三叶半夏组培快繁与优良单株的选育

本文利用组织培养技术实现了三种不同叶型三叶半夏的快速繁殖,并通过光合生理特征的比较对其优良单株进行了选育。结果表明：半夏能在分化培养基MS+6-BA 1.0 mg/L + NAA 0.2 mg/L+蔗糖3%+琼脂5.0 g/L和离体块茎诱导培养基（1/2 MS+IBA 0.03 mg/L+ NAA 0.01 mg/L+蔗糖5%+琼脂5.0 g/L+AC 0.3 g/L）上快速扩繁,继代繁殖系数为1:6.23,培养3个月后块茎的平均直径达0.88cm。 对其光合生理特征的研究结果表明：三叶半夏是一种典型的阴生植物,其光饱和点为700μmol·photons/s·m2;三种叶型的三叶半夏都存在着明显的光抑制现象,其中柳叶型最明显。本研究所选育的11个单株后代中,以桃叶2号（T2）的净光合速率和产量最高,柳叶2号（L2）对强光的耐受力最强。经过6个月的扩繁,本研究获得优良单株T2和L2离体块茎各1万颗。在温州乐清实验基地中经过1年的大田种植后得优良单株半夏块茎各100kg。     

转基因植物生产药用蛋白研究进展

转基因植物作为生物反应器能生产医学上有生物活性的药用蛋白,该文对转基因植物生产医药蛋白的种类、途径及优缺点、改进措施进行了阐述。     

外源-5氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性及次生代谢物含量的影响

为验证喷施不同浓度5-氨基乙酰丙酸(ALA)对紫花苜蓿的响应,该研究以紫花苜蓿品种‘农牧806’为实验材料,用不同浓度(0、5、10、15、20、25 mg·L~(-1))的ALA喷施处理15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫下的紫花苜蓿幼苗,并测定其相关的生理生化指标以及次生代谢物质积累量。结果表明:(1)与对照相比,15%PEG干旱胁迫使得紫花苜蓿叶片中光合色素含量降低,渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性增高。(2)与15%PEG处理相比,ALA+15%PEG复配处理下紫花苜蓿幼苗叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素以及叶绿素总量分别增加,抗氧化酶(CAT, POD, SOD)活性升高,可溶性蛋白和脯氨酸以及黄酮和皂苷含量上升,丙二醛、H_2O_2和·OH的含量降低,各浓度ALA对15%PEG不同时长胁迫的恢复效果不同。研究发现,叶面喷施适量浓度ALA能够有效提高干旱胁迫下紫花苜蓿叶片抗氧化酶活性以及渗透调节物质、次生代谢物(黄酮、皂苷)含量和光合色素含量,从而增强紫花苜蓿对干旱胁迫的耐受性,并以10 mg·L~(-1)ALA的缓解效果较显著。     

高等植物叶绿体表达重组蛋白研究进展

近年来,基因工程技术发展迅速,许多重组蛋白得以表达。其中利用植物生物反应器表达特异药物蛋白为人类一些重要疾病的预防和治疗提供了新途径。植物叶绿体遗传转化和表达系统成为目前植物生物反应器的研究热点。因结构和遗传上的特殊性,高等植物叶绿体在重组蛋白表达方面具有独特优势,外源基因表达量高、定点整合,而且叶绿体母系遗传特性保证了生物安全性。很多重要药用蛋白质在植物叶绿体中表达成功。烟草作为高等植物叶绿体转化模式植物,在疫苗抗原、抗体等药物蛋白和其他重要重组蛋白表达方面取得显著进展。高等植物叶绿体遗传转化也为叶绿体基因的表达和调控机制的研究提供新的技术和方法。文中从叶绿体遗传转化原理、载体构建、重组蛋白和重要药物蛋白在叶绿体中的表达以及重组蛋白表达对植物代谢和性状影响等多个角度,对高等植物叶绿体遗传转化体系研究的新进展进行了综述,以期为叶绿体表达平台的开发和重要药用蛋白质的表达提供新思路。     

猪圆环病毒2型Cap蛋白在烟草叶绿体中的表达

猪圆环病毒2型(porcine circovirus type 2,PCV2)可读框2(open reading frame 2,ORF2)基因编码具有多个抗原表位的病毒衣壳(Cap)蛋白,能在机体内有效引发免疫反应并产生中和抗体,是预防和治疗猪圆环病毒病(porcine circovirus-associated disease,PCVAD)的主要抗原。但Cap蛋白高昂的生产成本限制了它的广泛应用。为了探索Cap蛋白新的生产途径,本研究选择烟草叶绿体为表达平台,构建了ORF2抗原基因烟草叶绿体表达载体pNK-a03,并通过基因枪法(gene biolistics)将表达载体导入烟草叶绿体中。转化植株经PCR和RT-PCR检测,证实ORF2抗原基因已整合进烟草叶绿体基因组中且正常转录。蛋白质印迹检测和ELISA分析表明,Cap蛋白在烟草叶绿体内获得有效表达,具有免疫活性。此外,种子萌发研究结果显示,转基因烟草植株F1代具有aadA抗性,目的基因可正常进行遗传。这些研究结果为探索Cap蛋白的新型表达途径提供了理论基础。     

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。     

叶绿体遗传转化研究中的选择标记

叶绿体遗传转化研究需要有合适的选择标记作为辅助手段,多种选择标记已经在叶绿体转化中得到应用。本文综述了国内外叶绿体转化研究中主要使用的选择标记,并着重介绍了非抗生素选择标记－甜菜碱醛脱氢酶和选择标记的删除体系。     

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Pyrococcusfuriosus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Pyrococcusfuriosus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、Southernblot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。     

干旱胁迫对紫花苜蓿黄酮类化合物含量及其合成途径关键酶活性的影响

以3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种为试验材料,利用不同浓度(0、5%、10%、15％、20%、25%)的PEG 6000溶液模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同品种紫花苜蓿黄酮类化合物合成上游3个关键酶活性以及黄酮类化合物含量的影响。结果表明：(1)随着PEG 6000胁迫浓度的增加,3种紫花苜蓿叶片中PAL(苯丙氨酸解氨酶)、C4H(肉桂酸 4 羟基化酶)和4CL(4 香豆酸辅酶A连接酶)活性均呈先升高后降低的趋势,但不同酶类之间响应存在差异,即PAL活性在10% PEG 6000胁迫浓度下最高,C4H和4CL活性则在15% PEG 6000胁迫浓度下最高,且均显著高于相应对照。(2)3种紫花苜蓿植株地上部总黄酮含量和8种黄酮类化合物含量均随着PEG 6000胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,且均在10%~15% PEG 6000胁迫浓度时达到最高值,并显著高于相应对照。(3)各品种紫花苜蓿叶片黄酮类化合物含量与其关键酶活性呈不同程度的相关性,即紫花苜蓿黄酮类化合物合成途径上游3个关键酶活性与其地上部黄酮类化合物含量存在密切的关系。研究认为,不同程度的干旱胁迫可以通过促进黄酮类化合物合成途径上游关键酶活性的变化来调节紫花苜蓿植株中黄酮类化合物的合成,且适度干旱胁迫能显著促进相关酶活性增强和黄酮类化合物含量增加。     

衣藻叶绿体表达重组蛋白及表达优化策略

近年来,转基因技术已日趋成熟,医学、工业上的应用也越来越广泛。以重组蛋白为基础的药物治疗是目前医药生产领域发展最快的一项技术。它们的高特异性和低副作用使得治疗效率十分突出。但是重组蛋白表达的复杂性也给生产带来了一定限制。为了促进重组蛋白的应用,人们对适宜其表达的系统和能促进其表达的策略进行了探索。研究发现,衣藻叶绿体作为重组蛋白的生物反应器,能实现重组蛋白快速、高效、低成本生产。同时,衣藻能在人工培养基和人为控制的条件下生长,降低了受污染的风险,与传统的生产系统比较具有不可比拟的优越性。因此,衣藻叶绿体作为医药重组蛋白生物反应器在未来的生物技术领域将发挥巨大作用。