菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因在烟草中的表达

质粒pLS9含有1．5kb的编码菠菜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因。经限制酶切后克隆到植物表达载体的35S启动子和PolyA终止子之间。经农杆菌介导转化烟草,获得90多株抗卡那霉素再生植株。经PCR检测证明60％以上再生植株含有BADH基因。转基因植株经Western blot,BADH酶活性测定,BADH酶活性特异性染色法检查和耐盐性分析,证明菠菜BADH基因在烟草正常表达。在叶绿体和胞液中均有BADH酶存在。转基因植株能耐较高浓度盐。     

CMO与BADH双基因表达载体构建及在烟草中的表达

本研究的目的是将甜菜碱合成关键酶CMO与BADH基因构建到同一表达载体中,利用转基因方法将该表达载体导入植物体内,完善植物体内的甜菜碱合成途径,提高植物的抗旱性和耐盐性。以pC1303质粒为基础,构建了均由35S启动子驱动的CMO基因和BADH基因的植物双基因表达载体pC35SC35SB1303。利用冻融法将其导入农杆菌LBA4404中,通过农杆菌介导法分别将CMO基因、BADH基因以及该双基因表达载体导入烟草中,PCR检测和Northern杂交分析表明,外源基因已整合到受体植物基因组中并正常表达。对转基因植株及对照植株甜菜碱含量的检测结果表明,转双基因植株的甜菜碱含量明显高于转BADH基因植株、转CMO基因植株及对照植株。     

盐生植物盐爪爪甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及在盐胁迫下的BADH 基因的表达

根据已发表的几种藜科植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH) 基因的同源保守区设计了一对引物, 采用RT-PCR 方法从盐生植物盐爪爪( Kalidium foliatum) 中扩增出BADH 基因的1 个开放阅读框架, 其核苷酸序列长1 503 bp , 推测的氨基酸序列全长为500 个氨基酸残基。核苷酸序列与藜科几种盐生植物如滨藜、碱蓬、菠菜、山菠菜和甜菜等的同源性为81% , 与甜土植物水稻的同源性为69%。氨基酸序列与以上两类植物(盐生植物和甜土植物) 的同源性比对为80% 和71% , 说明BADH 基因在藜科盐生植物中是一种较高保守的基因。BADH 基因编码的多肽在高等植物中行使重要的功能。用不同浓度的NaCl 胁迫处理盐爪爪植株, BADH mRNA 的表达水平比对照植株高, 说明盐爪爪BADH 基因的表达受盐诱导, 间接说明甜菜碱醛脱氢酶催化合成的甜菜碱作为渗透调节的小分子物质, 它的积累与盐胁迫存在紧密关联, 本研究为进一步从生理和分子水平阐明盐爪爪的耐盐机制提供一定的参考。     

盐生植物盐爪爪甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及在盐胁迫下的BADH基因的表达

根据已发表的几种藜科植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的同源保守区设计了一对引物,采用RT-PCR方法从盐生植物盐爪爪(Kalidium foliatum)中扩增出BADH基因的1个开放阅读框架,其核苷酸序列长1503bp,推测的氨基酸序列全长为500个氨基酸残基。核苷酸序列与藜科几种盐生植物如滨藜、碱蓬、菠菜、山菠菜和甜菜等的同源性为81%,与甜土植物水稻的同源性为69%。氨基酸序列与以上两类植物(盐生植物和甜土植物)的同源性比对为80%和71%,说明BADH基因在藜科盐生植物中是一种较高保守的基因。BADH基因编码的多肽在高等植物中行使重要的功能。用不同浓度的NaCl胁迫处理盐爪爪植株,BADHmRNA的表达水平比对照植株高,说明盐爪爪BADH基因的表达受盐诱导,间接说明甜菜碱醛脱氢酶催化合成的甜菜碱作为渗透调节的小分子物质,它的积累与盐胁迫存在紧密关联,本研究为进一步从生理和分子水平阐明盐爪爪的耐盐机制提供一定的参考。     

农杆菌介导的甜菜碱醛脱氢酶基因转化甘蓝的研究

为获得抗旱和耐盐性提高的甘蓝植株,通过农杆菌介导法将来自菠菜的甜菜碱醛脱氢酶（Betaine Aldehyde Dehydrogenase,BADH）基因导人甘蓝品系03079,并采用正交设计优化影响转化效率的参数,建立了甘蓝高效转化体系,即以侵染液为AA液体培养基、乙酰丁香酮200μmol L^-1、侵染时间20min、共培养天数2d为最佳转化参数,在该条件下转化率可达54．26％。转基因甘蓝植株经PCR检测初步说明BADH基因已导入甘蓝中,Southern杂交证明BADH基因已稳定整合到甘蓝基因组中。甜菜碱脱氢酶活性测定结果表明,经过聚乙二醇（PEG）、NaCI和干旱处理的转基因甘蓝植株的BADH酶的平均比活力范围在2．1Umg^-1～3．6Umg^-1之间,不同处理的转基因株系酶比活力显著高于相应的未转基因株系。膜的相对电导率测定结果说明,经过PEG、NaCl和干旱处理的转基因植株平均相对电导率在16．2％～32．6％之间,耐逆境胁迫处理后的绝大多数转基因株系相对电导率显著低于相应对照。多数转BADH基因甘蓝植株在干旱、盐胁迫和PEG胁迫条件下生长势强于未转基因植株,表现为大多数转基因株系株高增幅显著高于对照,说明BADH基因的导入能提高转基因甘蓝植株的抗旱和耐盐性。我们获得的抗旱和耐盐能力明显提高的转基因甘蓝植株,可作为培育耐盐、抗旱甘蓝品种的种质材料。     

两种滨藜甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及序列分析

甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)对非生物胁迫下植物渗透调节物质的合成和积累具有重要作用。分别从异苞滨藜和鞑靼滨藜两种盐生植物中分离到了BADH基因。序列分析表明,BADH全长均为1 507bp,编码501个氨基酸,两种BADH序列具有较高的相似性。甜菜碱醛脱氢酶的克隆为植物的基因转化及其功能分析奠定了基础。     

CMO与BADH双基因表达载体构建及转化羊草的研究

羊草是分布于我国北方地区重要的禾本科牧草,为了保护羊草资源和培育羊草新品种,本文利用基因枪技术进行了CMO和BADH双基因转化羊草的研究。首先,以1301质粒为基础,构建了均由35S启动子驱动的无抗生素选择标记CMO基因和BADH基因的植物双基因表达载体pCAMBIA-1301-CMO-BADH;然后,通过基因枪技术将其导入羊草中,PCR扩增后电泳检测及Southern杂交分析表明,外源基因已整合到受体植物基因组中并正常表达。在高浓度混合盐和高pH值胁迫下,转双基因植株甜菜碱含量高于对照植株。     

甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因转化小麦及其表达

采用基因枪法将山菠菜甜菜碱醛脱氢酶 (BADH)基因导入小麦 (TriticumaestivumL .)品种 ,并且得以表达。该基因由玉米Ubi1启动子控制。在盐胁迫条件下 ,多数转基因植株叶片的BADH活性比受体亲本提高 1～ 3倍 ,部分植株相对电导率比亲本明显低 ,表明转基因植株的细胞膜在胁迫时有受损较轻倾向。PCR和Southern杂交分析证实外源BADH基因已插入小麦基因组 ,平均转化频率为 4.1%。     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因在棉花中的过量表达和抗冻耐逆性分析

分离出菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因(SoBADH)构建成由CaMV35S驱动的双元植物表达载体pBSB, 农杆菌菌株LBA4404携带该载体转化棉花, 获得转基因棉花植株。65株转基因植株经过PCR筛选、Southern blotting分析证明有45株为成功的转化株, 外源基因已经被整合到棉花的染色体组中, 并以单拷贝插入居多。对部分株系的SoBADH基因的表达进行分析表明均有较高的mRNA和蛋白的表达。经测定这些株系中的甜菜碱脱氢酶活性显著提高, 达到0.66~1.70 nmol/min/mg水平。同时这些转基因株系在盐胁迫下比对照长势强, 株高和地上部分的鲜重显著高于非转基因对照; 在低温胁迫下, 这些转基因株系表现出显著的抗冻性能。结果表明菠菜甜菜碱醛脱氢酶能够在异源植物棉花中过量表达, 并具有较高的酶活性, 转基因棉花可作为抗逆育种的种质材料。     

中亚滨藜甜菜碱醛脱氢酶基因的表达特性

根据已发表的几种植物的甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因的同源保守区设计了一对兼并引物,通过RT-PCR方法从中亚滨藜中扩增出BADH基因的近5′端序列,共395bp,与菠菜、山菠菜、甜菜、千穗谷、大麦的BADHcDNA相应片段的同源性较高。以此片段为探针,对中亚滨藜的基因组进行Southern杂交分析,证明该基因可能是单拷贝的。Northern印迹杂交结果表明NaCl250mmol/L处理的植株的BADHmRNA水平比对照植株约高2倍,说明中亚滨藜中BADH基因的表达受盐诱导。     

中亚滨藜甜菜碱醛脱氢酶基因的表达特性

根据已发表的几种植物的甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因的同源保守区设计了一对兼并引物,通过RT-PCR方法从中亚滨藜中扩增出BADH基因的近5′端序列,共395bp,与菠菜、山菠菜、甜菜、千穗谷、大麦的BADHcDNA相应片段的同源性较高,以此片段为探针,对中亚滨藜的基因组进行Southern杂交分析,证明该基因可能是单拷贝的。Northern印迹杂交结果表明：NaCl250mmol/L处理的植株的BADHmRNA水平比对照植株约高2倍。说明中亚滨藜中BADH基因的表达受盐诱导。     

转山菠菜胆碱单加氧酶基因(AhCMO)水稻创制及其耐盐性研究

胆碱单加氧酶(Choline monooxygenase,CMO)是高等植物体内合成甜菜碱的一个关键酶.利用载体pCAMBIA3300与玉米泛素(Ubiquitin)启动子构建了AhCMO基因的过表达载体.采用基因枪轰击愈伤组织细胞将AhCMO基因转化东稻3号(OryzasativaL.subsp.japonica Kato),经抗性筛选,获得再生苗18株,选取农艺性状与野生型基本一致的其中7株进行PCR与Southern杂交检测,获得3株转AhCMO基因阳性植株;RT-PCR的检测结果表明外源AhCMO基因能正常转录;草铵膦叶片涂布试验结果表明,Bar基因在转AhCMO基因水稻植株中能正常表达;对T1代转基因再生植株进行0.5%NaCl高盐处理,结果表明,4号、7号转AhCMO基因水稻耐盐性强于非转基因对照,说明外源AhCMO基因能提高东稻3号的耐盐性.     

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.     

超声波介导铁蛋白基因转化苹果的研究

以嘎拉苹果的叶片为转化受体,应用超声波法将菜豆铁蛋白基因导入受体中.实验表明,以0.5 W/cm2的声强、25℃、20 min超声波处理的转化效果最佳,抗性愈伤组织的比例高达24%.抗性愈伤组织经诱导获得了16个苹果抗性植株,有11株表现出GUS阳性,阳性比率为2.75%.经PCR检测,11株GUS阳性植株中有6株能扩增出目的条带;而Southern blotting实验表明,菜豆铁蛋白基因仅在2个苹果转基因株系的基因组中实现了完整插入,并且杂交的信号较强;进一步RT-PCR检测实验显示,外源菜豆铁蛋白基因在上述2株转基因植株中并未转录,发生了基因沉默.     

通过农杆菌介导法获得耐盐转甜菜碱醛脱氢酶基因白三叶草

通过农杆菌介导法将耐盐植物山菠菜甜菜碱醛脱氢酶(Betaine Aldehyde Dehydrogenase,BADH)基因成功地转化了白三叶草。转基因植株在经过48h 1％NaCl胁迫后相对电导率为20％左右,而非转基因植株高达40％,表明转基因植株细胞膜在盐胁迫下受到的伤害较非转基因的轻,并且转基因植株能够在含有0．5％NaCl的水培养中正常生长两周以上,而非转基因植株则呈现不正常生长。     

桃蚜MpAChE基因RNAi表达载体构建及转化

通过害虫取食植物表达害虫发育关键基因dsRNA的转基因植株,分析能否通过抑制害虫特定基因的表达来防控害虫。本研究利用RT-PCR技术从桃蚜中克隆乙酰胆碱酯酶基因383 bp cDNA片段,命名为MpAChE。进一步利用该MpAChE基因片段构建植物RNAi表达载体RNAi-MpAChE,并通过浸花法转化野生型拟南芥,通过卡那霉素抗性筛选转化植株,PCR及Southern杂交进一步鉴定转基因植株。结果表明:克隆的cDNA片段与桃蚜中已克隆的乙酰胆碱酯酶(GenBank登录号AY147797)cDNA序列核苷酸一致性为99%。卡那霉素抗性初步筛选和PCR进一步鉴定,获得25株阳性转基因植株。从25株中随机选择的5株阳性植株,Southern杂交均为阳性。经接种桃蚜初步鉴定,转基因植株对蚜虫的抗性效果不显著。     

发根农杆菌介导几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因转化烟草的研究

用冻融法和三亲交配法将具有几丁质酶基因、β—1,3—葡聚糖酶基因和卡那霉素抗性标记基因的质牲pBLGC导入具有Ri质粒的发根农杆菌中。用叶盘法转化烟草的三个品种,经Kan抗性筛选获得126株再生植株,对119株再生植株分别以启动子CaMV35S、几丁质酶基因和β—1,3—葡聚糖酶基因的引物进行PCR检测,其中几丁质酶基因至阳性的植株有72株,β—1,3—葡聚糖酶基因至阳性的有47株,具有几丁质酶基因和β—1,3—葡聚糖酶基因的植株有36株。对转化的24株转基因经PCR-Southern杂交,结果均至阳性。实验结果表明,外源基因的转化频率与植物品种、外源基因片段的大小有关,几丁质酶基因和β—1,3—葡聚糖酶基因分别或共同整合到植物基因组中。     

胸腺肽基因对樱桃番茄的遗传转化

胸腺肽基因是一343bp的小肽基因,是从动物中克隆得到的。本文以“美味樱桃”番茄为植物材料,用农杆菌侵染法进行了胸腺肽基因的遗传转化。对所得再生植株进行了PCR和Southern blot检测及RT-PCR检测,34棵Kam抗性株通过目的基因PCR检测,4棵为阳性株,阳性株率为11．8%。实验中还对目的基因之后的Nos终止序列区进行了扩增,通过Nos Ter．引物对4株目的基因PCR阳性株作PCR检测．只有1株为阳性株,该植株经Southern blot检测和RT-PCR检测,均为阳性。这些检测结果说明胸腺肽基因成功地整合到番茄基因组中,并在转录水平上得以表达。     

盐胁迫下甘菊叶片中BADH基因表达及甜菜碱含量的变化

利用实时荧光定量PCR(real-time PCR)和雷氏盐紫外分光光度计法分别测定了400mmol/L NaCl胁迫处理0,0.5h,2h,12h,1d,2d,4d,6d,8d,10d和12d,甘菊叶片中BADH基因表达和甜菜碱含量的变化,并讨论了二者间的相互作用关系。试验结果表明,在高盐胁迫下甘菊叶片中BADH基因和甜菜碱含量均呈现先上升后下降的趋势。在处理初期(0.5h和2h)BADH基因的表达量与对照相比略有下降,此后随处理时间的增加BADH基因表达持续增大,在胁迫处理6d时BADH基因表达量最大为对照的4.6倍,6d之后BADH基因表达量逐渐降低。甜菜碱含量在NaCl处理0.5h突然增大以应对胁迫反应,此后其含量出现了小幅的震荡上升,在胁迫处理4d时达到了最大值,此后随胁迫处理时间的增加甜菜碱含量逐渐降低。二者之间的变化并不是同步的,而是存在滞后性,分析认为甘菊叶片中BADH基因表达与甜菜碱积累间存在相互抑制的作用。