反馈抑制不敏感邻氨基苯甲酸合成酶基因作为筛选标记基因用于大豆遗传转化研究

目前广泛采用的抗菌素或抗除草剂基因作为植物转化筛选标记基因可能带来转基因逃逸,因此寻找能够用于植物转化的来源于植物本身的筛选基因是解决这一问题的方法之一。通过从烟草中克隆的邻氨基苯甲酸合成酶基因(ASA2)作为筛选标记基因,并采用氨基酸的类似物5—甲基色氨酸为筛选剂,进行了农杆菌介导的大豆成熟胚尖转化研究。Southern杂交结果表明ASA2基因成功整合到大豆基因组,Northern杂交也显示该基因在转化大豆叶片中表达。HPLC检测转化大豆叶片游离色氨酸的含量比野生型要高59％～123％。PCR检测转化子1代结果显示转化基因通过孟德尔规律稳定遗传。这些结果表明反馈抑制不敏感ASA2基因可以作为筛选标记基因用于大豆遗传转化。同时也证实来源于一种植物(烟草)编码的邻氨基苯甲酸α—亚基能够与另一种植物(大豆)编码该酶的β—亚基结合形成具有完整活性的邻氨基苯甲酸合成酶。对ASA2基因作为一种新的植物转化筛选标记基因的优缺点进行了讨论。     

一种安全高效大豆转化筛选体系的建立

以灭草烟作为筛选剂,利用基因枪法建立一种安全高效的大豆遗传转化体系.比较不同筛选剂对大豆胚尖外植体丛生芽诱导数目的影响.与卡那霉素、潮霉素和草胺膦等传统筛选剂相比,以灭草烟作为筛选剂可使丛生芽的数目增加1倍以上.克隆了拟南芥突变体csrl-2中突变的乙酰羟基酸合成酶基因(ahas),以其作为筛选标记基因,构建可利用灭草烟作为筛选剂的植物表达载体.利用基因枪法将该载体转化大豆,获得6棵灭草烟抗性植株,分子检测证明外源ahas基因整合到5棵转基因大豆植株的基因组中.     

转铁蛋白基因烟草中内源铁蛋白基因的差异表达及含铁量的变化

铁蛋白是一种由24个亚基组成的高分子贮藏蛋白质,可以储存多达4500个铁原子,在动植物及微生物的新陈代谢中起着非常重要的作用。有研究表明,外源铁蛋白的大量表达可以提高植物储存铁离子的能力。为了明确外源铁蛋白基因转化植物中内源铁蛋白基因差异表达与植物含铁量的关系,本研究在成功获得2个烟草铁蛋白基因的全长cDNA克隆NtFerl（登录号：ay083924）和NtFer2（登录号：ay141105）的基础上,以烟草品种SR-1（Nicotiana tabacum cv．Petit Havana SR-1）为受体,培育了转铁蛋白基因烟草。将双元载体pBI121中的GUS基因用来自大豆的铁蛋白基因SoyFer1（登录号：m64337）置换,利用农杆菌介导法转化烟草叶盘,获得在CaMV35S启动子驱动表达的大豆铁蛋白基因转化烟草植株。Northern杂交和Western杂交分析表明外源铁蛋白基因在转基因烟草中得到了正确表达。比较转基因烟草和非转基因烟草的内源铁蛋白基因表达强度、叶片铁含量、根系铁还原酶活性、株高和鲜重表明,外源铁蛋白基因不但促进了NtFer1的表达,提高转基因植株的储存铁的能力和根系铁还原酶活性,而且促进植株的生长速度。以上结果说明,外源铁蛋白基因转化烟草中内源铁蛋白基因的表达、铁离子的还原吸收及光和作用都得到了进一步的提高。     

双孢蘑菇萎锈灵抗性基因定点突变的载体构建与遗传转化

为建立更为安全、有效的双孢蘑菇遗传转化体系,构建了双孢蘑菇琥珀酸脱氢酶的铁硫蛋白亚基Agsdi1突变（His突变为Leu）表达载体pAgsdi1,并通过农杆菌介导方法转化双孢蘑菇W192,经萎锈灵筛选以及PCR扩增和MnlⅠ酶切验证后获得了转化菌株。验证结果表明,点突变的铁硫蛋白亚基Agsdi1可以作为双孢蘑菇有效的抗性标记基因。因其并未引入新的外源基因,是一种比潮霉素抗性基因更为安全的筛选标记,将可用于双孢蘑菇等食用菌的遗传转化。     

大肠埃希菌trp operon的克隆与表达

色氨酸操纵子所表达酶的高效表达和酶活性的提高,从而构建高产色氨酸菌株.利用PCR的方法从大肠埃希菌基因组中直接克隆色氨酸操纵子,并将其连接到原核表达载体pBV220中,得到重组质粒pBV220-trp operon,转化大肠埃希菌DH5α,温度诱导重组蛋白表达,表达产物经SDS-PAGE分析并用比色法测定其活性.通过凝胶电泳观察PCR扩增产物大小约为7 kb.SDS-PAGE鉴定目的蛋白得到了高效表达,邻氨基苯甲酸合成酶和色氨酸合成酶的活性分别比对照提高了3.4倍和2.5倍.成功构建了重组质粒pBV220-trp operon,邻氨基苯甲酸合成酶和色氨酸合成酶的表达量和表达活性在大肠埃希菌中得到了提高,为高产色氨酸基因工程菌的构建奠定基础.     

农杆菌介导的转谷氨酰胺合成酶基因小麦的抗除草剂特性研究

 谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase,GS,E.C. 6.3.1.2）是植物氨同化过程中的关键酶,对植物的氮素吸收和代谢起着至关重要的作用。谷氨酰胺合成酶还是除草剂草胺膦(Phosphinothricin　(PPT)或Basta)的靶标酶。前期工作已从我国特有的豌豆(Pisum satium)品种中克隆了细胞质型谷氨酰胺合成酶（GS1）cDNA和叶绿体型谷氨酰胺合成酶（GS2）cDNA。为了验证谷氨酰胺合成酶的功能,构建了同时含有GS1 cDNA和GS2 cDNA的植物表达载体p2GS。以该表达载体通过农杆菌介导法,转化小麦(Triticum aestivum)的未成熟胚愈伤组织,经PPT筛选及分化再生培养,获得了抗PPT的转基因小麦植株41株。PCR和基因组Southern 杂交分析证实了GS1 和GS2基因已经整合到转基因小麦的基因组。用除草剂草胺膦Basta溶液涂抹转p2GS小麦叶片,结果证明GS转基因植株可以抗高达0.3%的 Basta溶液,而对照植株叶片逐渐变黄直至枯死。转基因小麦植株能正常结实。上述实验结果表明：1) GS基因在小麦植株中获得了有效表达,从而赋予小麦植株抗PPT特性;2) GS基因能够作为研究小麦遗传转化的筛选标记基因。     

伪狂犬病毒gD基因在转基因烟草中的表达

将猪伪狂犬病毒 (pseudorabiesvirus ,PRV)最主要的保护性抗原基因gD完整编码区亚克隆到修饰的植物双元表达载体pBI 35SL中 ,使其置于强启动子CaMV 35S doubleenhancer TEV 5′UTR下游 ,构建的转基因植物双元表达质粒经农杆菌介导转化烟草 .PCR检测叶片筛选阳性植株 ,Southern杂交进一步证实gD已整合到转基因烟草基因组中 .固相酶联斑点试验和Western印迹表明 ,gD在烟草获得正确表达并具有抗原性     

陆地棉超氧化物歧化酶基因的克隆与烟草转化

以陆地棉‘中棉所36’和烟草‘NC89’为材料,采用RT-PCR方法,从陆地棉中克隆到了Cu/Zn-SOD的cD-NA编码区,经植物表达载体pBI-SOD,导入根癌农杆菌LBA4404,对烟草叶片进行遗传转化,经卡那霉素筛选,获得正确的Cu/Zn-SOD的cDNA编码区,构建了转基因载体,并成功地获得2株转基因烟草;经PCR、Southern blotting和SOD酶活性等检测,证明Cu/Zn-SOD基因已经整合到烟草的基因组并表达。本试验结果为转基因棉花的进一步研究奠定了基础。     

结核分枝杆菌H37Rv 色氨酸合成酶α亚基编码基因的克隆、表达及酶学性质分析

目的 克隆表达色氨酸合成酶α亚基编码基因并对其进行功能分析。方法 以结核分枝杆菌( 简称结核杆菌)H37Rv 基因组为模板, 扩增trpA 基因, 构建pET30a-trpA 重组质粒; 转化重组质粒到大肠埃希菌DH5α并在BL21( DE3) 诱导表达, 纯化可溶性的结核杆菌重组色氨酸合成酶α亚基( His-rMtTrpA) 。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE) 和质谱分析测定相对分子质量( Mr) 后, 用圆二色光谱( CD) 分析和同源模建方法检测二级和三级结构。研究不同浓度HisrMtTrpA对β亚基酶活反应的影响。结果 成功克隆了813 bp 的目的基因trpA, 并获得了高纯度的His-rMtTrpA 蛋白。重组蛋白Mr 为33. 151 ×10³ ( 含载体蛋白) 。25 ℃时His-rMtTrpA 的二级结构包括31. 8% α 螺旋、31. 8% β 折叠、8. 4% β转角和27. 9%无规则卷曲, 它的三维模型显示为( β/ α) 8 桶状结构。酶学性质研究表明, 在His-rMtTrpA 与MtTrpB 的摩尔比为2. 2时, 色氨酸合成酶α亚基可以最大限度促进β亚基酶活反应。结论 成功得到高纯度的重组目的蛋白His-rMtTrpA, 其功能分析为针对色氨酸合成酶的药物筛选设计提供理论基础。     

植物转化中的安全标记基因

转基因植物中的除草剂或抗生素抗性标记基因的生态环境和食用安全性一直颇有争议.糖类分解代谢酶基因作为安全标记基因,近年来在植物转化中显示了巨大应用潜力.这类标记基因编码产物是筛选剂糖类的分解代谢酶,使转化细胞能利用筛选剂糖类作为主要碳源从而获得优势生长,非转化细胞则因饥饿生长被抑制但不被杀死,故称为正筛选系统(positive selection system).目前木糖异构酶基因（xylose isomerase,xylA）和磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,pmi)等安全标记基因已成功应用于植物转化.     

大肠杆菌邻氨基苯甲酸合成酶编码基因trpED的克隆与表达

目的:通过基因重组的方法获得在体外具有邻氨基苯甲酸合成酶活性的基因trpED,为进一步解除反馈抑制的基因改造寻找靶标。方法:分别构建重组质粒pBV220-trpE和pBV220-trpD;由于trpE和trpD存在翻译偶联现象,将其自大肠杆菌基因组中经PCR扩增得到,构建新的表达质粒pBV220-trpED。结果:SDS-PAGE显示,包含质粒pBV220-trpED的重组菌在相对分子质量约53000(trpE基因表达)和56000(trpD基因表达)处的蛋白表达量明显增多,且邻氨基苯甲酸合成酶活性是对照的3倍。结论:翻译偶联的存在直接影响蛋白活性的发挥;重组质粒pBV220-trpED的获得为进一步的基因改造,以提高色氨酸产量奠定了研究基础。     

植物多酚相关基因的研究进展

植物多酚对人体的保健作用已引起人们的广泛关注.大豆异黄酮和白藜芦醇是两类重要的多酚物质.综述了大豆异黄酮和白藜芦醇的研究进展,重点阐述了大豆异黄酮合成酶基因和白藜芦醇合成酶基因的遗传转化,并对该领域今后的研究做了展望,为通过基因工程调控植物多酚的合成提供了新思路.     

农杆菌介导的大豆高频遗传转化

大豆(Glycinemax(L.)Merrill)遗传转化目前常用的两种方法为农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化,但这两种转化系统都存在转化频率低、难于重复及依赖于特定的基因型等问题。为了提高农杆菌介导的大豆子叶节的转化频率,采用了一种基于bar基因作为筛选标记基因的固体-液体筛选系统,与农杆菌共培养3d的大豆子叶节在MS添加2mg/L6-BA和5mg/L的glufosinate的筛选培养基培养2周后,再转到含有0.01mg/LTDZ和2mg/Lglufosinate的液体培养基中筛选,并每周更换一次培养液。得到的再生芽首先经GUS分析为阳性后再转入生根培养基得到完整转化植株,然后通过Southern杂交分析证实外源基因整合到大豆基因组,转化植物含有1~2个基因拷贝数。该转化系统具有转化频率高、转化周期短以及不依赖于大豆基因型等优点,对影响该转化系统的一些因子进行了讨论。     

烟草内源铁蛋白NtFer1和NtFer2的相互作用

以2个烟草铁蛋白基因全长序列（NtFer1和Mnr2,GenBank登录号：AY083924和AY141105）为基础,利用细菌双杂交系统分析不同烟草铁蛋白亚基之间及相同铁蛋白亚基之间的互作关系,并利用Northern杂交分析2个铁蛋白基因的特异表达。结果表明,铁蛋白基因NtFer1和Mnr2在叶片中均有表达,同时2种亚基之间存在很强的互作关系,说明在叶片中组成铁蛋白的24个亚基可能有3种类型,或来自单一的NtFer1亚基,或来自单一的NtFer2亚基,也可能来源于不同的铁蛋白亚基。在烟草根部组织中只有铁蛋白NtFer1基因大量表达,而MFPr2基因的表达非常微弱,所以根部的铁蛋白大分子可能由单一的铁蛋白NtFer1亚基聚合而成的。     

农杆菌介导的大豆高频遗传转化

大豆(Glycine max(L.)Merrill)遗传转化目前常用的两种方法为农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化,但这两种转化系统都存在转化频率低、难于重复及依赖于特定的基因型等问题.为了提高农杆菌介导的大豆子叶节的转化频率,采用了一种基于bar基因作为筛选标记基因的固体-液体筛选系统,与农杆菌共培养3d的大豆子叶节在MS添加2 mg/L 6-BA和5 mg/L的glufosinate的筛选培养基培养2周后,再转到含有0.01 mg/L TDZ和2mg/L glufosinate的液体培养基中筛选,并每周更换一次培养液.得到的再生芽首先经GUS分析为阳性后再转入生根培养基得到完整转化植株,然后通过Southern杂交分析证实外源基因整合到大豆基因组,转化植物含有1～2个基因拷贝数.该转化系统具有转化频率高、转化周期短以及不依赖于大豆基因型等优点,对影响该转化系统的一些因子进行了讨论.     

Ti质粒T区基因4的分离及其在高等植物中的表达

根癌农杆菌Ti质粒的T区DNA上带有致瘤基因,其基因4编码细胞分裂素合成酶。以pGV 354(pBR 322质粒中插有Ti质粒C 58 T区DNA的HindⅢ15-HindⅢ22大片段)重组质粒出发,我们分离了基因4,并通过基因载体pGV 3850引入了高等植物。结果证明基因4能促使烟草、向日葵,石刁柏等转化组织分化长芽。DNA分子杂交表明,转化的烟草中有正常植物所没有的基因4同源片段存在。     

转基因植物中标记基因的安全性新策略

转基因植物中的除草剂和抗生素抗性标记基因潜在的生态环境和食用安全性令人担忧。解决转基因植物中抗性标记基因安全性问题有两种途径：一是转化时仍使用抗性标记基因,转基因植物再生成功后,在释放大田前将标记基因剔除;二是发展安全性标记基因用于植物遗传转化。本文综述了三种标记基因剔除系统和几种安全性标记基因在植物转化中的应用进展。     

大豆转录因子基因GmMYBJ6的表达及功能分析

MYB转录因子是最大的植物转录因子家族之一, 对植物的生长发育及生理代谢具有重要的调节作用。GmMYBJ6 (GenBank登录号: DQ902863)是从大豆中分离克隆的新的MYB转录因子基因, 本文对其在植物中的表达及功能进行了初步研究。利用Norhern杂交对GmMYBJ6在不同组织中的表达情况进行了检测, 结果只在叶片中检测到了GmMYBJ6的表达; 酵母表达结果显示, GmMYBJ6具有明显的转录激活功能, b－半乳糖苷酶活性为28.48 U/mL; 构建绿色荧光蛋白融合表达载体, 基因枪法转化洋葱表皮细胞进行瞬时表达, 结果表明, GmMYBJ6蛋白定位于细胞核中; 半定量RT-PCR检测结果显示, 在转化烟草中, GmMYBJ6的表达可提高类黄酮代谢途径中的苯丙氨酸氨基裂解酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)、4-香豆酰辅酶A连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHS)、黄酮醇合成酶(FLS)等关键酶的表达, 并且使烟草中总黄酮的含量增加; 此外, 在紫外辐射、高盐及干旱(PEG)等处理下, 大豆品种吉林3号中GmMYBJ6的表达量明显增加, 显示GmMYBJ6对非生物胁迫具有明显的应答反应。     

抗除草剂转基因大豆后代遗传分析

分析了来源于农杆菌介导的4个独立的大豆转化系的后代遗传特性。分别采用种子切片GUS染色方法和除草剂涂抹以及喷洒方法检测gus报告基因和抗除草剂bar基因在后代的表达。其中3个转化系T1代gus基因和bar基因能够以孟德尔方式3：1连锁遗传,说明这2个基因整合在大豆基因组的同一位点。这3个转化系在T2代获得了纯合的转化系,并能够稳定遗传至T5代。有一个转化系在T1代GUS和抗除草剂检测都为阴性,但通过Southern杂交证明转基因存在于后代基因组,显示发生了转基因沉默。为了证明转基因沉默是转录水平还是转录后水平,T1代植物叶片接种大豆花叶病毒（SMV）并不能抑制转基因沉默,说明该转化系基因沉默可能不是发生在转录后水平。     

色氨酸发酵的初步研究

我们从271株酵母菌中,选出一株可利用邻氨基苯甲酸为前体产生色氨酸的优良菌株——阿保利假丝酵母(Candida arborea AS 2．566)。对该菌的发酵条件进行了初步研究,发现通气量、邻氨基苯甲酸浓度等与色氨酸产量有密切关系。采用乙醇一邻氨基苯甲酸混合分次追加的方式,可提高色氨酸的产量。用30升发酵罐试验,色氨酸产量达5克／升以上。