鸭梨PAL基因的反义遗传转化及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL,EC4.3.1.5)是植物通过苯丙烷代谢途径合成木质素的关键酶和限速酶,其通过影响木质素的合成而与果实中石细胞的分化、发育及果实品质密切相关。为了降低鸭梨中苯丙氨酸解氨酶的含量,该研究利用反义PAL基因遗传转化鸭梨、降低鸭梨内源PAL基因的表达。结果表明:(1)采用RT-PCR技术,利用根据Gen Bank中西洋梨PAL基因序列设计特异性引物,扩增得到496 bp的鸭梨PAL基因片段。(2)将扩增片段反向插入载体p BI121的MCS区域,构建植物PAL基因反义表达载体p BI121-As PAL。接着采用电转化法将反义表达载体转入农杆菌EHA105中,并制备出农杆菌工程菌液。(3)利用农杆菌介导法对鸭梨组培苗叶片外植体进行遗传转化,得到23株转基因鸭梨苗。PCR检测证实PAL反义基因片段转入鸭梨中,实时定量PCR检测表明转基因鸭梨苗体内PAL基因表达量均有所降低,为非转基因苗的65%~75%。该研究结果表明利用反义RNA技术获得了抑制内源性PAL基因表达的转基因鸭梨植株,为改善鸭梨果实品质、改良品种奠定了基础。     

棉花漆酶基因在转基因新疆杨中的表达及其对木质素合成的影响

以新疆杨叶柄为外植体,利用农杆菌法将棉花漆酶基因GaLAC1导入新疆杨.PCR,Soutllern杂交证明外源基因已经整合到杨树基因组中.漆酶活性分析表明转基因植株中漆酶活性较非转基因对照显著提高.与对照植株相比,转基因新疆杨茎段中总木质素的含量有不同程度的增加,最高达21.5%.木质素的组织化学染色进一步证实了GaLAC1的过量表达能够导致转基因植株中总木质素含量的增加.实验结果表明GaLAC1参与了植物体内木质素的合成,这是首次成功利用转基因植物证实植物漆酶基因参与木质素合成的报道.     

转PcLIPH8基因水稻的构建及其相关表型分析

利用黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶基因(PcLIPH8),构建植物双元表达载体35S∷PcLIPH8,并遗传转化水稻野生型品种Kitaake,对转基因水稻进行分子鉴定、酶活及木质素含量测定、表型观察等分析。结果表明：(1) 成功构建了植物双元表达载体35S∷PcLIPH8,获得3个独立的转PcLIPH8水稻株系,但在苗期转基因水稻与野生型对照无明显表型差异。(2) 酶活及木质素含量测定结果表明,转基因水稻的木质素过氧化物酶活性增加3.06%~5.07%,而木质素含量显著低于野生型对照,苗期降低11.44%~14.97%,成熟期降低13.83%~20.05%。(3) 成熟期表型分析表明,转基因水稻较野生型对照的株高增加了28.37%~39.78%,穗谷粒数增多110%~120%,生物量增大18.61%~22.97%,而千粒重减小12.86%~13.34%,谷粒长度变短6.67%~7.15%。该研究结果为利用PcLIPH8基因降低木质素含量,提高生物产量,从而改善植物品质奠定了前期基础。     

盐穗木盐相关转录因子HcSCL13基因启动子的克隆及活性初步分析

为探明盐穗木盐相关转录因子基因Hc SCL13的表达调控规律,利用基因组步移法成功克隆获得该基因2 200 bp的启动子序列。Plant CARE数据库分析结果表明,该启动子不仅含有启动子区的核心元件CAAT-box和TATA-box,还包含多个与逆境应答有关的顺式调控元件。将克隆获得的Hc SCL13转录因子基因启动子序列定向替换p BI121载体上的35S启动子,构建融合表达载体并转染模式植物拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色。结果显示转基因拟南芥整株被染色,提示该启动子具有表达活性且可能为组成型启动子。     

中间锦鸡儿CCR2和CCR3基因的克隆和功能鉴定

肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoAreductase,CCR)是催化木质素合成特异途径的第一个限速酶,对木质素的合成起关键作用。从中间锦鸡儿中克隆了两个CCR基因,CiCCR2和CiCCR3,其中CiCCR2基因开放阅读框为897bp,编码299个氨基酸,CiCCR3基因开放阅读框为966bp,编码322个氨基酸。过表达CiCCR2和CiCCR3转基因拟南芥株系幼苗期和成熟期木质素含量均高于野生型,组织化学染色也表明转基因株系木质素积累较野生型拟南芥多,且转基因株系鲜重和干重显著高于野生型。     

巴西橡胶树HbMYB52基因的克隆及其在拟南芥中的表达

为揭示Hb MYB52在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)木材发育过程中的功能,从其转录组中分离克隆到1个MYB转录因子G21亚组成员基因,命名为Hb MYB52,开放阅读框为726 bp,编码242个氨基酸的蛋白,在木质部中高度表达。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达Hb MYB52,虽未改变转基因植株株型,但植株维管束间纤维细胞壁明显增厚,同时抑制了木质纤维、导管次生壁形成。转基因拟南芥株系3和株系6中纤维素和木质素含量减少,相应各组分合成的关键酶基因的表达量也不同程度下降;株系8产生了木质素异位沉积,且木质素合成关键酶基因表达活跃。因此,推测Hb MYB52参与了植物次生壁形成调控,在拟南芥次生壁形成中可能发挥了双重功能:一方面负调控维管束次生壁形成以及各组分的生物合成,另一方面具有促进束间纤维次生壁增厚的作用。     

苎麻CCoAOMT基因cDNA反义转化模式烟草'WS38'

苎麻咖啡酰辅酶A氧甲基转移酶(CCoAOMT)是其木质素合成过程的一种关键酶,运用克隆的该酶基因cDNA及植物表达载体pBI121、pWM101,分别构建了35S启动子控制的苎麻CCoAOMT基因反义cDNA基因质粒(pBI121-antiBnCCoAOMT)和cDNA全长表达质粒(pWM101-BnCCoAOMT),并通过根癌农杆菌介导法将其转化至模式烟草WS38,获得了转基因烟草.对转基因植株进行分子分析和组织学初步研究表明,转反义RNA基因植株叶柄木质素含量较野生烟草或转正义基因烟草叶柄木质素含量降低.说明运用反义RNA技术对CCoAOMT基因的表达进行基因工程调控,一定程度上可以对木质素的合成产生干扰,为获得低木质素或木质素组分改良的苎麻基因工程奠定基础.     

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。     

过量表达GST基因对盐胁迫下转基因拟南芥氧化损伤的影响

利用模式生物拟南芥作为实验材料,通过测定谷胱甘肽-抗坏血酸代谢相关酶（GST、GPX、APX、GR、DHAR、MDHAR）的活性和GSH、ASA、MDA含量以及生物量等来研究过量表达具有过氧化物酶活性的盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因（GST基因）对盐胁迫下转基因拟南芥氧化损伤的影响。结果显示,转基因拟南芥比野生型具有较高的GST、GPX以及MDHAR酶活性;前者还具有较多的还原型谷胱甘肽和抗坏血酸,并且谷胱甘肽库氧化水平较野生型高。盐胁迫不但部分抑制了野生型拟南芥的生长,同时也导致了大量脂质过氧化物的积累;而盐胁迫对转基因拟南芥的生长抑制不明显,也没有较多的脂质过氧化物的积累。结果表明,过量表达盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因提高．广转基因拟南芥依赖于还原型谷胱甘肽的过氧化物清除途径,同时有可能改变了GSH和ASA的代谢途径,这两方面的作用导致了转基因拟南芥氧化损伤的降低,使转基因拟南芥在盐胁迫下保持较好的生长态势。     

过表达水稻OsAQP增强转基因拟南芥耐盐性

水稻OsAQP是实验室前期从cDNA文库中筛选的功能未知的水通道蛋白质编码基因。本文采用DNA重组技术构建其植物过表达载体,并对拟南芥进行了遗传转化,筛选获得转基因拟南芥。采用50、100、125和150 mmol/L梯度盐胁迫处理,结果显示,转基因拟南芥的发芽率、根长以及鲜重分别比对照至少高17%、40.8%和14.29%,且差异达到显著水平（P<0.05）。在正常条件下,转基因植株叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于WT;经300 mmol/L NaCl处理,转基因拟南芥叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、APX酶活性均升高,与处理前相比分别提高7.37倍、30.87倍和1.77倍,且与WT的酶活性差异达到显著水平（P<0.05）;丙二醛(MDA)含量也在处理后上升,但在转基因植株中的含量低于WT,分别是WT的0.74倍、0.68倍和0.62倍,差异同样达到显著水平（P<0.05）。本研究提示,OsAQP过表达不仅能够促进拟南芥种子萌发和根系生长,而且在盐胁迫下通过提高拟南芥内源抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度,增强了转基因植株对一定程度盐胁迫的耐受性。     

拟南芥AtUNE12基因的耐盐功能初探

bHLH转录因子家族成员在植物生长发育、生理代谢及非生物胁迫响应过程中起重要作用。本研究选取拟南芥抗逆相关bHLH转录因子家族中AtUNE12基因为研究对象,对其进行耐盐功能初探。首先构建AtUNE12基因的植物过表达载体（pROKⅡ-AtUNE12）,通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,利用qRT-PCR技术检测获得T₃代AtUNE12过表达转基因植株。在盐胁迫下,分析过表达AtUNE12与野生型拟南芥长势、根长及鲜重;比较过表达AtUNE12与野生型植株的电解质渗透率、失水率、MDA含量、POD与SOD活性及H₂O₂含量,鉴定AtUNE12基因是否具有耐盐能力。结果表明：过表达AtUNE12基因降低了拟南芥植株的失水率、电解质渗透率及MDA含量,保护细胞膜结构的完整性;增强了POD与SOD活性,降低了拟南芥植株内的H₂O₂含量,进而增强拟南芥植株的ROS清除能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。     

棉花磷脂酶C基因的克隆及参与油脂代谢的功能分析

以陆地棉胚珠和纤维为实验材料,利用RT-PCR技术克隆得到磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)基因(GhPLC,GenBank登录号:KR154219),将棉花磷脂酶C基因转化拟南芥,分析其在油脂代谢过程中的重要作用。测序鉴定显示,GhPLC基因的全长开放读码框为1 524bp,编码包含508个氨基酸的蛋白质,理论分子量约为55kD。序列比对分析显示,GhPLC属于典型的碱性磷酸酶超家族的磷脂酶。利用pET32a-GhPLC原核表达获得分子量约为55kD左右的重组蛋白GhPLC;酶活力分析显示,重组GhPLC蛋白具有较高的将卵磷脂(PC)催化为二酰甘油(DAG)的酶活力。半定量RT-PCR结果表明,GhPLC基因参与棉花种子和纤维发育过程。构建植物过量表达载体35S∷GhPLC并转化哥伦比亚野生型拟南芥,转基因拟南芥中GhPLC基因的表达和PLC酶活力显著提高,且转基因拟南芥种子的油脂含量提高了5.3%。     

RNA干涉AtSUS3影响拟南芥SUS家族表达模式及角果成熟

蔗糖合成酶（SuSy）是植物蔗糖代谢的关键酶,在植物生长发育过程中起着重要作用.为研究拟南芥中SUS3的功能,构建RNAi-SUS3干涉载体,通过农杆菌介导的真空渗透法转化拟南芥.筛选获得纯系转基因植株后,对AtSUS家族进行表达分析,利用环境扫描电子显微镜观察转基因植株表型,并对转基因拟南芥角果进行木质素组织化学染色以及透射电子显微镜检测.结果表明,RNA干涉技术能够抑制AtSUS3的表达,正常培养条件下该基因沉默后对拟南芥的表型没有显著影响,但可引起角果中AtSUS1,AtSUS2和AtSUS4表达代偿性增加,使转基因植株角果内果皮层细胞次生细胞壁增厚,木质化程度加深,同时果瓣厚度也有增加趋势.结果提示,转基因拟南芥角果的发育较野生型植株更为优先,AtSUS3基因沉默可能有利于角果的成熟.     

过表达大豆类受体蛋白激酶基因RLPK2促进转基因拟南芥叶片的衰老北大核心CSCD

大豆RLPK2基因(GenBank登录号:AY687391)是一个编码N-末端富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶基因。为分析大豆RLPK2基因的功能,该研究以野生型拟南芥和大豆RLPK2基因过表达拟南芥植株为材料,通过农杆菌介导法转化野生型拟南芥,构建了大豆RLPK2基因过表达载体,分析了叶片衰老过程中叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性及衰老相关基因表达量的变化。结果表明:(1)无论是野生型还是转基因拟南芥,随着叶片衰老进程的进行,光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递速率(ETR)均呈下降趋势,但后者下降趋势更明显;(2)激发压(1-qP)在叶片衰老前期的变化较为平稳,后期则急剧增加,且转基因型比野生型拟南芥增加更明显;(3)在叶片衰老的各个时期,转基因拟南芥叶片丙二醛(MDA)含量均显著高于野生型,而超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著低于野生型;(4)实时荧光定量PCR检测结果表明,RLPK2转基因拟南芥中衰老标志基因ATSAG12,衰老关键转录因子ATNAP、ATWRKY6和叶绿素降解关键酶编码基因ATACD1表达量显著上调。综上认为,大豆类受体蛋白激酶基因RLPK2参与调控植物叶片衰老进程,其表达对叶片衰老具有促进作用。     

过表达或沉默棉花GhPCBER基因株系的获得及其茎叶木质素和木脂素含量研究

编码苯基香豆满苄基醚还原酶(phenylcoumaran benzylic ether reductase,PCBER)的基因PCBER属于PIP亚家族,是苯丙烷代谢途径中参与木脂素合成的关键基因。该研究构建了棉花GhPCBER基因的植物过表达载体并转化拟南芥,同时构建了VIGS(virus induced gene silencing,病毒诱导的基因沉默)载体转化棉花,采用实时荧光定量PCR技术对GhPCBER基因在不同组织中的表达进行分析;对野生型和转基因植株茎叶组织中的木质素和木脂素含量进行测定分析。结果表明:(1)成功构建了GhPCBER植物过表达载体pGWB17-GhPCBRE以及基因沉默重组载体pTRV2-GhPCBER;经遗传转化获得6株转棉花GhPCBER基因抗性拟南芥植株,同时获得15株GhPCBER基因沉默棉花植株(5株为一组)。(2)PCR检测表明,6株转基因拟南芥均为过表达株系,其中株系1、2、3相对表达量更高,且在茎、叶组织中的表达量分别较野生型提高了7～14倍和6～16倍,表明GhPCBER基因成功在拟南芥中过表达;GhPCBER基因沉默棉花植株的茎、叶组织中的表达量分别比野生型棉株约下降12%和26%,表明烟草脆裂病毒(TRV)体系(pTRV2-GhPCBER)成功抑制了GhPCBER基因的表达。(3)转GhPCBER基因拟南芥茎、叶中木质素和木脂素含量较野生型均显著降低;GhPCBER基因沉默棉花植株茎、叶中木质素和木脂素含量较野生型均极显著降低;组织化学染色观察发现GhPCBER基因沉默棉花植株茎秆颜色明显比野生型染色浅,也证明沉默基因棉花植株茎秆中的木质素含量减少。(4)苯丙烷代谢通路中8个相关基因的实时荧光定量PCR分析发现,过表达或抑制GhPCBRE基因均会导致苯丙烷代谢途径发生重新定向。     

棉花乙烯合成基因促进拟南芥和烟草不定根发生的研究

从棉花纤维cDNA中克隆获得乙烯合成基因GhACO3,构建了植物过量表达载体p35S::GhACO3.通过花序侵染法和叶盘法分别转化拟南芥和烟草,利用卡那霉素筛选及分子检测获得转基因阳性拟南芥和烟草植株.结果表明,GhACO3基因已整合到拟南芥和烟草基因组中;经过纯合筛选后获得转基因T2代拟南芥植株;与野生型拟南芥相比,GhACO3基因对拟南芥不定根发生具有显著促进作用;与野生型烟草植株相比,转GhACO3基因烟草不定根发生得到了显著的促进.研究表明,GhACO3基因的过量表达能够促进拟南芥和烟草不定根的形成发育,为进一步探讨GhACO3的生物学功能和进行转基因育种奠定了基础.     

高梁肉桂酸羟化酶基因SbC4H1降低拟南芥的木质素合成

肉桂酸羟化酶（C4H）是苯丙烷代谢通路的关键酶,其活性和含量直接影响木质素合成的效率。本文研究通过高粱bmr突变体的抑制差减杂交筛选、克隆到了一个C4H基因sbC4H。半定量RT-PCR发现,SbC4H1在多个bmr突变体中上调表达。将SbC4H1-GFP融合基因转化拟南芥原生质体进行瞬时表达,发现SbC4H1表达产物蛋白定位于细胞质。SbC4H1在拟南芥中的异源表达明显降低其茎的木质素含量,并且下调了拟南芥4CL1、FSH和HCT质素合成基因的表达。这些结果表明,高粱SbC4H1抑制了拟南芥木质素的合成。     

白桦反义CCoAOMT基因调控木质素生物合成

白桦是我国北方重要的造林树种,但其中的高木质素含量严重制约了它作为造纸资源植物的开发利用。本文利用RACE技术获得了白桦咖啡酰辅酶A-3-O-甲基转移酶（CCoAOMT）基因全长ORF序列,并构建了白桦CCoAOMT基因的反义表达载体,通过农杆菌介导法将其导入到白桦中。PCR检测表明反义CCoAOMT基因已整合到白桦的基因组中。对转化植株的半定量PCR检测显示转基因株系的CCoAOMT基因表达量下降;Wiesner染色发现,与野生型相比,转基因植株木质素含量有所下降。对七年生的转基因白桦和野生型对照进行了化学成分分析,结果表明转基因白桦的苯醇抽提物和Klason木质素显著减少,聚戊糖含量升高。上述结果暗示BpCCoAOMT基因参与白桦木质素的合成,反义表达该基因后木质素含量减少,更易于去除。白桦CCoAOMT基因对木质素的合成起重要作用,这为培育低木质素含量的制浆新品种白桦奠定了基础。     

谷胱甘肽对采后石刁柏木质化和食用品质的影响

在(24±1)℃条件下,谷胱甘肽(GSH)可显著抑制采后石刁柏木质素合成前体总酚的含量及与木质素合成相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)活性上升,延缓叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和核酸的降解,降低活性氧和木质素含量,从而保持石刁柏的鲜嫩品质.     

过表达ZmSKIP基因提高烟草抗低温胁迫的能力

以野生型和过表达ZmSKIP基因烟草为试材, 研究了低温胁迫下过表达ZmSKIP对烟草抗氧化能力的影响。测定了不同低温处理时间下过表达ZmSKIP转基因烟草T3代植株和野生型植株抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量以及相对电导率, 结果表明, 低温下, 相对于野生型植株, 转基因烟草具有较高的抗氧化酶活性和较低的相对电导率和MDA含量, 说明过表达ZmSKIP提高了转基因植株的耐低温胁迫能力。