转反义PG基因番茄果实细胞结构变化的研究

经细胞学观察发现 ,转反义PG基因番茄果实在不同成熟期及存放前后 ,其果皮外面几层细胞的厚度都比未转基因的厚 1～ 5 μm ,细胞结构、细胞质和细胞核等的状态都有明显区别。尤以贮存后更为明显 ,未转基因果实的果皮细胞结构解体、细胞质凝聚、细胞核变的模糊程度都比转基因的严重。经外源乙烯处理后 ,转基因和未转基因果实的细胞结构也有相似的变化。结果表明 :反义PG基因的转入降低了PG活性 ,并且减弱了外源乙烯的作用 ,延缓了果实的衰老 ,提高了耐贮性能 ,从而起到果实保鲜作用     

番茄果实中乙烯与多聚半乳糖醛酸酶的关系

乙烯与多聚半乳糖醛酸酶(PG)都是果实成熟过程中关键的调节因子.一方面,在有乙烯合成缺陷的转反义ACS番茄和乙烯感受缺陷的Nr突变体番茄果实中PG基因表达量都明显下降,PG酶活性明显降低;用外源乙烯(100 μL/L)处理绿熟期番茄果实使PG基因的表达明显增强,而1-甲基环丙烯(1-MCP,1 μL/L)处理转色期番茄果实明显抑制PG基因表达.另一方面,转反义PG基因番茄果实乙烯释放量在授粉后低于其野生型,番茄乙烯受体基因LeETR4和乙烯反应因子LeERF2基因表达量比野生种低.PG降解果胶的产物D-GA(100 mg/L)促进未熟期番茄果实中的乙烯生成和LeETR4、LeERF2基因的表达.     

乙烯对番茄成熟过程中果皮细胞核超微结构的影响

应用冰冻蚀刻和透射电镜观察了番茄成熟过程中果皮细胞核染色质的变化。成熟过程开始启动时(发白期),异染色质不断减少、分散,直至转色成熟。果实成熟衰老时细胞核形态畸变,染色质结构瓦解。经外源乙烯处理后果实成熟加速,异染色质减少,核孔数量增加,NBD可消除乙烯的作用。     

外源基因转染导致山羊体细胞过快衰老与端粒缩短

在对山羊体细胞进行外源基因转染过程中,无论电击法或脂质体法所得到的细胞克隆都有细胞过快衰老的现象。山羊体细胞转基因后出现细胞体积增大、细胞核膨大并逐步分裂成多核、细胞质空泡化和吐核等衰老的表型特征。转基因后衰老细胞的染色体核型正常,但经细胞染色体端粒长度的Southern检测发现,转基因衰老细胞比原代胎儿成纤维细胞染色体端粒长度减少了2.56 kb,超出了正常传代40代的细胞的衰老速度,但转基因衰老细胞仍能支持核移植克隆胚胎的早期发育。     

番茄ACC合成酶cDNA克隆及其对果实成熟的反义抑制

利用RT—PcR技术克隆了ACC合成酶多基因家族成员之－LE-ACC2编码区约1．7kb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pBin437中,构建了表达Acc合成酶反望RNA的二元载体。经农杆菌途径转化番茄“丽春”品种后,通过PCR检测从抗卡那霉素再生植株中筛选到6株转基因植株,Southern杂交确证了外源基因是以单拷贝插入到番茄染色体中;对果实乙烯释放的测定结果表明转基因番茄果实的乙烯释放量仅为对照的30％左右,在室温下转基因番茄果实采后保存60 d以上仍然没有变红、软化。以上结果表明其反义RNA在转基因番茄中的表达能有效地抑制乙烯的生物合成从而延缓果实成熟,表现出良好的耐储保鲜特性。对转基因植株子一代(T1)的分析结果进一步表明反义ACC合成酶基因以典型的单基因方式传到子代。通过对子二代的分析已初步筛选到一 个耐储藏的转基因番茄纯合品系。     

PG在番茄果实成熟中的作用及二价金属离子与乙烯对PG活性的影响

对采后番茄果实的电镜观察表明:当果实成熟衰老时,叶绿体数量减少,多数基粒结构丧失;成熟果实胞壁中胶层水解成中空的电子透明区,初生壁的纤丝也发生一定程度的水解,相邻细胞分离;外源 PG(多聚半乳糖醛酸酶)提取物处理绿熟期果实组织,也可引起胞壁结构和叶绿体发生与正常衰老相同的变化。Ca~(2+)、Mg~(2+)、Co~(2+)二价金属离子处理果实,可明显降低番茄红素含量和 PG 活性,延缓果实软化。外源乙烯处理果实,可促进番茄红素的形成,提高 PG活性,并能解除钙对 PG 活性的抑制。本文也对 PG 在乙烯和 Ca~(2+)调节果实成熟中的作用进行了讨论。     

PG与番茄果实成熟的关系

系统比较了转多聚半乳糖醛酸酶（PG）反义基因和对照番茄果实成熟过程中绿熟、转色、粉顶、粉红、全红5个时期的PG活性和与其相关的生理、生化组分的动态变化。实验表明,转基因果与对照果相比,PG活性始终处于较低水平,PG活性强烈被抑制是在全红期;果实的硬度、贮藏寿命指数都高于对照果;番茄红素合成积累进程被延缓;可溶性果胶含量、电解质外渗百分率均低于对照果。外源乙烯刺激引起对照果PG活性剧增,而转基因果表现钝化。讨论了PG活性与果实成熟、耐贮性及软化的关系,及对外源乙烯刺激的敏感性。首次明确提出PG活性在对照果中极大地表达,在转基因果中强烈被抑制是在全红期 ,而不是在整个成熟期;PG活性在果实软化中起直接和重要作用;PG活性的高低与番茄红素的合成与积累有关。     

PG与番茄果实成熟的关系

系统比较了转多聚半乳糖醛酸酶(PG)反义基因和对照番茄果实成熟过程中绿熟、转色、粉顶、粉红、全红5个时期的PG活性和与其相关的生理、生化组分的动态变化.实验表明,转基因果与对照果相比,PG活性始终处于较低水平,PG活性强烈被抑制是在全红期;果实的硬度、贮藏寿命指数都高于对照果;番茄红素合成积累进程被延缓;可溶性果胶含量、电解质外渗百分率均低于对照果.外源乙烯刺激引起对照果PG活性剧增,而转基因果表现钝化.讨论了PG活性与果实成熟、耐贮性及软化的关系,及对外源乙烯刺激的敏感性.首次明确提出PG活性在对照果中极大地表达,在转基因果中强烈被抑制是在全红期,而不是在整个成熟期;PG活性在果实软化中起直接和重要作用;PG活性的高低与番茄红素的合成与积累有关.     

番茄多聚半乳糖醛酸酶cDNA的克隆及其对番茄中PG表达的反义抑制

通过PCR扩增获得了包含多聚半乳糖醛酸酶(PG)全部阅读框架的1.5kb cDNA,经限制酶酶谱和部分序列分析鉴定无误后,将其以反方向插入含两个增强子的35s启动子和Nos3＇端之间,构建成表达PG反义RNA的双元载体,经农杆菌途径转化番茄品种“丽春”,获得了60株抗卡那霉素再生植株,经PCR检测,证明有2／3的再生植株有外源PG基因导入,成熟果实的PG粗提液的SDS—PAGE分析表明：若干株系中PG蛋白量较对照有不同程度的下降。PG活性亦同步下降,其中一个株系3^＃,PG酶活下降了93%。这些结果表明外源PG基因的反方向导入有效地抑制了内源PG基因的表达。     

两个反义基因在番茄工程植株中的生理抑制效应分析

用番茄乙烯形成酶（ＥＦＥ）和多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）反义ｃＤＮＡ转化番茄子叶,获得两个转基因系统。分别比较了两个基因系统果实和叶片的乙烯生成速率、果实中ＥＦＥ酶活性和果胶酶活性,表明反义ＥＦＥ基因在番茄工程植株中能显著抑制ＥＦＥ酶活性和乙烯生成;反义ＰＧ基因则主要是抑制其ＰＧ酶活性。     

延长果实保鲜期的基因工程研究进展

乙烯对果实成熟和衰老具有强烈的促进作用,是造成水果采后腐烂的根本原因。本主要综述了近几年来采用转基因或反义RNA技术,将乙烯生物合成与分解过程中所需酶的基因和细胞壁水解酶基因转化到植物体内,从而延长果实保鲜期的相关研究进展。     

两个反义基因在番茄工程植株中的生理抑制效应分析

用番茄乙烯形成酶（ＥＦＥ）和多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）反义ｃＤＮＡ转化番茄子叶,获得两个转基因系统,分别比较了两个基因系统果实和叶片的乙烯生成速率,果实中ＥＦＥ酶活性和果胶酶活性,表明反义ＥＦＥ基因在番茄工程植株中能显著抑制ＥＦＥ酶活性和乙烯生成,反义ＰＧ基因则主要抑制是ＰＧ酶活性。     

香蕉MaBTB基因的表达分析及亚细胞定位

利用荧光定量PCR分析在不同处理下的香蕉采后果实中MaBTB基因的表达,在正常成熟的果实中,MaBTB基因的表达与乙烯的释放量呈正相关;相反,在1-MCP处理的香蕉果实中,该基因的表达相对变化不明显;用乙烯处理的香蕉果实,其表达量在第3天达到高峰,比正常成熟的早11 d。这些结果表明MaBTB基因在香蕉采后果实中是受乙烯诱导表达的。最后,亚细胞定位分析表明MaBTB基因定位在细胞核上。     

ACC氧化酶和ACC合成酶反义RNA融合基因导入番茄和乙烯合成的抑制

从番茄品种强力米寿的总DNA中克隆番茄果实特异启动子2A11,以番茄成熟果实的RNA为模板,进行RT-PCR扩增,克隆番茄全长的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因片段。完成两个基因的克隆和测序后,将888bp的番茄ACC氧化酶基因和943bp的ACC合成酶基因片段串联,构成全长1837bp的融合基因。将该融合基因以反义的方向插入植物双元载体pYPX145中番茄果实表达特异启动子下游,获得ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因融合的植物双元载体pOSACC。该载体外源基因表达单元的两端含两个烟草SAR序列,利于转基因的稳定遗传。以番茄栽培品种合作903子叶和下胚轴为外植体,利用根癌农杆菌进行基因转化,通过200mg/L卡那霉素选择和GUS检测,获得了105株番茄GUS阳性植株,转基因番茄果实在当代表现明显耐贮特点。经过4代的耐贮和果实农艺性状的综合选择,获得了两个表现良好的株系DR-1和DR-2,两株系果实乙烯释放量显著下降,是未转基因材料的9.5%,番茄的贮存期在50天以上。     

ACC氧化酶和ACC合成酶反义RNA融合基因导入番茄和乙烯合成的抑制

从番茄品种强力米寿的总DNA中克隆番茄果实特异启动子2A11,以番茄成熟果实的RNA为模板,进行RT-PCR扩增,克隆番茄全长的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因片段。完成两个基因的克隆和测序后,将888bp的番茄ACC氧化酶基因和943bp的ACC合成酶基因片段串联,构成全长1837bp的融合基因。将该融合基因以反义的方向插入植物双元载体pYPX145中番茄果实表达特异启动子下游,获得ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因融合的植物双元载体pOSACC。该载体外源基因表达单元的两端含两个烟草SAR序列,利于转基因的稳定遗传。以番茄栽培品种合作903子叶和下胚轴为外植体,利用根癌农杆菌进行基因转化,通过200mg／L卡那霉素选择和GUS检测,获得了105株番茄GUS阳性植株,转基因番茄果实在当代表现明显耐贮特点。经过4代的耐贮和果实农艺性状的综合选择,获得了两个表现良好的株系DR-1和DR-2,两株系果实乙烯释放量显著下降,是未转基因材料的9．5％,番茄的贮存期在50天以上。     

不同结构的外源ACO基因导入香石竹对瓶插寿命的影响

以香石竹叶片为外植体 ,利用根癌农杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)介导法 ,将香石竹ACC氧化酶 (ACO)基因核DNA的正义 (sense)、反义 (antisense)、正义重复 (sensedirectrepeat)和反义重复 (antisensedirectrepeat)等 4种T DNA结构导入香石竹‘Master’品种。经Southern杂交检测证明目的基因已整合到香石竹基因组 ,共获得 14个转化株系。在 25℃条件下比较瓶插寿命 ,对照植株花朵瓶插寿命为 5.8d ,多数转化株系花朵瓶插寿命达 11d ,最长者可达 12.8d。大多数转基因株系切花衰老过程中乙烯释放量显著减少 ,部分转基因株系切花衰老过程中几乎检测不到乙烯 ,而对照有明显的峰值。通过对本研究转化ACO基因核DNA与前人转化ACO基因cDNA延长瓶插寿命比较以及对不同T DNA结构的转化抑制内源基因表达的程度进行比较后 ,初步判断用核DNA转化后对内源基因的抑制效果与cDNA相当甚至更明显 ,反义基因可以比正义基因更有效地抑制内源的同源基因的表达 ,转重复基因比转单个基因能更有效地抑制内源的同源基因的表达。     

转基因红鲤体细胞的核移植

以F4代转hGH基因红鲤体细胞（肾脏和尾鳍）及培养18代的F4代转hGH基因红鲤尾鳍细胞为核供体,泥鳅或黄河鲤成熟卵为受体,进行了核移植,以探讨外源F4代转基因鱼体外源基因的分布与存在形式,稳定性和克隆转基因鱼的可能性。F4代红鲁肾脏细胞核与泥鳅卵配合的核移植胚胎有12．4％发育到囊胚,0．33％发育到神经胚;F4代尾鳍细胞核移入泥鳅卵后的重组胚发育到囊胚,神经胚、肌节期和肌肉效应期的胚胎分别为24．5％、0．3％、0．2％和0．1％;对照卵无发育。F4代红鲤尾鳍培养细胞与黄河鲤卵子配合的重组胚胎有50．53％发育到囊胚,5．69％发育到原肠胚,0．53％发育到神经胚,0．4％发育到肌节期。说明由于同种细胞核与卵细胞的相容性高于异种核卵的相容性,早期发育率高;而由于培养细胞的异倍化,后期的发育率降低。用PCR技术对供体鱼不同个体及同一体不同组织外源基因检测,结果100％个体为阳性鱼,而且不同组织的阳性率也是100％,说明外源基因均匀分布在不同组织中。无论F4代转基因鱼的肾脏细胞、尾鳍细胞还是培养的尾鳍细胞作核移植供体,核移植胚胎中hGH基因的检出率为100％。说明F4代转基因红鲤个体不同细胞都存在hGH基因,而且经长期培养不会丢失。表明F4代转基因红鲤中的外源hGH基因已基本稳定,体细胞核移植可以作为获得同质化转基因鱼的有效手段,但核移植效率还很低。另外还讨论了核质的相容性、细胞周期的协调、染色体的变异等因素对核移植的影响。     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用, 使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用, 利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导入烟草基因组, 采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明, 整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因, 也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明, 外源基因已整合到烟草基因组中, 并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明, 转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系, 而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性等生理性状也发生了明显变化, 表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加, POD活性明显增强, MDA含量明显降低; 而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力, 而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。     

铁蛋白基因表达对烟草耐低铁能力的影响

铁是植物生长发育的必需元素。由于土壤中的三价铁离子不能被植物直接利用。使一些植物经常表现出缺铁症状。为探讨利用铁蛋白基因提高植物耐低铁胁迫的作用,利用农杆菌介导法将大豆铁蛋白基因SoyFer1和内源反义铁蛋白基因NtFer2的cDNA分别导人烟草基因组,采集转基因烟草种子。对T1转基因烟草的卡那霉素抗性分析表明,整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因,也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR检测和Northern杂交分析表明,外源基因已整合到烟草基因组中,并且得到了正确表达。将转基因株系移栽到铁离子浓度不同的培养基中生长2个月后进行比较表明,转大豆铁蛋白基因烟草株系的生长量明显高于非转基因烟草株系,而转内源反义铁蛋白基因烟草株系的生长量则明显低于非转基因烟草株系。转大豆铁蛋白基因和转内源反义铁蛋白基因烟草株系的叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性等生理性状也发生了明显变化,表现为转大豆铁蛋白基因株系的叶绿素含量明显增加,POD活性明显增强,MDA含量明显降低：而转内源反义铁蛋白基因株系的叶绿素含量、POD活性和MDA含量等则表现为与转大豆铁蛋白基因株系的相反。铁蛋白过量表达提高了烟草耐低铁能力,而铁蛋白抑制表达则降低了烟草耐低铁能力。     

香蕉一个Ⅲ类酸性几丁质酶基因与果实成熟关系的研究

为了解Ⅲ类酸性几丁质酶基因(MaCHⅢ)与香蕉果实采后成熟过程的相互关系,对经乙烯和1-甲基环丙烯(1-MCP)处理的巴西香蕉果实采后乙烯释放量、Ⅲ类酸性几丁质酶基因(MaCHⅢ)表达以及几丁质酶活性进行了测定.结果显示:(1)乙烯催熟处理的香蕉果实,乙烯释放量比对照处理的果实提前15 d达到高峰;1-MCP处理的香蕉果实,乙烯生物合成和果实成熟明显受到了抑制.(2)外源乙烯加速了MaCHⅢ基因的下调表达和Ⅲ类酸性几丁质酶活性的下降,MaCHⅢ表达量和Ⅲ类酸性几丁质酶活性分别在采后第3天和第4天下降到最小值.(3)1-MCP处理使MaCHⅢ基因呈现上调表达,Ⅲ类酸性几丁质酶活性上升,MaCHⅢ基因表达量和Ⅲ类酸性几丁质酶活性分别在采后18 d和25 d达到高峰.研究表明,MaCHⅢ基因可能与香蕉果实采后成熟呈负相关.