迫过程中受到的伤害较轻,表现出了较强的抗旱特性.研究表明,在干旱胁迫条件下,转小拟南芥ApHRD基因烟草植株表现出了优良的生理和生长优势,显示出较强的抗旱性特征,ApHRD基因在抗旱基因工程方面具有较好的应用前景.     

香蕉乙二醛酶基因增强酿酒酵母对非生物胁迫抵抗能力的研究

从香蕉cDNA文库中克隆到了一个香蕉(Musa acuminata AAA subgroup)乙二醛酶(glyoxalase,GLO)基因(MaGLO14)。构建了带有MaGLO14的酵母表达载体PYES2-MaGLO14,转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)尿嘧啶营养缺陷型菌株INVSC1,挑取转化子进行PCR和酶切鉴定,证实获得了转基因菌株。通过比较转基因菌株和非转基因菌株在NaCl、高温、低温、干旱、UV胁迫下的生长状况,证明转基因菌株在以上非生物胁迫条件下的存活菌落数均高于非转基因菌株。利用酿酒酵母初步证明MaGLO14具有增强酵母菌对非生物胁迫抵抗力的功能。     

新疆雪莲水孔蛋白sikPIP_1基因的克隆与功能分析

利用PCR技术从已建立的新疆雪莲cDNA文库中克隆雪莲水孔蛋白基因sikPIP1,构建植物表达载体pBI121-sikPIP1,利用农杆菌介导法获得转基因烟草,PCR和RT-PCR检测证明该基因成功导入并得以转录,并对检测结果均为阳性的植株通过水分胁迫和温度胁迫进行抗旱性和抗寒性分析。结果显示:(1)克隆得到长为880 bp,具有水孔蛋白特性的sikPIP1基因,完整ORF为840 bp。(2)水分胁迫中,断水7 d后转基因烟草生长表型明显优于野生型烟草,生理指标测定结果显示,转基因烟草的相对电导率和丙二醛含量均低于野生型烟草,相对含水量高于野生型烟草。(3)不同温度胁迫处理,转基因烟草表型显著优于野生型,特别是0℃以下低温胁迫,野生型烟草出现严重的萎蔫,而转基因烟草受伤害程度较轻;生理指标结果显示转基因烟草相对电导率、丙二醛含量低于野生型烟草。结果表明,转sikPIP1基因提高了烟草抗旱能力和抗寒能力。     

二色补血草LbDREB基因在酵母中的抗逆性分析

利用酵母表达系统研究了二色补血草的DREB基因（LbDREB）对不同胁迫的抗性。将LbDREB构建到酵母表达载体pYES2中,转化到酿酒酵母INVSc1菌株中,并以转空pYES2质粒的酵母INVSc1（pYES2）作为对照,通过比较两种酵母在不同胁迫下的存活率来研究LbDREB基因对NaCl、KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、低温、干旱、CuSO_4和CdCl_2胁迫的抗性。结果表明,LbDREB转化的酵母在各种胁迫下的存活率均明显高于转空pYES2的对照酵母,说明LbDREB基因除了具有传统认为的抗旱、耐盐、抗寒的作用外,还具有抗KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、CuSO_4和CdCl_2等胁迫的能力。     

转天山雪莲冷调节蛋白基因烟草的获得及其抗寒性鉴定

从已建立的天山雪莲cDNA文库中随机挑取单克隆,采用通用引物M13扩增出基因序列并测序,然后将该序列在GenBank中进行比对,根据该序列设计特异引物进行PCR,最终获得了冷调节蛋白基因siCOR的完整开放读码框(ORF);构建植物表达载体,通过农杆菌介导法获得转基因烟草,用RT-PCR对转化烟草进行鉴定,收取种子后筛选出纯合的T3株系,并通过冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果表明:(1)siCOR大小661bp,与禾本科植物粳稻的冷调节蛋白基因一致性最高(65.04%)。(2)与野生型植株相比,转siCOR基因烟草均叶片浓绿、无分支侧芽,生长快;在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因的烟草叶片相对含水量、PSⅡ相对量子产率降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均低于野生型烟草植株,而且转siCOR基因烟草植株叶片出现萎蔫症状的时间较迟、程度较轻,受到的伤害也较轻。研究发现,在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因烟草植株表现出良好的生理和生长优势,显示出了较强的抗寒特征。     

小麦抗白粉病相关基因的转化

利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因, 通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析, 优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是2个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的2个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中, 使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株, 进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株, 转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明, 外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性, 表现为延缓了白粉菌的发育。利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因,通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析,优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是两个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的两个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中,使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株,进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株,转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明,外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性,表现为延缓了白粉菌的发育。     

抗冷冻蛋白基因遗传转化草菇的研究

采用RT PCR技术从瑞典的北极云杉卷叶蛾幼虫中扩增出抗冷冻蛋白基因 ,利用基因枪法遗传转化草菇。PCR检测和Southern杂交结果证明 ,抗冷冻蛋白基因已整合进草菇基因组。低温胁迫试验结果表明 ,转基因草菇具有较强的耐低温能力。转基因草菇生物学特性观测结果显示 ,大多数草菇转化子的生长速率明显地慢于对照的宿主菌株 ,多数转化子的菌丝也明显地比宿主菌丝细弱。转化子筛选结果表明 ,采用三轮的转化子筛选程序 ,即第一轮在固体培养基上筛选、第二轮和第三轮在液体培养基中筛选 ,有利于获得真实转化子和淘汰假转化子。转基因草菇一代低温胁迫结果证明 ,转基因草菇后代仍然具有较强的低温耐受能力 ,这说明转基因草菇的耐低温性能在世代之间是稳定的     

一个水稻双功能激酶基因的克隆及特征

从水稻中分离克隆出一个双功能激酶（OsSTY）基因,它编码一个含417个氨基酸的蛋白,其分子量为45926Da,等电点为7．689。OsSTY参与多种胁迫条件下的信号传导途径。低温或高温（4℃和37℃）处理后,OsSTY激酶的表达显著提高。机械损伤、水杨酸、乙烯等处理也促进该基因转录。另外,0sSTY基因在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）ste7基因缺失株（ste7／ste7）中的异源表达能够抑制该菌株在氮源饥饿条件下假菌丝生长的缺陷。Ste7是酿酒酵母的一个丝氨酸／苏氨酸／酪氨酸双功能激酶,它与OsSTY的激酶功能域有32％的同源性和50％的相似性。这揭示出OsSTY激酶能够校正,至少能部分地校正酿酒酵母ste7基因缺失株的假菌丝生长缺陷。     

酿酒酵母类丙酮酸脱羧酶基因缺失对高级醇生成量的影响

【目的】通过构建酿酒酵母类丙酮酸脱羧酶基因(YDL080C)缺失的工程菌株,研究该基因对酿酒酵母浓醪发酵产高级醇特别是异戊醇的影响。【方法】以酿酒酵母工业菌株AY-15的单倍体a-8或α-22的基因组DNA为模板,PCR分别扩增YDL080C上下游非编码区片段YA和YB;以pUG6质粒为模板,PCR扩增KanMX抗性基因片段。分别将YA、YB和KanMX片段连入pUC19载体,构建重组质粒pUC-YABK;并以其为模板,PCR扩增YA-KanMX-YB重组盒,分别电转化单倍体a-8和α-22。将转化子和亲本分别进行酒精浓醪发酵,发酵结束后测定其发酵性能和高级醇的生成量。【结果】筛选获得了YDL080C基因缺失突变株。酒精发酵后发酵性能和高级醇测定结果显示,转化子的异戊醇及总高级醇生成量与对应的单倍体亲本相比没有明显变化,但酒精度分别比亲本提高了0.6(%,v/v)和0.4(%,v/v)。【结论】YDL080C基因缺失对降低酿酒酵母发酵产高级醇特别是异戊醇没有明显作用,但会使酒精度有所提高。     

代谢木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母的构建

为使酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）YS58代谢木糖产乙醇,采用PCR方法克隆得到树干毕赤酵母（Pichia stipitis）木糖醇脱氢酶基因xy12,并将该基因和克隆得到的休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）缺终止子的木糖还原酶基因xyl1一起连接到酵母表达载体pYES2的强启动子GAL下,得到融合表达载体pYES2-P12。通过醋酸锂转化的方法将pY-ES2-P12转入S.cerevisiae YS58中,得到S.cerevisiae YS58-12。利用所构建的重组酿酒酵母进行术糖发酵实验,结果表明该重组酵母能发酵木糖,使木糖利用率得到进一步提高,最高达到81．3％,而且能代谢木糖产生乙醇。     

核桃JrGRAS2基因响应热胁迫的表达及功能分析

GRAS转录因子在植物响应逆境中起重要作用。为更好的了解核桃（Juglans regia）在逆境胁迫下的适应机制,本研究从‘香玲’核桃转录组中克隆获得一条GRAS基因（命名为JrGRAS2）,对其在不同高温胁迫下的表达进行分析,并将该基因插入酵母表达载体pYES2中构建重组载体pYES2-JrGRAS2,将pYES2-JrGRAS2转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）INVSCI,同时以转化pYES2的重组酵母作为阴性对照,在酵母表达系统中研究该基因的抗热胁迫功能。结果显示,该基因开放读码框（ORF）全长1296bp,拟推导的蛋白分子量为47405.83Da,含有氨基酸数为431,理论等电点为5.66。在热胁迫下,JrGRAS2基因被显著诱导,特别是在36℃胁迫0.5h的茎内,其表达相对于对照被上调了335.5倍。对两种酵母进行热胁迫,发现转JrGRAS2基因酵母表现出较对照更高的生存活性。表明JrGRAS2基因具有响应热胁迫的能力,且能提高酵母的抗性,JrGRAS2基因可作为核桃逆境应答的重要候选基因。     

刚毛柽柳ThDREB基因在酵母中的表达及抗逆能力分析

DREB蛋白能特异地与DRE（dehydration responsive element）顺式作用元件结合,从而调控下游多个与逆境相关基因的表达,在植物对多种逆境胁迫的应答反应中起重要调节作用。为了研究刚毛柽柳ThDREB基因是否具有抗逆功能,将ThDREB基因插入到酵母表达载体pYES2中构建成重组载体,转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中获得重组型酵母。分别比较转ThDREB基因酵母和转空载体对照酵母在山梨醇、H₂O₂、CdCl₂、NaCl、Na₂CO₃、MgCl₂、-20℃胁迫处理之后的存活能力。结果显示,ThDREB基因能有效提高转基因酵母的抗干旱、盐、碱、氧化、重金属及低温胁迫的能力,表明ThDREB基因可能参与了柽柳多种抗逆调控过程。     

Construction of a recombinant yeast strain converting xylose and glucose to ethanol

Candida shehatae gene xyll and Pichia stipitis gene xyl2,encoding xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XD) respectively,were amplified by PCR.The genes xyl1 and xyl2 were placed under the control of promoter GAL in vector pYES2 to construct the recombinant expression vector pYES2-PI2.Subsequently the vector pYES2-P12 was transformed into S.cerevisiae YS58 by LiAc to produce the recombinant yeast YS58-12.The alcoholic ferment indicated that the recombinant yeast YS58-12 could convert xylose to ethanol with the xylose consumption rate of 81.3%.     

二色补血草LbGRP基因的克隆及抗逆能力分析

富含甘氨酸RNA结合蛋白(Glycine-rich RNA-binding proteins, GRP)是植物中重要的转录后调控蛋白, 在植物的生长发育及对胁迫的抗性调控等过程中起重要作用。文章从二色补血草(Limonium bicolor (Bunge) O.) cDNA文库中克隆出了富含甘氨酸RNA结合蛋白基因(LbGRP)的全长cDNA序列(GenBank登录号: GQ398238)。为了研究LbGRP的抗逆功能, 将其构建到酵母表达载体pYES2中, 转化到酿酒酵母INVSc1菌株中, 获得重组酵母INVSc1(pYES2-LbGRP), 同时将转空pYES2质粒的酵母INVSc1(pYES2)作为对照。对重组酵母INVSc1 (pYES2-LbGRP)和对照INVSc1(pYES2)进行NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻胁迫, 比较它们在不同胁迫下的存活率。结果表明, INVSc1(pYES2-LbGRP)在各种胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1(pYES2), 证明LbGRP基因具有抗NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻等胁迫的能力, 推测该基因参与了二色补血草的抗逆调控过程。     

玉米△12脂肪酸脱氢酶基因（FAD2）在酿酒酵母中的表达

玉米△12脂肪酸脱氢酶是催化油酸形成亚油酸的关键酶。将其编码基因FAD2（GenBank登陆号：DQ496227）克隆到酿酒酵母表达载体pYES2．0中,构建成重组质粒pYE／FAD2,转化到酿酒酵母进行诱导表达,同时以pYES2．0转化子为对照。气相色谱（Gc）分析表明,重组转化子亚油酸的含量占酵母总脂肪酸的1．54％,而对照未检测到亚油酸。表明FAD2基因具有编码△12脂肪酸脱氢酶的功能。为探索转译起始密码子周边序列的改变对FAD2基因表达产生的影响,将该基因的起始密码子上游序列进行修改,构建重组表达载体pYE／FAD2—1,转化酿酒酵母进行表达。GC分析表明,pYE／FAD2—1转化子的亚油酸含量占总脂肪酸含量的8．81％,是对照pYE／FAD2转化子的近5倍。     

絮凝酵母海藻糖合成酶基因TPS1启动子区的克隆和乙醇胁迫下启动子活性的变化

提高生物能源生产菌株对各种胁迫因素的耐受性对于提高生产过程的经济性和高效生产生物能源具有重要的意义。对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制的研究,可揭示影响其耐受性的关键基因,并通过代谢工程操作定向提高酵母菌的乙醇耐受性,从而提高燃料乙醇的生产效率。海藻糖对酵母菌在多种环境胁迫下的细胞活性具有保护作用,但其对乙醇耐性分子机制的研究还不够深入。克隆了自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiae flo的海藻糖-6-磷酸合成酶基因TPS1的启动子区域,利用pYES2.0载体骨架,构建了PTPS1启动绿色荧光蛋白EGFP标记基因的报告载体,并转化酿酒酵母ATCC4126。对酵母转化子在含有7%和10%乙醇的生长培养基中的EGFP的表达情况进行相对荧光定量分析,发现PTPS1活性在7%乙醇存在下受到强烈诱导。EGFP表达量对高温和高糖胁迫无明显差别,显示了TPS1启动子对乙醇浓度的特异响应。研究结果表明,絮凝酵母海藻糖的合成是对乙醇胁迫的保护性反应。     

西伯利亚蓼中PsMnSOD基因的克隆及其抗逆性检测

采用RACE技术从西伯利亚蓼中克隆了锰超氧化物歧化酶基因PsMnSOD的cDNA（GenBank登录号FJ848572）。长为792bp的PsMnSODcDNA序列含有编码234个氨基酸的705bp的开放读码框、57bp的5＇非翻译区和30bp的3＇非翻译区。构建了PsMnSOD基因的酵母表达载体pYES2-PsMnSOD并将其转化到野生型酵母菌株中。分析PsMnSOD基因在酵母中的表达对酵母SOD酶活性的影响及其对盐胁迫、PEG胁迫、高温和低温胁迫下抗逆性影响的结果表明,PsMnSOD基因在酵母中表达后酵母SOD酶活性提高,酵母对盐渍、PEG、高温和低温等非生物胁迫的抗逆性也增强。     

Construction of a recombinant yeast strain converting xylose and glucose to ethanol

Candida shehatae gene xyl1 and Pichia stipitis gene xyl2, encoding xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XD) respectively, were amplified by PCR. The genes xyl1 and xyl2 were placed under the control of promoter GAL in vector pYES2 to construct the recombinant expression vector pYES2-P12. Subsequently the vector pYES2-P12 was transformed into S. cerevisiae YS58 by LiAc to produce the recombinant yeast YS58-12. The alcoholic ferment indicated that the recombinant yeast YS58-12 could convert xylose to ethanol with the xylose consumption rate of 81.3%. __________ Translated from Microbiology, 2006, 33(3): 104–108 [译自:微生物学通报]