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 5 9%～ 12 3%。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     

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。     

北京棒杆菌邻氨基苯甲酸合成酶基因的克隆、序列分析及表达

以北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)野生株AS1.299和突变株PD-67的基因组为模板,用PCR方法扩增了邻氨基苯甲酸合成酶(AS)基因(trpEG)片段和前端控制序列。核酸序列分析结果表明,该片段全长3374bp,包含3个ORF,推测分别为前导肽基因trpL、AS componentⅠ基因trpE和AS componentⅡ基因trpG。C.pekinense野生株AS1.299与突变株PD-67相比较,trpL基因完全一样;trpE基因有6个碱基的突变,导致了5个氨基酸残基的改变;trpG基因有1个碱基的突变,导致了1个氨基酸残基的改变;同时它们在-35序列处还有一个A→G的突变。通过同源性比较发现,C.pekinense AS1.299与Corynebacterium glutamicum ATCC13032和Brevibacterium lactofermentum的亲缘关系是很近的。trpL基因上游存在启动子区域,并能被Escherichiacoli的RNA聚合酶所识别,实现异源互补。野生型和突变型AS基因在C.pekinense AS1.299和PD-67中都得到表达,并且重组菌相对于宿主菌的酶活都有了很大提高。摇瓶发酵实验结果表明,带有突变型AS基因的PD-67重组菌生长比较慢,稳定期比PD-67推迟24h,但产生的L-色氨酸比PD-67高22.39%。     

两种筛选标记基因在水稻(Oryza sativa L.)遗传转化中的比较

筛选标记的有效选择(筛选周期及筛选效率)是影响作物基因转化成败的重要因素之一。该文在农杆菌介导水稻转化过程中,比较研究了两个标记基因(hpt和bar基因)对抗性愈伤组织产生时间及出愈率的影响。结果表明：以hpt为筛选标记,抗性愈伤组织出现周期短,出愈率高达20％左右;而bar基因作为筛选标记时,抗性愈伤组织块出现较慢,出愈率仅10％左右。因此,在水稻的农杆菌转化中,仅作为筛选标记,hpt基因的效果要明显优于bar基因。     

地中海拟无枝菌酸菌U-32的3-氨基5-羟基苯甲酸合成酶(AHBAS)基因的克隆与序列分析

地中海拟无枝菌酸菌（Ａｍｙｃｏｌａｔｏｐｓｉｓｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）Ｕ３２是一种临床上重要的抗生素———力复霉素ＳＶ的产生菌。研究表明,在地中海拟无枝菌酸菌的力复霉素生物合成过程中,３氨基５羟基苯甲酸合成酶（ＡＨＢＡＳ）是合成中间体Ｃ７Ｎ母核（又称ＡＨＢＡ）的关键酶。通过筛选以广宿主粘粒（Ｃｏｓｍｉｄ）ｐＬＡＦＲ３为载体构建的地中海拟无枝菌酸菌Ｕ３２的基因文库,获得６个阳性克隆子。将含有ＡＨＢＡＳ基因的约２５ｋｂ的片段克隆到ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔⅡＳＫ和ＫＳ上,进行酶谱分析得到其在染色体上的初步定位。序列测定表明地中海拟无枝菌酸菌Ｕ３２中的ＡＨＢＡ合成酶基因,由１１６７ｂｐ组成,起始密码子为ＡＴＧ,终止密码子为ＴＧＡ,共编码３８８个氨基酸,所克隆到的ＡＨＢＡ合成酶基因在大肠杆菌的启动子控制下获得诱导表达,蛋白分子量约为４３ｋＤ。     

盐藻肌动蛋白基因启动子驱动的bar基因表达作为核转化筛选标记

运用基因组步行方法克隆盐藻肌动蛋白基因5′上游调控序列,发现相对于ATG上游-573和-424bp的位置上分别有75bp长的两个重复序列。没有典型的TATA盒,但有两个TATA样结构、一个CCAAT结构和一个与GCTC(G／C)AAGGC一致的序列。以700bp的盐藻肌动蛋白基因启动子区序列驱动bar基因的表达作为转化盐藻的筛选标记。转化的藻细胞暗光恢复24h后,在含0．5μg／mL除草剂的培养基中常规培养生长1周,然后将细胞平铺于含0．5μg／mL除草剂的固体培养基上继续筛选培养。约20d后从固体培养板上挑选出5个藻落并作了进一步培养和分析。结果显示,5个转化藻中携带bar嵌合基因的整合位点均位于核基因组内。Southern blotting分析表明,仅有一个转化藻整合单拷贝的bar基因,而另外4个转化藻株则包含多个拷贝bar基因片段,提示盐藻核基因转化主要是外源基因的随机整合,外源基因在转化盐藻中的整合拷贝数并不影响其除草剂抗性。RT-PCR方法证明了bar基因在转化藻中的转录。5个转化藻在含除草剂的液体培养基中维持生长了至少7个月,表明核基因转化的稳定性。     

以新霉素抗性基因突变体为筛选标志的真核表达载体的构建

新霉素抗性基因(neo)是真核表达载体的常用筛选标志neo基因编码新霉素磷酸转移酶Ⅱ（NPT Ⅱ）,能催化G418、卡那霉素等多种氨基糖苷抗生素分子磷酸化而使之失去抗菌活性。通过对真核表达载体的筛选标志基因neo进行定点突变,以降低NPTⅡ的活性,然后用含neo突变体的真核表达载体pmDNA构建荧光素酶表达质粒,稳定转染CHO-K1细胞,发现表达荧光素酶的阳性细胞比例达到95%,其中高表达细胞集落的筛选率明显高于对照组。     

The Mutant Form of Acetolactate Synthase Genomic DNA from Rice is an Efficient Selectable Marker for Genetic Transformation

The proper use of a marker gene in a transformation process is critical for the production of transgenic plants. However, consumer concerns and regulatory requirements raise an objection to the presence of exogenous DNA in transgenic plants, especially antibiotic-resistant genes and promoters derived from viruses. One approach to overcome this problem is the elimination of marker genes from the plant genome by using several site-specific recombination systems. We propose an alternative method to solve this problem using a marker gene exclusively derived from the host plant DNA. We cloned a genomic DNA fragment containing regulatory and coding sequences of acetolactate synthase (ALS) gene from rice, and mutagenized the ALS gene into a herbicide-resistant form. After transfer of this construct to the rice genome, transgenic plants were efficiently selected with a herbicide, bispyribac-sodium salt, which inhibits the activity of wild type ALS. We also analyzed the regulatory feature of the rice ALS gene promoter with the gusA reporter gene and revealed that GUS expression was observed constitutively in aerial parts of rice seedlings and root tips. The marker system consisted exclusively of host plant DNA and enabled efficient selection in a monocot crop plant, rice. The selection system can potentially be applied to generate transgenic plants of other crop species and can be expected to be publicly acceptable.     

用绿色荧光蛋白监测转基因植物中选择标记基因的消除

绿色荧光蛋白(GFP)可直接进行活体观察,它的这个优点可被用于监测转基因植物中选择标记基因的消除。为此,构建了植物表达载体pGNG,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和卡那霉素抗性基因表达盒(NosP-nptll-NosT)一起克隆在两个同向的lox位点间,在第一个lox位点上游置有CaMV 35S启动子以驱动GFP表达,第二个lox位点下游置有不含启动子的大肠杆菌β-葡萄糖醛酸酶(GUS)基因。首先在含卡那霉素(Kan)的培养基上筛选出转pGNG的烟草,借助绿色荧光可容易地检出表达GFP的转化体。然后用另一转化载体pCambia1300Cre二次转化表达GFP的转基因植物,利用另一选择标记基因潮霉素抗性基因(hpt)进行筛选,在获得的再生植株中,Cre重组酶的表达消除了转化体中两lox位点间的gfp和nptll。实验结果表明可借助GFP荧光的消失,快速选出nptII被消除的二次转化体,同时GUS(作为目的蛋白) 在CaMV 35S启动子驱动下获得表达。最后利用后代的分离将hpt和cre除去。     

Construction of a Homologous Selectable Marker Gene for Lentinula edodes Transformation

We cloned a gene for the iron sulfur protein (Ip) subunit from an edible mushroom, Lentinula edodes, and introduced a point mutation that confers carboxin resistance into it. The mutant gene successfully transformed L. edodes with high efficiency (9 transformants/2.5 μg vector DNA). Restriction enzyme-mediated integration (REMI) increased the transformation efficiency by about two-fold.     

可视安全标记花青素合成途径相关基因在植物转化研究中的应用进展

近年来有关转基因产品可能带来的环境和食品安全问题的争论多集中在作为标记基因的抗生素抗性基因以及抗除草剂基因的广泛使用。因此寻找安全、有效的标记基因替代上述有争议标记基因就显得十分必要和紧迫。花青素合成酶类及其合成调控因子可以控制植物体内的色素合成,一些转化研究已证明其转化体表型发生了颜色改变。加之花青素类物质是一些天然色素,对人类有利而无害,可以利用花青素的这些特点,将花青素合成酶类及其调控因子基因作为一类可视化、安全和有效的标记基因来转化植物。本文就可视安全标记花青素合成酶类基因及其调控基因在植物转化研究中的应用进展进行了简要介绍,以期为提高标记基因的安全性提供参考。     

一种新的用于删除选择标记基因的Cre／lox系统

设计了一种新的诱导型Cre/lox系统,并在转基因烟草(NicotianatabacumL.)中进行了验证。在诱导剂的作用下,位于同向lox位点之间的选择标记基因(hpt)和重组酶基因(Cre)在烟草愈伤组织中被删除。在该系统中,Cre基因在玉米乙酰苯胺类化合物诱导启动子(In5-2)的控制下表达。对转基因后代的分子检测结果表明,不论是否加入了诱导剂,目的基因(gus)均被整合到烟草基因组中;在诱导剂处理的48株转基因烟草T0代中,45株的hpt基因被删除了。该系统只使用一个载体,克服了二次转化系统带来的问题。     

一种新的用于删除选择标记基因的Cre/lox系统

设计了一种新的诱导型Cre/lox系统,并在转基因烟草(Nicotianatabacum L.)中进行了验证.在诱导剂的作用下,位于同向lox位点之间的选择标记基因(hpt)和重组酶基因(Cre)在烟草愈伤组织中被删除.在该系统中,Cre基因在玉米乙酰苯胺类化合物诱导启动子(In5-2)的控制下表达.对转基因后代的分子检测结果表明,不论是否加入了诱导剂,目的基因(gus)均被整合到烟草基因组中;在诱导剂处理的48株转基因烟草To代中,45株的hpt基因被删除了.该系统只使用一个载体,克服了二次转化系统带来的问题.