水稻OsRab7耐盐功能的初步鉴定及其表达载体的构建

Rab7是一个GTP结合蛋白,隶属于Rab家族,该家族在调控膜泡的运输、结合以及细胞内膜结构的组织中行使重要作用。本实验通过RT-PCR技术从盐敏感水稻品种‘日本晴’(‘Nipponbare’)获得了OsRab7基因全长序列,成功构建了原核表达载体pET-32a-OsRab7。在IPTG诱导下,该蛋白高效表达,并明显缓解了高盐环境(4.5% ～8.5% NaCl)对大肠杆菌的生长胁迫。为进一步研究该基因的功能,将OsRab7在大肠杆菌中的表达蛋白纯化,并利用p1301B(pCAMBIA1301改造载体)构建了植物表达载体,成功转化来源于水稻株系‘中花11’(盐敏感)的愈伤组织,为探讨其在水稻中的表达模式和功能分析及应用于水稻耐盐品种的改良奠定了一定的基础。     

俄罗斯水稻种质资源的苗期耐盐鉴定

采用在沿海滩涂用海水灌溉的方法,对从俄罗斯引进的104份水稻种质资源进行了苗期耐盐性鉴定.结果表明,随着海水灌溉时间延长,土壤电导率和盐度逐渐增加,水稻受盐害的程度加剧,不同材料之间差异明显.敏感对照日本晴在海水灌溉第9天全部死亡.根据国际水稻所水稻耐盐性9级分级方法进行苗期耐盐性评价,从俄罗斯资源中筛选出1级耐盐材料2份, 3级耐盐材料14份,两次重复鉴定结果基本一致.试验结果表明,水稻耐盐性受生态环境影响较大,有必要对引进的资源进行重新筛选和评价.     

pcDNA3.1/CXCR7真核细胞表达载体的构建及其在内皮细胞中的表达鉴定

目的:CXCR7是基质衍生因子1(stroma derived factor-1,SDF-1)的新受体,且该受体在血管新生部位的内皮细胞中表达上调,故本研究拟构建CXCR7的真核表达载体pcDNA3.1/CXCR7,并检测其在人脐静脉内皮细胞中的表达.方法:采用RT-PCR法从人肝癌细胞HepG2的cDNA中扩增出约1100 bp的CXCR7基因片段.采用KpnI、XbaI将目的基因和载体pcDNA3.1进行双酶切,将酶切产物加入T4 DNA连接酶16℃连接过夜.将连接产物转化到感受态大肠杆菌中.挑取阳性克隆、提质粒,用双酶切、质粒DNA PCR扩增及DNA序列分析鉴定正确后,采用阳离子脂质体LipofectamineTM 2000将其转染人脐静脉内皮细胞(HUwc),通过western-blot检测目的基因在内皮细胞中的表达.结果:阳性克隆经双酶切法鉴定含有CXCR7基因片段,质粒DNAPCR扩增出与CXCR7同等大小的基因片段,基因测序结果与GenBank中序列相同.转染HUVEC后,细胞中CXCR7的表达水平显著上升.结论:成功构建了CXCR7的真核表达栽体,可在内皮细胞中正常表达并.为进一步研究其作用机制奠定了基础.     

RS基因的植物表达载体和酵母表达载体构建

白藜芦醇合酶(RS)是Res生物合成的关键酶之一,它催化1分子4-香豆酰辅酶A和3分子丙二酰辅酶A反应合成Res.以花生中克隆的RS基因为基础,成功构建了RS基因的以Ubi为启动子的单子叶植物表达栽体pBIL-RS,为以后的基因工程遗传转化果蔗和其他单子叶植物改良其品质提供条件.同时构建了酵母表达载体pVT102U-RS,为下一步研究真核表达蛋白的生物活性提供条件,并为利用酵母生产Res提供了可能.     

水稻钾离子通道基因OsKAT1.1的克隆、表达载体的构建及其电生理功能

K+通道是植物高效吸收和体内运输K+的载体,对保证植物的钾素营养和增强抗逆性具有重要意义.水稻生长在淹水环境中,其K+通道在长期适应物种立地条件的进化过程中可能形成了有别于拟南芥等模式植物的独特功能特征和作用机制.本研究克隆了一个水稻KAT型K+通道基因OsKAT1.1,并利用电生理技术探讨其电生理功能.研究结果表明,通过一系列亚克隆过程,我们成功构建了适用于双电极电压钳和膜片钳电生理研究的表达载体pCI-OsKAT1.1和pTracer-CMV3-OsKAT1.1.进一步的电生理试验结果验证了构建过程的准确性,并表明水稻OsKAT1.1是一个由膜电位控制的吸收型K+通道.     

盐穗木转录因子HcSCL13转录激活的体外鉴定及植物表达载体的构建

通过同源重组的方法将盐穗木盐响应GRAS家族转录因子HcSCL13基因(GenBank登录号:KC68640)构建至酵母双杂交诱饵表达载体pGBKT7上,转化酵母菌Y2HGold,通过自激活性和毒性检测确定该转录因子的体外激活能力。试验表明,重组菌株pGBKT7-HcSCL13/Y2HGold对宿主菌无毒性,且该菌株表达的融合蛋白能够激活报告基因的表达,说明HcSCL13具有转录激活域,是一类转录因子。成功构建了HcSCL13基因的植物表达载体和亚细胞定位表达载体,为进一步在体内研究该基因的耐盐功能奠定了基础。     

禽流感抗原基因NA,HA的克隆及其表达载体的构建

HA和NA是禽流感病毒重要的保护性抗原基因,为了得到禽流感植物疫苗,本试验采用高保真PCR扩增方法得到目的基因,分别克隆到pMD18-T载体.经测序证实核酸序列正确后,克隆到含有GUS基因的高效植物双元表达载体pB1121上,获得含有HA/NA基因的植物双元表达载体pB1121-HA和pB1121-NA,采用冻融法将含HA/NA基因的植物双元表达载体转入根癌农杆菌LBA4404,菌液浸染生菜子叶,共培48小时后进行GUS基因表达检测,x-glue染色显蓝色,说明带有HA/NA的植物双元表达载体构建成功,为下一步的生菜转HA/NA基因研究奠定基础.     

番木瓜β-Gal基因RNAi双T-DNA植物表达载体的构建及其遗传转化的初步研究

克隆了番木瓜(Carica papaya L.)果肉的细胞壁水解关键酶β-半乳糖苷酶(β-GAL)基因保守区,将其反向重复插入载体pKANNIBAL,构建RNAi中间表达载体pKAN/RG,将其上的发夹结构取代经改造的载体pCAMBIA 1300上hpt II基因,构建中间表达载体p1300~-/MFRG,分离单T-DNA区段,与载体pCAMBIA 2301构建RNAi双T-DNA植物表达载体p2301/TTRG.酶切分析和PCR检测表明,p2301/TTRG已被成功导入农杆菌EHA 105.通过遗传转化,初步获得了GUS染色呈阳性且具Kan抗性的番木瓜胚性愈伤组织.     

水稻新种质资源的耐盐性鉴定评价

用0.5%的NaCl溶液作灌溉水,对2000-2002年江苏省水稻区域试验参试品系和近年引进的部分水稻种质资源进行苗期耐盐性鉴定.结果表明:株高矮化是苗期盐胁迫的一种形态特征;耐盐性鉴定易受环境影响;就整体而言,籼稻种质资源的苗期耐盐性好于粳稻;综合2年结果,籼156和64608两种质资源的苗期耐盐性较强.     

水稻耐淹涝性状的遗传分析和SSR标记的研究

淹涝胁迫对水稻生产造成了严重影响, 发掘可应用于耐淹涝辅助选择的分子标记(MAS), 将有助于水稻耐淹涝性状的遗传改良。应用耐淹涝材料FR13A和淹涝敏感材料IR39595-503-2-1-2为亲本做正反交获得F₁和F₂代群体。对正反交的F₁群体的耐淹涝性状进行遗传分析, 发现正反交的F₁代群体在耐淹涝性状上没有显著差异, 说明耐淹涝性状是核基因控制。从两次淹涝处理中F₂代群体的分离情况来看, 来源于FR13A的耐淹特性表现出数量-质量性状遗传的特点。当淹涝胁迫压力比较轻时表现为数量性状遗传, 具有微效多基因的作用。当淹涝胁迫压力增大时, 表现为主效基因控制的质量性状。在SSR分析中, 187对SSR引物中有73对引物在两亲本间有明显的差异, 差异率为39%。用这73对差异引物, 对F2群体进行多态筛选, 结果筛选到一个与耐淹涝性状连锁的标记RM219, 验证了耐淹涝性状确实由主效基因Sub1控制, 因此, RM219在水稻耐淹涝育种中具有利用价值。     

以色列野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)耐盐性鉴定

采用水培法对从以色列引进的分属8个自然群体的93份野生二粒小麦进行了耐盐性初步鉴定.结果表明:①供试材料中仅有高耐盐材料3份,耐盐材料7份 ,耐盐性较好的材料仅占参试材料总数的10.7%;②8个自然群体的野生二粒小麦的耐盐性存在较大差异,其中3号群体耐盐性明显高于其他群体,说明来自Tabigha地区的野生二粒小麦具有丰富的耐盐基因源;③将经过鉴定的耐盐性较好的野生二粒小麦与普通小麦中的耐盐品种进行比较研究发现,以色列耐盐性较好的野生二粒小麦的耐盐性不如普通小麦中的茶淀红和SW10两个耐盐品种.     

表达肌醇甲基转移酶基因载体的构建及转基因烟草的耐盐性研究

构建了肌醇甲基转移酶（Imtl）基因的植物表达载体pDH5．通过农杆菌（Agrobacterium）介导,获得了转基因烟草（NicotianatabacumLev．SR1）植株,在附加1．2％－1．5％NaCl的生根培养基MSr（MSO＋3g／L蔗糖＋7g／L葡萄糖）上可生根。生化分析表明,不具有芒柄醇（D－ononitol）合成途径的烟草鲜叶片积累了100－654nmol／g的芒柄醇,新产生了一个代谢分支。Western杂交分析证明Imtl基因在烟草中的表达,从而为植物耐盐的基因工程育种提供了一条新途径。     

表达肌醇甲基转移酶基因载体的构建及转基因烟草的耐盐性研究

构建了肌醇甲基转移酶（Imt1）基因的植物表达载体pDH5, 通过农杆菌（Agrobacterium）介导,获得了转基因烟草(Nicotiana tabacum L. cv. SR1)植株,在附加1.2%～1.5% NaCl的生根培养基MSr(MSO 3 g/L蔗糖 7 g/L 葡萄糖)上可生根。 生化分析表明,不具有芒柄醇（D-ononitol）合成途径的烟草鲜叶片积累了100～654 nmol/g的芒柄醇, 新产生了一个代谢分支。Western杂交分析证明Imt1基因在烟草中的表达,从而为植物耐盐的基因工程育种提供了一条新途径。     

水稻披垂叶突变体及其杂交后代的耐旱性与保护酶活性分析

在水分胁迫条件下时两个粳型水稻披垂叶突变体品系及其与常规籼、粳品种的杂交后代（F1、F2）进行苗期耐旱性鉴定,并测定了旱种条件下突变体及其杂交后代不同生育期过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性的变化以及相关农艺性状的特征。结果表明：两个水稻披垂叶突变体MR304和MR312的苗期耐旱性均为中抗;MR312与7个品种的11个杂交后代（F1）中,仅有文稻2号／MR312组合的苗期耐旱性为高抗,MR312／滇香籼1号为中抗;在昆明旱种条件下,突变体及其杂交后代POD和CAT的活性分别在孕穗期和抽穗期最高,其中4个组合（银光／MR312、农安稻／MR312、文稻2号／MR312和MR312／滇香籼1号）F1孕穗期POD或抽穗期CAT的活性最强,株高、分蘖、穗长趋于正常。该研究揭示了利用水稻披垂叶突变体产生的F1杂种优势可增强杂交稻大田期的耐旱性;孕穗期的POD活性和抽穗期的CAT活性是鉴定杂交后代F1和F1植株大田期耐旱性的重要指标。     

水稻耐盐/碱性鉴定评价方法

土壤盐/碱化是盐/碱稻作区水稻生产稳定发展的主要限制因素.为了提高水稻耐盐/碱性,扩大水稻种植面积,减轻盐/碱胁迫导致的水稻减产,许多学者广泛开展了水稻耐盐/碱性的基因型差异、生理生化、遗传及定位等研究,并取得了显著成绩.但国内在耐盐/碱性鉴定评价方法方面还缺乏统一标准,这影响着水稻耐盐/碱性研究的深入开展.本文阐述了国内外至今所采用的水稻耐盐/碱性鉴定方法、耐盐/碱指标和分级标准等,以期为我国水稻耐盐/碱性鉴定评价技术规范的制定以及水稻耐盐/碱性种质资源鉴定、生理生化分析和遗传育种提供参考依据.     

甜菜碱与植物耐盐基因工程

向非甜菜碱积累植物导入甜菜碱合成途径是提高植物耐盐性的策略之一。甜菜碱是一种无毒的有机小分子化合物。盐胁迫下 ,它能在植物细胞中迅速积累以维持细胞的渗透平衡 ,并对胞内的一些重要酶类起保护作用。编码甜菜碱合成酶的基因已被克隆 ,并应用于植物耐盐基因工程。本文介绍了甜菜碱的生理作用、合成酶及相关基因的特性 ,并结合本实验室的工作对甜菜碱基因工程及其进展作了简单的综述