苋菜凝集素基因的克隆及在转基因烟草中抗蚜性研究

通过ＰＣＲ从苋属植物千穗谷（Ａmaranthus hypochondriacus)的总ＤＮＡ中扩增出苋菜凝集素（ＡＨＡ）的核基因片段。序列分析结果表明该基因为２４５３bp,含有－１５３８bp的内含子和两个分别为２１２bp和７０３bp的外显子。采取反向ＰＣＲ的方法获得仅含该基因的编码区克隆。以此为基础与二元表达载体pBin438构建含内含子与不含内含子ＡＨＡ基因的植物表达载体pBAHAg和pBAHAc并通过土壤农杆菌介导转了化烟草,转化再生植株的ＰＣＲ和Southern blot分析表明,ＡＨＡ基因已整合到烟草的染色体中,有单贝和多拷贝的整合。用与ＡＨＡ蛋白高度同源的ＡＣＡ蛋白的抗血清进行了免疫斑点（Immunodot blot)检测,结果初步表明转基因烟草有ＡＨＡ蛋白的表达,虫试结果表明转pBAHAg和pBAHAc烟草对蚜虫的平均抑制率分别达５７．２％和４８．８％,有的高达９０％以上,含内含子和不含内含子的ＡＨＡ基因在转基因植株中的抗蚜性不同。     

抗蚜基因及其转基因植物的研究进展

在我国目前的环境条件下,蚜虫作为农业害虫和植物病毒的传播者,已经成为严重威胁农业生产发展重要的害虫之一。抗蚜植物基因工程可以有效抑制蚜虫危害,并且随着对生命科学的深入理解和技术手段的日益成熟,得到广泛的关注和重视。抗蚜植物基因工程的核心是抗蚜基因的筛选、转抗蚜基因植物的培育以及生物安全性。本文讨论了多种抗蚜基因,并重点论述雪花莲凝集素和苋菜凝集素基因在目前科学研究和生产实践的应用。     

雪花莲凝集素基因转化菊花及转基因植株的抗蚜性研究

针对菊花存在的蚜虫虫害问题,采用农杆菌介导法将gna基因导入菊花叶片,共获得93个转化克隆。研究了影响转化频率的主要因素,得出在使用pH5．6的YEB培养基,菌液浓度OD600=0．4,45日苗龄中部叶片预培养1d,共培养4d,共培养的培养基中加入0．5mg／L GA3的条件下可使转化频率提高到11．21％。PCR、实时荧光PCR检测结果表明,外源基因已整合到植物细胞基因组中。转化植株幼苗饲虫实验表明,不同转化克隆的抗蚜性差异较大,蚜口密度抑制率从10％—84％不等,平均蚜口密度抑制率为39．4％。转化植株叶片蛋白提取液对小鼠红细胞具有凝集作用。     

雪花莲凝集素基因转化小麦及转基因小麦抗蚜性的研究

雪花莲凝集素对具有刺吸式口器的同翅目害虫具有毒杀作用。用基因枪法将1个新的雪花莲凝集素(GNA)基因转入普通春小麦品种中-60634和生产上正在推广的冬小麦高产品种——豫麦66中,分别获得了转基因小麦植株。抗蚜实验证明,转化gna基因的小麦植株对我国北方冬麦区的主要麦蚜——麦长管蚜和禾谷缢管蚜的抗性效果不尽相同。对禾谷缢管蚜,在接种当代即表现出明显的毒杀作用。对麦长管蚜,则表现为虫体发育减缓并且降低了其所生产的若蚜成活率。在自然放养条件下,gna基因则对这两种麦蚜的取食均起到了一定的抑制作用。     

菜凝集素基因的克隆及在转基因烟草中抗蚜性研究

通过PCR从苋属植物千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)的总DNA中扩增出苋菜凝集素(AHA)的核基因片段。序列分析结果表明该基因为2453bp,含有一1538bp的内含子和两个分别为212bp和703bp的外显子。采取反向PCR的方法获得仅含该基因的编码区克隆。以此为基础与二元表达载体pBin438构建含内含子与不含内含子AHA基因的植物表达载体pBAHAg和pBAHAc并通过土壤农杆菌介导转化了烟草。转化再生植株的PCR和Southern blot分析表明,AHA基因已整合到烟草的染色体中,有单拷贝和多拷贝的整合。用与AHA蛋白高度同源的ACA蛋白的抗血清进行了免疫斑点(Immunodot blot)检测,结果初步表明转基因烟草有AHA蛋白的表达。虫试结果表明转pBAHAg和pBAHAc烟草对蚜虫的平均抑制率分别达57.2%和48.8%,有的高达90%以上。含内含子和不含内含子的AHA基因在转基因植株中的抗蚜性不同。     

转石蒜凝集素基因烟草的抗蚜虫性

利用农杆菌介导法将质粒pBILRA转化烟草(Nicotianatabacum L.),该质粒含有由花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)引导的筛选基因新霉素磷酸转移酶基因(nptⅡ)及石蒜凝集素基因(lra).通过卡那霉素筛选获得了25株独立转基因烟草植株.Western blot分析表明,石蒜凝集素蛋白在不同转基因植株中表达量不同.对转基因T1代植株的遗传分析表明,lra基因在大多数独立转基因植株后代中以孟德尔3:1的分离比方式遗传.抗虫试验表明,表达较高水平石蒜凝集素蛋白的转基因烟草对桃蚜种群的生长具有明显的抑制作用.首次报道了表达石蒜凝集素基因的烟草对蚜虫具有抗性.石蒜凝集素基因可用于植物抗虫基因工程研究及应用.     

转石蒜凝集素基因烟草的抗蚜虫性

利用农杆菌介导法将质粒pBILRA转化烟草(NicotianatabacumL.),该质粒含有由花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)引导的筛选基因新霉素磷酸转移酶基因(nptII)及石蒜凝集素基因(lra)。通过卡那霉素筛选获得了25株独立转基因烟草植株。Westernblot分析表明,石蒜凝集素蛋白在不同转基因植株中表达量不同。对转基因T1代植株的遗传分析表明,lra基因在大多数独立转基因植株后代中以孟德尔31的分离比方式遗传。抗虫试验表明,表达较高水平石蒜凝集素蛋白的转基因烟草对桃蚜种群的生长具有明显的抑制作用。首次报道了表达石蒜凝集素基因的烟草对蚜虫具有抗性。石蒜凝集素基因可用于植物抗虫基因工程研究及应用。     

利用花粉管通道法获得转雪花莲凝集素基因(sgna)小麦

利用适用于禾谷类作物的表达载体pGU4AGBar和pGBIU4AGBar,采用花粉管通道法,将人工合成的雪花莲凝集素基因sgna导入了优良冬小麦品系西农2208和西农132,经PCR和Southern blot鉴定,证明获得了20株导入了sgna基因的转基因植株,转化率约为0．28％—0．84％,并通过Western blot鉴定检测到了目的蛋白的表达。     

两种凝集素基因在转基因烟草中表达的研究

构建了含尾穗苋凝集素基因(ACA)的cDNA序列和改造后的雪花莲凝集素基因(GNA)的植物表达载体pBACG。在此表达载体中,ACA和GNA基因的表达分别由35S启动子和CoYMV启动子控制。通过农杆菌介导,将ACA和GNA基因转化到烟草中,经卡那霉素筛选获得60株转化再生植株。对PCR检测呈阳性的50株植株进行接蚜虫实验,结果表明,其平均抑虫率达83．9％。Southern blotting分析表明,ACA和GNA基因都已整合到烟草基因组中。Western blotting结果显示这两个基因在不同植株中都可表达其相应的蛋白质,但表达水平不同。部分Western blotting分析呈阳性植株的抗蚜性与T0代相近,达85．3％,说明这两个基因的抗蚜功能可以稳定遗传。     

利用花粉管通道法获得转雪花莲凝集素基因（sgna）小麦

利用适用于禾谷类作物的表达载体pGU4AGBar和pGBIU4AGBar,采用花粉管通道法, 将人工合成的雪花莲凝集素基因sgna导入了优良冬小麦品系西农2208和西农132,经PCR 和Southern blot鉴定,证明获得了20株导入了sgna基因的转基因植株,转化率约为0.2 8%～0.84%,并通过Western blot鉴定检测到了目的蛋白的表达。     

表达尾穗苋凝集素基因的转基因烟草对桃蚜(Myzus persicae)繁殖的影响

为研究尾穗苋凝集素(ACA)在植物中可能的抗虫作用,通过RH-PCR克隆了ACA cDNA并通过RACE分析证实了cDNA序列的正确性.构建了ACA基因的韧皮部特异表达载体pBCACAc并通过根癌杜菌介导转化了烟草(Nicotiana tabacum L.).PCR和Southern blot分析结果证明,ACA基因已经整合到转化再生植物的基因组中,其插入插贝数1~4个不等.对转基因烟草叶片蛋白时行行免疫反应的结果表明,ACA基因已被转录和翻译.用桃蚜(Myzuspersicae Sulzer)对转基因烟草离体叶片进行了的接虫试验结果表明,测试过的78%的烟草对桃蚜口密度增长的平均抑制率在75%以上,在抗性植株上观察到有桃蚜若虫死亡的现象.以上结果表明,ACA基因是一个有效的抗蚜基因,在作物抗蚜分子育种具有应具应用价值.     

表达尾穗苋凝集素基因的转基因烟草对桃蚜(Myzus persicae)繁殖的影响(英文)

To investigate the possible function of the agglutinin from Amaranthus caudatus L. (ACA) in plant defending against insect pests, ACA cDNA was cloned by RT-PCR and the 5‘ and 3‘ sequences were confirmed by rapid amplification of cDNA ends (RACE). The phloem-specific expression vector of ACA gene, pBCACAc, was constructed based on the plant binary vector pBC438 and transfered into tobacco plants via Agrobacterium-mediated transformation method. Results from PCR and Southern blotting analysis showed that AOA gene was integrated into the genomes of transformed plants and the transgene integration varied from one to four estimated copies per genome. Western blotting analysis indicated that ACA gene was transcribed and translated in the transgenic plants. The bioassay of Myzus persicae Sulzer on detached leaves demonstrated that the 78% transgenic tobacco plants displayed an average aphid-resistant rate of more than 75%. Some apterous progeny of M. persicae were found dead on the resistant plants. These results indicate that ACA gene should be an effective aphid-resistant gene and could be valuable for application in crop breeding for aphid resistance.     

表达昆虫特异性神经毒素AaIT基因的转基因烟草的抗虫性

经改造的昆虫特异性神经毒素AaIT基因插入植物高效表达载体得到重组质粒pNGY-2。重组质粒中AaIT基因5＇端与烟草花叶病毒(TMV)的Ω序列3＇端融合,受两个串联的35S启动子控制,通过土壤农杆菌LBA4404介导转化烟草NC89,经NPTⅡ选择后再经GUS染色挑选出阳性再生植株,Southern blotting进一步证实了AaIT基因已经整合到烟草基因组中,对棉铃虫(Heliothis armigera)的抗虫实验表明,转基因烟草有显著的抗虫活性。     

Transgenic Tobacco Expressing a Modified VP6 Gene Protects Mice Against Rotavirus Infection

Elevated expression of the rotavirus VP6 antigen in transgenic plants is a critical factor in the development of a safe and effective rotavirus vaccine. Using codon optimization, a gene that encodes the inner capsid protein VP6 of the human group A rotavirus was synthesized （sVP6）. The VP6 and sVp6 genes were transformed into tobacco （Nicotiana tabacum L.） plants using Agrobacterium tumefaciens. The expression level of the sVP6 gene in transgenic plants was 3.8-34-fold higher than that of controls containing the non-modified VP6 gene, accounting for up to 0.34% of the total soluble protein （TSP）. Then, BALB/ c female mice that had been gavaged weekly with 10 mg TSP containing 34 p.g VP6 protein, in which VP6-specific serum IgG and mucosal IgA antibodies were investigated. The severity and duration of diarrhea caused by simian rotavirus SA-11 challenge were reduced significantly in passively immunized pups, which indicates that anti-VP6 antibodies generated in orally immunized female mice can be passed onto pups and provide heterotypic protection. An edible vaccine based on the VP6 of human rotavirus group A could provide a means to protect children and young animals from severe acute diarrhea.     

Transgenic Brassica campestris Plants Expressing the gfp Gene

A protocol has been worked out for efficient regeneration and genetic transformation of summer rape (Brassica campestris L. var. oleifera). Cotyledons of the 5-day-old seedlings were transformed with Agrobacterium tumifaciens strain AGL cells comprising a binary vector with a selectable neomycin phosphotransferase II gene and a reporter gene encoding green fluorescent protein (GFP). Explants were cultured on a regeneration MS medium supplemented with ABA, and transformants were selected on the same medium (minus ABA and plus 70 mM AgNO₃ and 15 mg/l kanamycin). The frequency of shoot regeneration on explant petioles was 30–40%. Transgenic plants were identified by GFP fluorescence and by polymerase chain reaction and Western blotting analysis. The transformation efficiency was as high as 75% of the total number of regenerated shoots.     

转双抗虫基因烟草的研究

用改造的雪花莲凝集素基因GNAmm与合成的苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白cry1Ac基因构建了带有双价基因的植物表达载体,在该表达载体中这两个基因的转录分别受笋瓜PP2启动子(SPP2P)和CaMV 35S启动子的调控。通过根癌土壤杆菌介导转化法,获得了一批抗卡那霉素的转化再生烟草植株。PCR检测及基因组DNA Southern blot\,Slot blot杂交分析的结果表明Gna基因和Bt基因已整合到烟草总DNA中。用Bt毒蛋白抗血清进行Western blot分析,转基因植株均有Bt杀虫蛋白的不同程度的表达。对转化再生烟草的虫试结果表明,在所受试的19株烟草中60%的植株上的棉铃虫在5天内死亡率达到100%,而且存活幼虫的生长发育受到明显抑制;蚜虫抑制生长试验表明,多数转化再生植株具有较强的抗蚜活性,平均能够抑制桃蚜50%～60%的蚜口密度,有的高达80%以上。以上结果表明利用这两个改造过的抗虫基因可以获得既抗虫又耐蚜的转双抗虫转基因植物。     

转BmK IT4基因烟草的抗虫性

用酶切方法从「ｐＢＳ－ＢｍＫ ＩＴ４质粒中获得ＢｍＫ ＩＴ４基因片段,并构建ＣａＭＶ ３５Ｓ启动子下的ＢｍＫ ＩＴ４基因表达质粒ｐＥ３－ＢｍＫ ＩＴ４,以根癌土壤杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｒｍｅｆａｃｉｅｎｓ（Ｓｍｉｔｈ ｅｔ Ｔｏｗｎｓｅｎｄ）Ｃｏｎｎ）介导的叶盘法转化云烟（Ｎｉｃｏ－ｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ Ｌ．）Ｋ３２６叶片,获得４５株抗卡那霉素的再生植株。用这些再生植株进行抗虫     

转人α-乳清白蛋白基因烟草中半胱氨酸含量的提高

将人α-乳清白蛋白基因构建到植物表达载体上,通过农杆菌介导采用叶盘法将人α-乳清白蛋白基因导入到烟草中,经过PCR和Southern blot分析表明:人α-乳清白蛋白基凶已经整合到烟草基因组中;经过RT-PCR葙GUS组织化学染色证明:人α-乳清白蛋白基因得到了表达.测定了9株转基因烟草叶片半胱氨酸含量,大部分植株有着明显的提高,最高幅度达到了318.02%,半胱氨酸含量平均提高了166.40%.     

转BmK IT4基因烟草的抗虫性

The BmK IT4 gene was obtained from pBS-BmK IT4 by EcoRⅠ/KpnⅠdigestion and it was then cloned into pE3 intermediate vector. The resulting plasmid was named pE3-BmK IT4. The chimeric gene was transferred into the tobacco (Nicotiana tabacum L.) genome via Agrobacterium-mediated transformation. Forty-five regenerated kanamycin resistant plants were obtained, two individual lines showed strong toxicity to Manduca sexta (Linnaeus), Heliothis armigera (Hübner) and Leguminivora glycinivorella (Matsumura) by feeding experiments. Results from Southern blot indicated that BmK IT4 gene was transferred into tobacco genome. The mortality of M．sexta, H．armigera and L．glycinivorella larvae fed on transgenic plants was 95%-97%, 63%-70% and 65%-73%, respectively, and the growth of the surviving insects was remarkably retarded.