拟南芥突变体tgd表型和分子生物学特性分析

主要研究1个由Ds插入所造成的大片段缺失拟南芥突变体tgd(ten gene deletion)．这个突变体来自于基因陷阱拟南芥突变体库．对这一突变体的后代卡那霉素抗性分离比分析和Southern杂交表明,只有1个Ds拷贝插入此突变体基因组中,但是Tail-PCR和随后用特异基因序列为引物的验证PCR证实在Ds插入过程中造成了30 kb基因片段的缺失．根据对拟南芥基因组序列的注释,这30 kb的序列中包含10个基因．这一多基因缺失突变体有多效性表型．整株表现为株型矮小,发育迟缓,根系不发达,极易失水而死,茎细弱,较短,花序不正常．其中,莲座叶的表型最为明显,突变体叶形较细,叶片较厚．为了研究这些基因在多效性表型产生中所发挥的功能,对来自ABRC种子库中所有基因的T-DNA插入突变体,即salk line的表型进行了分析,发现所有基因的T-DNA插入突变体均没有可见的表型．这一现象暗示,突变体tgd的表型是10个基因缺失的综合效应,但是10个基因的相互关系以及与tgd表型的相互关系仍有待于继续研究．     

拟南芥光周期开花突变体的筛选和基因的鉴定

以双子叶模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体crylcry2为实验材料,用舍有激活标记质粒DSK1015的农杆菌浸花进行转化,构建了拟南芥T-DNA插入突变体库．通过筛选和观察分析,获得了一些开花时间比crylcry2明显延迟或明显提早的突变体．采用IPCR（inverse PCR）和TAIL-PCR（thermal asymmetric interlaced PCR）等方法,鉴定了这些突变体T-DNA插入位点的基因组旁邻序列,并采用半定量RT-PCR对插入位点两侧基因的mRNA水平进行了分析,初步鉴定了与开花相关的候选基因,为进一步研究其功能,深入研究隐花素调节光周期开花的作用机制奠定了基础．     

拟南芥激活标记突变体库的构建及突变体基因的克隆

激活标记(activation tagging)技术是以功能获得突变体为研究对象,在植物功能基因组学的研究中具有重要的作用.文章以双子叶模式植物拟南芥(Arabudidopsis thaliana)野生生态型植株为实验材料,以含有激活标记质粒pSKI015的农杆菌直接喷雾进行转化,并以抗除草剂Basta为筛选标记,构建了拟南芥的激活标记突变体库.结果共得到约20 000个独立转化株系(T1代),其中38个株系有明显的表型变化,约占转化植株总数的千分之二.基因组DNA Southern杂交结果表明,大多数转化植株为多拷贝T-DNA插入.通过质粒拯救(plasmid rescue)和TAIL-PCR(Thermal asymmetric interlaced-PCR)可获得T-DNA插入的基因组旁邻序列,为克隆突变体的基因奠定基础.     

拟南芥IQM3基因的表达分析及其突变体的鉴定

对拟南芥(Arabidopsis thaliana)IQM3基因的功能进行了分析.结果表明,推定IQM3的启动子中存在多种光、非生物胁迫和植物激素反应的顺式作用元件,可能参与植物对环境变化的反应.RT-PCR分析表明,IQM3在拟南芥莲座叶、花序叶、茎、花和根中的表达较强,但在荚果中的表达很弱;IQM3基因的T-DNA插入突变体iqm3-1和iqm3-2分别是功能缺失和超表达突变体,对这些突变体的表型分析表明,IQM3基因与种子萌发及幼苗子叶膨大有密切关系.     

悬铃木不育突变体的分子机理研究

对以前用基因组相减技术分离的一个2．0kb的DNA片段,进行序列分析并进行同源性比较的结果显示,重组子pBS2.0对中插入的片段是悬铃木高分子量谷蛋白基因的一个亚基。以来源于拟南芥的AP1基因为探针,进行分子杂交的结果显示,突变体和野生型中都存在AP1基因,但突变作条文图谱产生了多条新谱带,杂交信号明显增强。提示突变体不育可能是高能辐射导致基因组DNA的缺失、重复和重组的结果。     

化学诱导激活型拟南芥突变体库的构建及分析

利用化学诱导激活XVE（LexA-VP16-ER）系统构建了一个包含40000余个独立转化株系的拟南芥突变体库,并对其中的18000余个株系进行了初步的遗传学和表型分析鉴定。卡那霉素抗性分离比表明,51．6％的株系为单位点插入株系,T-DNA插入的平均拷贝数为每株系1．38个。部分T1代和T2代植株表现出了可见的形态变异,包括下胚轴长度、根长度、植株大小和颜色、叶子颜色和形态、开花时间、种皮颜色及结实情况等对数个代表性突变株系表型及T—DNA插入位点侧翼序列进行了分析,结果表明突变体的表型是由于T—DNA的插入造成的,而且这些突变体中包括前人发现的AP2和AGAMOUS的等位基因。由于T-DNA标记或相邻的基因可被XVE系统诱导性的激活,或被T-DNA破坏导致功能缺失,该突变体库可以用于大规模筛选鉴定功能缺失性和功能获得性突变体。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa23鉴别菌株突变体库的构建及无毒基因突变体的筛选

利用in vivo转座技术构建了白叶枯病抗性基因Xa23鉴别菌株的突变体库,特异性引物PCR扩增和转座子插入位点旁侧序列分析结果表明转座子插入到白叶枯病菌的基因组中。经人工接种鉴定,筛选到4个毒力发生变化的突变体。为进一步克隆Xa23无毒基因提供了条件。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa23鉴别菌株突变体库的构建及无毒基因突变体的筛选

利用invivo转座技术构建了白叶枯病抗性基因Xa23鉴别菌株的突变体库,特异性引物PCR扩增和转座子插入位点旁侧序列分析结果表明转座子插入到白叶枯病菌的基因组中。经人工接种鉴定,筛选到4个毒力发生变化的突变体。为进一步克隆Xa23无毒基因提供了条件。     

ATMYB123和ATKOR1基因参与拟南芥根发育的调控

从拟南芥T-DNA插入突变体库中筛选到2个根发育相关基因ATMYB123和ATKOR1表达缺失的突变体atmyb123和atkor1,通过杂交构建这两个基因表达缺失的双突变体atmyb123/atkor1,以明确这两个基因在根发育中的作用。结果显示:(1)ATMYB123表达缺失突变体atmyb123植株地上部分发育减缓,种皮颜色变黄,而ATKOR1表达缺失突变体atkor1植株在这两方面与其野生型没有明显差异;两基因缺失均显著影响了拟南芥根的发育,根生长受到了严重抑制。(2)双突变体atmyb123/atkor1在植株形态和种皮颜色方面表现出单突变体AT-MYB123的特点,而其根长却介于两单突变体的中间。(3)进一步研究发现,培养基pH改变、NaCl处理、外源GA施用均没有改变突变体根生长趋势,显示这3种因素与两基因缺失突变引起的根发育抑制无关。研究表明,AT-MYB123和ATKOR1基因参与拟南芥根的发育调控,转录因子ATMYB123可能作为主调控因子参与ATKOR1对拟南芥根发育的调控。     

提高水稻插入突变体库利用效率的尝试

T-DNA标签法是一种以农杆菌介导的遗传转化为基础来创造插入突变体库, 从而高通量地分离和克隆植物功能基因的方法。但由于种种原因, 水稻插入突变体库的利用效率较低。为了提高水稻插入突变体库的利用效率, 结合水稻一个双拷贝T-DNA插入突变体的发现和鉴定研究, 通过特异PCR检测、侧翼序列与目标性状的共分离分析, 在1个双插入位点均为杂合的植株的后代株系中分拆了2个插入事件, 分离出目标性状存在遗传分离且只带有1个插入事件的后代株系, 为后续的共分离检测和基因克隆研究打下了重要的基础。由此产生了对插入突变体库中的非串联多拷贝插入标签系进行研究的一些思路和方法, 提出来与同行商榷。     

ECT 6和ECT 7调控拟南芥开花时间的研究北大核心CSCD

m^(6)A修饰是mRNA上含量最丰富的一种修饰,调控mRNA的命运决定。YT521-B同源性(YTH)结构域蛋白是一类典型的m^(6)A“阅读器”,能识别并结合m^(6)A,完成基因的转录后调控。为了探究拟南芥YTH结构域蛋白ECT6和ECT7的功能及其分子机制,该研究对ect 6、ect 7和ect 6 ect 7双突变体进行基因型和半定量PCR鉴定及开花表型观察,通过细胞学观察分析ECT6和ECT7的亚细胞定位,并采用qRT-PCR检测开花关键基因的表达量。结果显示:(1)ECT 6基因组包含5个外显子和4个内含子,ect 6突变体分别插入在ECT 6基因的第3和第5外显子;ECT 7基因组包含6个外显子和5个内含子,ect 7突变体分别插入在ECT 7基因的第4和第6外显子。(2)突变体ect 6和ect 7均为完全敲除的功能缺失突变体,在长日照下二者均表现出开花提前和叶片数减少。(3)在长日照和短日照下ect6 ect7双突变体均表现出开花提前和叶片数减少。(4)开花抑制基因FLC和成花素基因FT是关键的开花调控因子,qRT-PCR分析结果显示,在ect 6 ect 7双突变体中,FLC的表达水平降低,FT的表达水平升高,且春化通路基因VIN 3、VRN 2、VRN 5和自主通路基因FVE的表达水平也显著升高。(5)ECT6和ECT7均定位于细胞核和细胞质中。     

拟南芥GATL12基因影响叶绿体的形成

谷氨酰胺氨基转移酶（GATase）能够将谷氨酰胺上的氨基基团转移到底物上形成新的一碳氮基团。GATase有两种类型,即Class-I（trpG型）和Class-II（purF型）。拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组中有13个基因编码Class-I类似蛋白（GATLs）,其生物学功能尚不清楚。首先分离到拟南芥GATL12基因的2个T-DNA插入突变体,分别命名为gatl12-1和gatl12-2。然后观察发现在这2个突变体的杂合植株中,大部分植株的胚珠发育到第8天时,由于叶绿体的积累而呈现绿色,其余植株（约有25%）的胚珠为白色。将从杂合突变体植株上收获的种子播种在1/2MS培养基上,有25%的幼苗发育成黄化苗。经PCR检测,这些黄化苗为GATL12的纯合突变体,RT-PCR法在黄化苗中检测不到GATL12基因的转录本。电镜观察表明,突变体中的叶绿体不能正常发育。上述结果表明,GATL12基因在拟南芥的叶绿体发育过程中具有重要作用。     

快速筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因的方法

阐明拟南芥受精和早期胚胎发生过程对理解被子植物生殖发育有着重要的指导意义,而利用正向遗传学方法研究拟南芥突变体的表型及其分子机理是探究植物基因功能最常用的一种方法。基于常规的插入突变(包括T-DNA和转座子)、化学诱变(如ethylmethane sulfonate,EMS)和高能射线方法构建的突变体库中假阳性突变体多,难以高效筛选到受精和早期胚胎发生相关基因的突变体。为解决这一难题,本研究建立了一种构建T-DNA插入突变体文库的新方法。即在载体p CAMBIA1302的T-DNA元件上增加花粉特异荧光标记基因(p LAT52∷EGFP),并遗传转化具有四分体花粉的Columbia野生型拟南芥突变体qrt1-2;对获得的突变体库可利用花粉荧光快速排除假阳性突变体,并采用反向PCR(inverse-PCR)扩增技术确定突变位点。此方法在筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因突变体上的成功应用表明,其是一种效率高、针对性强、操作相对快捷方便的拟南芥突变体筛选方法。     

水稻插入突变库构建研究进展

水稻是单子叶植物基因组研究的一种模式植物 ,其全基因组测序已经完成 ,在此基础上开展功能基因组的研究。水稻插入突变体库的建立是功能基因组研究的一个重要内容 ,在此基础上也能进行正向遗传学及反向遗传学的研究。水稻插入突变体库构建的方法有T DNA插入突变、Ac Ds系统插入突变、Tos1 7插入突变。分别介绍三种方法的原理及其在水稻突变体库构建中的应用和研究进展。     

甘蔗梢腐病串珠镰孢菌T-DNA插入突变体的构建及其鉴定分析

甘蔗梢腐病是世界范围内重要的经济作物真菌性病害,其病原真菌为串珠镰孢菌(F.moniliforme)。通过农杆菌介导的遗传转化构建了串珠镰孢菌(菌株CNO-1)的突变体库,并通过Hi TAIL-PCR和菌落形态对突变体库进行鉴定。结果构建了库容量为956的CNO-1突变体库。从CNO-1突变体库中随机挑选6个转化子,进行PCR鉴定,结果均为阳性。CNO-1突变体库中,筛选出生长速度减慢突变体22个,色素变异突变体1个;对47株突变体进行Hi TAIL-PCR,扩增插入位点侧翼序列,得到有效序列22条,BLAST结果显示,T-DNA的22个插入位点分布在CNO-1的15条基因组scaffold上;生长速度减慢突变体的插入失活基因分别与细胞分裂、DNA修复、△12脂肪酸脱氢酶、E3泛素连接酶等有关。     

AtMGT9基因T-DNA插入突变体表型分析

利用功能互补,对拟南芥AtMGT9基因的Mg2＋转运功能进行了研究.同时对AtMGT9的两个T-DNA插入突变体株系（mgt9-1,mgt9-2）进行表型分析,mgt9-1只能得到杂合体植株,有花粉败育现象,mgt9-2有纯合体,但没有可见表型.基因序列分析表明,mgt9-1中T-DNA插入位点在起始密码子后,mgt9-2中T-DNA插入位点在靠近C端第2个跨膜区中间位置.功能互补和63Ni2＋示踪实验证明截短的mgt9-2蛋白能够互补细菌镁离子转运突变体MM281, 具有全序列基因一样的转运特性,而mgt9-1不具有转运功能,是一个功能缺失突变体.这为进一步研究AtMGT9蛋白的结构与功能的关系奠定了基础.     

拟南芥与大豆疫霉菌的非寄主互作及一个感病突变体的遗传分析

非寄主抗病性是一种普遍的自然现象,该文通过建立拟南芥．大豆疫霉菌（Arabidopsis thaliana—Phytophthora sojae）非寄主互作系统,筛选对大豆疫霉菌感病的拟南芥突变体,为研究植物对卵菌的非寄主抗病性遗传机制奠定基础。以大豆疫霉菌游动孢子接种拟南芥T—DNA插入突变体离体叶片,从代表12000个独立转化株系的40000株T3代T。DNA插入拟南芥突变体中获得一系列对大豆疫霉菌感病的突变体。其中突变体581-51感病性状表现稳定,离体叶片接菌后3天内出现明显的水渍状病斑,4—5天后产生大量卵孢子和／或孢子囊。细胞学观察发现有典型的吸器形成。Southern杂交和遗传分析结果表明,581—51突变体含有4个T-DNA插入事件,其感病性状可能由隐性单基因控制。     

拟南芥与大豆疫霉菌的非寄主互作及一个感病突变体的遗传分析

非寄主抗病性是一种普遍的自然现象, 该文通过建立拟南芥-大豆疫霉菌(Arabidopsis thaliana-Phytophthora sojae)非寄主互作系统, 筛选对大豆疫霉菌感病的拟南芥突变体, 为研究植物对卵菌的非寄主抗病性遗传机制奠定基础。以大豆疫霉菌游动孢子接种拟南芥T-DNA插入突变体离体叶片, 从代表12 000个独立转化株系的40 000株T₃代T-DNA插入拟南芥突变体中获得一系列对大豆疫霉菌感病的突变体。其中突变体581-51感病性状表现稳定, 离体叶片接菌后3天内出现明显的水渍状病斑, 4–5天后产生大量卵孢子和/或孢子囊。细胞学观察发现有典型的吸器形成。Southern杂交和遗传分析结果表明, 581-51突变体含有4个T-DNA插入事件, 其感病性状可能由隐性单基因控制。     

利用TAIL-PCR技术分析拟南芥At1g52910突变体插入位点的侧翼序列

在筛选与维管发育相关的拟南芥突变体过程中,发现拟南芥基因At1g52910突变体的花器官明显异常。TAIL-PCR分析结果表明突变体为Ds单位点插入突变,突变体后代表型出现分离现象,暗示有其它突变位点存在。     

东乡野生稻双元细菌人工染色体(BIBAC)文库的构建

双元细菌人工染色体(binarybacterialartificialchromosome,BIBAC)是能直接将大片段DNA转入植物的载体,是植物基因图位克隆和构建植物基因嵌入突变体库的重要工具。该研究以东乡野生稻为材料,构建其BIBAC文库。该文库由14592个克隆组成,平均插入片段大小为65kb,覆盖率为2倍基因组。稳定性检测结果表明,东乡野生稻基因组DNA能够在BIBAC载体中稳定存在。