Transformation of Saussurea involucrata by Agrobacterium rhizogenes: Hairy root induction and syringin production

Agrobacterium rhizogenes-mediated genetic transformation of Saussurea involucrata was investigated. Four bacterial strains, A4, LBA 9402, R1000 and R1601 and three explant types, leaf blade, petiole and root, were examined. Over 100 hairy root lines were successfully established with strains R1601, R1000 and LBA9402, but none with A4. The highest transformation efficiency of 67% was achieved by using strain R1601 with root explants. One hairy root line isolated from this combination, HR1601-1, produced up to 43.5 ± 1.13 mg syringin g⁻¹ dw, which is about 50-fold higher than that in the wild type plants.Two other lines, HR1000-1 and HRLBA9402-1, isolated from R1000- and LBA9402-transformed roots, respectively, also displayed high capacity of syringin production, being 32.5 ± 3.08 and 39.7 ± 1.37 mg syringin g⁻¹ dw. These three lines were characterized in detail. Polymerase chain reaction analyses confirmed these root lines were of A. rhizogenes origin.     

雪莲PBP基因表达载体的构建

目的:利用新疆雪莲特殊功能基因磷脂酰乙醇胺结合蛋白基因(XLPBP)与基础质粒构建植物表达载体pXLPBP,为介导该基因在植物中表达,以期提高植物抗寒力的转基因研究打下基础。方法:利用设计好的两端加有EcoRⅠ酶切位点的引物,对XLPBP全长基因片段进行PCR扩增,获得700bp左右大小的片段,将其纯化回收并与同样经过EcoRⅠ酶切的质粒pCAMBIA3301连接;然后采用冻融法和电击法,将含XLPBP基因的载体pCAMBIA3301转入根癌农杆菌中。结果:通过一系列分子克隆方法获得含雪莲XLPBP基因的植物表达载体,并经PCR实验证实。结论:利用以自身携带的非编码区为调控序列的XLPBP全长基因和双向表达载体pCAMBIA3301为基础构建植物表达载体,可望提高外源基因表达量。     

珙桐的引种繁殖研究

珙桐是我国特有的珍稀植物,为保护、发展这一树种,对珙桐进行了引种实验和一系列的繁殖研究。     

四川省不同天然种群珙桐叶片解剖结构与其耐热性的关系

以四川省15个珙桐种群为试材,采用石蜡切片法、NaClO法观察叶片16项解剖结构,应用变异系数、聚类分析、相关性分析对叶片解剖结构进行筛选,利用隶属函数法对不同种群的耐热性进行综合评价,以期了解珙桐应对热胁迫的生理变化机制,为野生珙桐资源的保护及园林应用提供参考。结果表明：珙桐叶片为异面叶,气孔主要分布于下表皮。16项解剖结构指标在不同种群间达到极显著差异水平;栅海比、栅栏组织厚度、气孔密度、下表皮角质厚度、主脉凸起度、上表皮角质层厚度、下表皮细胞厚度是影响珙桐耐热性的主要解剖结构指标,叶厚度、海绵组织厚度、主脉厚度、上表皮细胞厚度、主脉维管束厚度、气孔长度、气孔宽度、叶片结构紧密度、叶片结构疏松度与耐热性关系不大;15个珙桐种群耐热性存在一定差异,其强弱顺序为：汉源 > 筠连 > 雷波 > 沐川 > 屏山 > 荥经 > 天全 > 美姑 > 平武 > 碧峰峡 > 北川 > 洪雅 > 宝兴 > 大邑 > 邛崃;15个种群耐热性大致分为4类：汉源种群为耐热型,筠连、雷波、沐川等3个种群为中度耐热型,屏山、荥经、天全、美姑、平武、碧峰峡、北川为低耐热型,洪雅、宝兴、雷波、邛崃等4个种群为不耐热型。     

激素对转基因雪莲毛状根植株再生及类黄酮产生的影响

为了研究外源激素GA3和IAA对3个转基因新疆雪莲类黄酮高产毛状根系C17、C27、C46的植株再生及其总黄酮含量的影响,在培养基中添加不同浓度的GA3和IAA,结果发现,GA3浓度高于1.0 mg/L时,可诱导毛状根系产生不定芽,其中以GA3浓度为2.0 mg/L时,转基因毛状根系C17的不定芽再生率最高,可达82％。高压液相色谱以及紫外分光光度法测定结果表明,与未用激素处理的毛状根和它的再生植株相比,外源激素GA3和IAA能显著提高毛状根培养物中芹菜素和总黄酮的含量。毛状根系的组织干重与类黄酮的含量没有相关性,但毛状根系的再生率与类黄酮的含量几乎呈反相关性。     

新疆雪莲毛状根的诱导及其植株再生体系的建立

利用发根农杆菌R1601、R1000、LBA9402感染新疆雪莲的叶片、叶柄和根段外植体,诱导产生毛状根。毛状根接种量为2.8 g/L(FW)时,20d生长量可达66.7 g/L,黄酮含量达到干重的10.23%。冠瘿碱的检测和rolB基因的PCR分析表明,Ri质粒中的T_DNA片段已经整合到毛状根细胞的基因组中。预培养时间、外植体类型以及发根农杆菌的菌株属性对毛状根诱导有着重要的影响。其中预培养2 d的新疆雪莲根段外植体,经过R1601感染后,毛状根的诱导率可达100%。诱导产生的毛状根在附加生长素的液体培养基中,有少量愈伤组织产生。由毛状根再生的植株与雪莲外植体再生的植株在形态上无明显区别,但前者的黄酮含量仅为后者的53%。     

濒危植物珙桐的组织培养与植株再生

以珙桐冬芽为材料进行组织培养和植株再生研究,结果表明：珙桐冬芽直接诱导丛生芽的最适培养基为WPM+NAA 0.2 mg·L^-1+6-BA 3.0 mg·L^-1+AC 2.0 g·L^-1;珙桐带芽茎段增殖的适宜培养基为WPM+NAA 0.05 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1+GA₃ 2.0 mg·L^-1+AC 2.0 g·L^-1;生根最佳培养基为White+IBA3.0 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1+AC 2.0 g·L^-1,在此条件下,根发育良好,植株健壮;组培苗炼苗后移栽,成活率可达80%。     

珙桐苗木叶片光合特性对土壤干旱胁迫的响应

通过控制土壤含水量,研究了土壤干旱胁迫对2年生珙桐(Davidia involucrata Baill.)幼苗叶面积、叶绿素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以探讨珙桐光合作用对土壤干旱胁迫的响应机理.结果表明,干旱胁迫后,珙桐叶片失水脱落,各干旱胁迫处理叶面积比对照显著降低23%～98%,但单位面积的叶绿素含量却无显著变化;干旱处理的珙桐幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)显著低于对照(P<0.05);干旱胁迫对珙桐幼苗叶片的初始荧光产量(F0)及最大荧光产量(Fm)没有产生显著影响,却显著降低了PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qP),使非光化学淬灭系数(qN)显著升高(P<0.05).研究发现,土壤水分亏缺对珙桐叶片的光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常的光合作用和生长发育;珙桐幼苗对土壤干旱胁迫极为敏感.     

不同色彩珙桐叶片和苞片解剖结构及色素含量比较研究

以生长于同一生境下的粉红珙桐(粉红色叶片、苞片)与普通珙桐(绿色叶片、白色苞片)为试材,对比两种色彩珙桐叶片/苞片解剖结构和色素含量的差异,以揭示珙桐色彩转变的规律。结果显示：(1)两种珙桐叶片均属于异面叶类型,栅栏组织由一层长柱形细胞整齐排列而成,海绵组织排列疏松,部分粉红叶片的上表皮细胞向外凸起,绿叶无此现象;粉红叶片的总厚度及其表皮角质层、栅栏组织和海绵组织厚度都高于绿叶,而表皮较薄。(2)两种珙桐苞片均无栅栏组织和海绵组织的分化,粉红苞片上表皮细胞明显隆起,上表皮角质层增厚,而下表皮变薄。(3)粉红叶片的类黄酮、花色苷含量分别是绿色叶片的1.52倍、3.67倍,两者的光合色素含量无显著差异,但粉红叶片的叶绿素a/b值比绿色叶低很多;粉红苞片花色苷含量显著高于白色苞片,而两者类黄酮含量差异不大。研究表明,花色苷是珙桐叶片和苞片色彩转红的直接因素,类黄酮有助于叶片呈红色;粉红珙桐叶片/苞片的解剖结构发生了一定变化,对光能的利用效率更高,对阴湿环境的适应性增强。     

转天山雪莲sikPIP3基因烟草的获得及抗逆性鉴定

利用PCR技术从实验室建立的天山雪莲DNA文库中克隆了天山雪莲质膜水孔蛋白基因sikPIP3,构建了植物表达载体pBI121-sikPIP3,通过农杆菌介导法转化烟草品种NC89,经PCR和RT-PCR检测证明目的基因成功导入并得到了表达,采用水分胁迫进行抗旱分析和采用冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果显示:(1)克隆出具有水孔蛋白基因特性的sikPIP3基因。(2)经断水干旱处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在断水9d的情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草萎蔫症状较轻;生理指标测量结果显示,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,相对含水量和CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗旱性高于野生型烟草。(3)经不同温度胁迫处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在-4℃冷处理6h情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草只出现少量伤斑;生理指标分析结果表明,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗寒性高于野生型烟草。综合结果表明:sikPIP3基因在抗逆基因工程方面具有较高的应用前景。