利用Ac/Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记转基因植株的方法

获得无选择标记转基因植株是进行重复转基因及消除转基因植株中标记基因潜在危害性的关键。实验采用了Ac/Ds转座子系统在水稻(Oryza sativa L.)中进行无hpt选择标记的转基因。将含有目的基因bar的Ds元件和hpt标记基因置于同一个T-DNA中,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) EHA105介导将Ac-T-DNA及Ds-T-DNA分别转入到不同的水稻植株,再将单拷贝的Ac-T-DNA植株与单拷贝的Ds-T-DNA植株杂交得到同时含有Ac和Ds元件的F₁植株,F_{1自交产生F2后代,F2植株中转座后的Ds元件与T-DNA独立分离,在总共100株F2水稻植株中筛选得到2株只含有Ds元件插入而无hpt标记基因的转基因水稻植株。结果表明,利用Ac/Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记的转基因植株是可行的。}     

转修饰cry1Ac基因籼稻明恢81经花药培养获得抗虫DH系

对基因枪法获得的明恢81转修饰的cry1Ac基因当代植株进行花药培养,共接种花药2600枚,获得83份花培植株,其中双倍体植株43份,单倍体植株40份,PCR结果表明含有cry1Ac基因的植株55份,花培植株群体中转基因与非转基因植株的比值为2：1（55／28）,进一步结合Southern blot和ELISA分析,于花培植株当代筛选到转基因纯合株系36份,外源蛋白表达量上,花药来源于同一克隆的DH系的不同植株之间基本一致,最高的Cry1Ac含量达0．25％,田间抗虫性试验表明,经花药培养纯合获得的部分转基因纯合系植株对二化螟（chilo suppressalis)表现出高抗,而且主要农艺性状保持不变,以上结果表明水稻花药培养可以加速转基因的纯合与良种利用。     

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T₀代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T₁代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。     

NAC1上游调控区表达特征及其与侧根激素诱导的关系

从拟南芥(Arabidopsis thaliana）中克隆到与侧根原基发生相关的转录因子基因NAC1上游调控区序列,构建由该序列驱动β-葡聚糖苷酶基因(GUS)的植物表达载体并转化烟草(Nicotiana Tabaccum),经筛选获得了在根组织高GUS活性而地上部痕量表达的转基因烟草植株。对转基因植株进行GUS活性和染色分析,结果表明NAC1上游调控区驱动的GUS基因表达具有根部组织特异性,在侧根顶端分生组织区、侧根原基基部和幼嫩侧根基部表达。用IBA,GA₃,GA₄₊₇处理转基因植株根部,NAC1上游调控区驱动的GUS表达均增强,表明生长素、赤霉素可显著诱导NAC1上游调控区的表达,并参与侧根发生的调控。     

抗草甘膦抗虫植物表达载体的构建及其转基因烟草的分析

构建了含草甘膦抗性突变基因（aroAM12）和人工合成重组Bt抗虫基因（Bts1m）的植物表达载体pCM12_s1m。aroAM12基因的表达由CaMV35S启动子控制,Bts1m基因的表达由2E_CaMV35S启动子和Ω因子控制。通过农杆菌介导,将aroAM12和Bts1m基因转化到烟草中,转基因烟草通过在含草甘膦的MS培养基上筛选而获得。Southern blot分析表明所有经过草甘膦筛选出的转化植株都整合有aroAM12基因,约70%的转化植株同时整合有aroAM12和Bts1m基因。Northern blot、Immunodot blot分析进一步证明整合的两个基因在转录、翻译水平上均进行了表达,不同植株之间表达存在着差异。草甘膦抗性和虫试实验证明,获得的转基因烟草对草甘膦和烟青虫具有很强的抗性。     

TAIL-PCR方法快速分离Xcc致病相关基因序列

以miniTn5gfp-km转座子中nptII片段作为探针,对已获得的五株野油菜黄单胞菌野油菜黑腐病致病型（Xcc）非致病突变体进行了Southern blot分析,结果表明,这五株突变体确由mini-Tn5gfp-km转座子插入致病相关基因所致,且为单拷贝不同位点的插入。提取这五株突变体总DNA作为模板,采用改进的热不对称交错PCR （TAIL-PCR）方法从其中克隆到了各自转座子插入区侧翼序列,对这些侧翼序列进行了序列测定并将分析结果与GenBank database及Xcc全基因组序列做了比较,结果表明,五个侧翼序列所在的基因确与Xcc致病性有关。这种改进后的TAIL-PCR方法为突变体特别是转座子插入突变体中目的基因的克隆提供了一种简便高效的新方法。     

猪霍乱沙门氏菌C500株△crp△asd缺失株平衡致死载体系统的构建及鉴定

猪霍乱沙门氏菌C500株是用化学方法致弱、用于预防仔猪副伤寒的弱毒疫苗株,虽具有较好的免疫原性,但仍有一定的残余毒力。为了研制更加安全并保持C500株良好免疫原性的弱毒株,及将C500开发为适于粘膜免疫的疫苗活载体,本文构建了猪霍乱沙门氏菌C500株△crp△asd双缺失株平衡致死载体系统。首先构建含缺失320bp的crp（cAMP受体蛋白）基因与蔗糖敏感基因（sacB）的重组自杀性质粒,与C500接合转移,两步法筛选无抗性的△crp缺失株,用PCR证实基因组crp基因的缺失突变。用同样方法在crp缺失株基础上构建asd（天冬氨酸β-半乳糖脱氢酶）基因缺失株。该缺失株生长必需外源DAP（二氨基庚二酸）。进一步鉴定△crp缺失株的表型、生长特性、毒力等,结果表明△crp△asd缺失株构建成功。△crp△asd缺失株可以用来作为宿主载体平衡致死系统来高效表达外源基因,为深入研究以C500株为载体的口服多价疫苗奠定了基础。     

Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响

研究Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响。实验小鼠分为5组,每组有Smad3基因剔除小鼠（Smad3^-/-）和其同窝孪生的野生型小鼠（Smad3^+/+）各1只。小鼠的造血功能用14天形成的脾结节(CFUS14)、多系祖细胞（CFUGEMM）、粒单系祖细胞（CFUGM）、红系祖细胞（BFUE）测定及外周血象、骨髓象等实验血液学指标来确定。每组小鼠取尾血作白细胞、红细胞和血小板计数,涂片作白细胞分类计数。将一侧股骨的骨髓冲出,制成单细胞悬液,计数其中有核细胞数,测定CFU-GM、BFU-E、CFU-GEMM值。将每只小鼠的4×10⁴个骨髓有核细胞,经尾静脉注入3只8～10周经致死量射线照射的同系雌性小鼠体内,测定14天的CFUS。取一部分胸骨、肝脏、脾脏固定做病理切片,其余胸骨冲出骨髓,涂片作分类计数。结果Smad3^-/-小鼠外周血白细胞和血小板计数明显高于Smad3^+/+小鼠,红细胞数无显著差异。外周血白细胞分类结果也表明粒细胞显著增高。骨髓有核细胞数无显著差异,CFU-GM显著增高,BFU-E 无显著差异,CFU-GEMM明显减少,CFU-S显著减少。病理形态学观察发现骨髓增生极度活跃,以粒系为主,肝脾无显著差别。骨髓涂片分类表明粒系增多,粒系：红系比例增高。因此得出结论Smad3基因剔除使小鼠造血干祖细胞数目减少,而且干祖细胞分化异常,向粒系分化增多。Smad3基因对造血系统的作用与TGF-β的作用有相关性。     

单引物方法克隆盐角草orf25基因

采用单引物RTPCR扩增的方法,从新疆野生植物盐角草（Salicornia europaea）中克隆获得了1.7kb的cDNA片段,经过测序和序列分析,发现基因片段包含了orf25基因完整的读码框架。采用序列同源性分析方法,结果显示新疆盐角草orf25基因与甜菜线粒体同源性高达98%,与烟草线粒体同源性达到95%,与小麦同源性为92%,与玉米同源性为88%,表明orf25 基因在植物中是高度保守的一种基因, 同时说明野生植物盐角草中也存在与农作物相似的雄性不育相关基因,orf25 基因编码的功能性蛋白可能在影响植物雄性不育改良作物品种方面具有重要的意义。     

外源基因pheA,aroG和tyrB在苯丙氨酸合成途径中的共表达

利用基因工程技术提高了短杆菌的苯丙氨酸合成途径中关键酶活性,大幅度地增加了生物合成苯丙氨酸的产量。首先采用聚合酶链反应(PCR)从大肠杆菌的氟代苯丙氨酸抗性变异菌株基因组中扩增到与苯丙氨酸合成相关的aroG,pheA和tyrB 3个基因。其中aroG编码3-脱氧-2-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶(DS),pheA编码双功能酶蛋白-分枝酸变位酶(CM)和预苯酸脱水酶(PD),tyrB编码转氨酶(AT)。设计不同的酶切位点,利用质粒pUC118的多克隆位点,将3个基因按不同的顺序组合串联,然后插入穿梭质粒pCZ.10,导入短杆菌中表达。结果表明3个大肠杆菌基因在短杆菌中能够表达。其中以aroG-pheA-tyrB顺序串联而构建的黄色短杆菌工程菌株1311-GAB中的DS酶活力提高4.5倍,CM提高4.2倍,PD提高2.7倍,AT提高3.2倍;它的苯丙氨酸合成量提高2.35倍。     

水稻单拷贝Xa21近等转基因系的培育与抗性分析

植物转基因的表达在一定程度上受其所在宿主基因组整合位置的影响 ,通常称为转基因位置效应。利用农杆菌介导法将抗白叶枯病基因Xa21转入水稻品种明恢 63,获得带有不同转基因拷贝数的转化体。对转化体连续自交 ,并对转基因整合位点进行鉴定和筛选 ,获得了明恢63遗传背景下整合在不同染色体位点的单拷贝Xa21转基因纯合系。这些转基因系除一个单拷贝转基因整合位点外 ,在基因组水平上是等同的 ,构成了近等转基因系。经分子杂交和遗传定位验证 ,共获得明恢63遗传背景下的6个近等转基因系。对这些近等转基因系进行抗白叶枯病分析,显示出几乎相同的高抗水平。这表明整合位点对Xa21的抗性没有影响 ,不存在转基因位置效应.     

来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶基因在衣藻叶绿体中的表达

来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶是一种重要的酒精工业用酶,在植物中表达耐高温α-淀粉酶可以大大降低用植物秸秆生产酒精的成本。选择衣藻叶绿体基因组同源片段clpP-trnL-petB-chlL-rpl23-rpl2和壮观霉素抗性基因,构建了来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶基因的衣藻叶绿体表达载体P64a。通过基因枪将其导入衣藻叶绿体中,经壮观霉素抗性(100mg/L)筛选,获得了9 个抗性衣藻转化子。转化子经过抗性继代筛选后,经PCR、Southern blot 检测分析及暗培养,证实耐高温α-淀粉酶基因已整合到衣藻叶绿体基因组中并得到表达。酶活性检测表明,转基因衣藻表达产物具有耐高温α-淀粉酶活性,每克鲜重衣藻最高达77.5u。 实验结果证明在植物叶绿体中表达工业酶制剂是可行的。     

哺乳动物Bax基因在长春花细胞中的诱导表达及其对长春花生物碱合成的促进作用

Bax是哺乳动物细胞凋亡基因Bcl-2家族中的一员. 以往的研究报道表明, Bax基因可以诱发拟南芥等模式植物的超敏反应 (hypersensitive reactions, HR). 为了考查Bax基因对药用植物细胞次生代谢产物合成的影响, 我们构建了长春花雌二醇诱导型Bax基因工程细胞系. 实验结果表明, 转基因长春花细胞中Bax基因的表达水平对β-雌二醇浓度呈现明显的依赖性, 说明雌二醇诱导型启动子可以有效控制转基因长春花细胞中Bax基因的表达. 在30 μmol/L β-雌二醇处理下, 转基因长春花细胞中的长春花碱和总生物碱含量分别比野生型细胞高5. 0和5. 5倍, 表明哺乳动物Bax基因对长春花细胞中生物碱的合成具有促进作用. Northern blotting和Western blotting检测结果表明, Bax基因可以提高转基因长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径关键酶基因Tdc和Str的转录水平, 并且促进细胞中防御相关蛋白PR1的积累, 说明Bax基因可以诱发长春花细胞的防御反应, 激活细胞中萜类吲哚碱生物合成途径, 从而提高长春花生物碱的合成代谢流量. 研究结果表明, 哺乳动物Bax基因可以从细胞水平上促进植物次生产物的合成, 为植物细胞次生代谢产物合成的分子调控提供了一种新的策略.     

来源于Aspergillus candidus的乳糖酶基因的克隆及序列分析

从一株产乳糖酶的亮白曲霉(Aspergillus candidus)中克隆到了乳糖酶基因组DNA及cDNA序列(EMBL ACCESSION No. AJ431643),序列分析表明,乳糖酶基因组DNA序列长3458bp,其中含有8个内含子,cDNA编码区长3015bp,共编码1005个氨基酸,前19个氨基酸为信号肽序列,氨基酸序列中共含有11个潜在的糖基化位点。将此基因与不同来源的乳糖酶基因序列进行比较发现,该基因与绝大多数乳糖酶基因同源性较低。虽与米曲霉ATCC 20423的乳糖酶序列同源性较高,但其在酶学性质上更优于后者,亮白曲霉的乳糖酶基因可能是一个具有更广阔的生产应用前景的新基因。      

利用重组Pichia pastoris生产腺苷甲硫氨酸

为改造甲醇利用型酵母Pichia pastoris来生产腺苷甲硫氨酸（SAM,S-adenosylL-methionine）,我们将一个带有SAM合成酶基因的胞内表达质粒转化入Pichia pastoris菌株GS115,经过G418抗性筛选得到一株有两个基因拷贝的转化子。该菌在含有甲醇和甲硫氨酸的培养基中生长5d后,其细胞内的SAM的产量比原始菌株提高了30余倍。对该菌生产SAM的培养基中的碳源与氮源进行了优化,结果显示碳源的控制对该菌SAM产量的影响很大。在试管水平,该菌在含有0.75％的L-methionine并且碳源和有机氮源经过一定程度优化的培养基中,生长6d后SAM产量达到1.58g/L。     

农杆菌介导的苏云金杆菌抗虫基因cryIA(b)和cryIA(c)在水稻中的遗传转化及蛋白表达

通过农杆菌介导法用含有抗潮霉素和GUS基因的双元载体将杀虫结晶蛋白基因cryIA(b)和cryIA(c)导入到籼、粳稻幼穗愈伤组织中,然后经过在含有不同浓度潮霉素的培养基上进行数次筛选,获得一批Bt转基因株。经PCR、Southern杂交及Western印迹分析证实此二基因已整合进水稻中,饲虫试验结果表明,转基因株具有100%杀虫率。     

转基因水稻中转录水平cry1Ab 基因的沉默及其阶段复活

以田间环境释放条件下农杆菌介导法转化而成的转cry1Ab 基因水稻为研究对象, 利用GUS组织化学染色法、Western杂交技术, 在不抗虫转基因中8215株系后代中筛选到一个无cry1Ab 蛋白表达产物株系. 分子杂交结果证实, 转基因cry1Ab 在中8215株系后代中发生了转录水平沉默, 整合过程中基因重排使两个拷贝的ubiquitin启动子同时插入到水稻基因组中. 甲基化分析证实ubiquitin启动子区域发生了甲基化, 从而导致cry1Ab基因沉默. 利用去甲基化试剂5-氮胞苷处理转基因沉默水稻种子, 并在苗期、分蘖期、孕穗期、灌浆期及成熟期检测了其对沉默基因的复活效应, 结果表明：5-氮胞苷处理使沉默的cry1Ab 基因在灌浆期恢复表达活性, 复活率约为8%~30%, 且以低浓度(45 mg/L处理1, 2 d)处理的复活率及恢复表达水平较高, 复活基因表达的cry1Ab 蛋白最高可达可溶性总蛋白的0.147%.     

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种8004菌株wxcA基因与EPS的产量有关

在以前的工作中,采用转座子Tn5gusA5对野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xcc) 8004菌株进行诱变,获得一批胞外多糖(EPS)合成减少的突变体,对这些突变体的Tn5gusA5的插入位点进行分析后,发现有两株突变体是wxcA基因不同插入位点的突变体。以前认为wxcA基因与脂多糖(LPS)的O抗原合成有关而与EPS的合成无关。为明确wxcA基因的功能,对8004菌株的wxcA基因进行缺失,获得的ΔwxcA突变体的EPS产量与野生型菌株相比,减少了50%,并且一段PCR合成的包含wxcA基因的DNA片段能反式互补ΔwxcA突变体,恢复突变体的EPS产量。这证实了8004菌株的wxcA基因与EPS的合成产量有关。     

DNA错配修复基因mutS的高效表达及表达产物活性鉴定

将DNA错配修复基因mutS（2.56kb）克隆于分泌型原核表达载体pET32a（+）上,以N端融合6个组氨酸的形式在E.coliAD494(DE3) 中进行了IPTG诱导表达。SDSPAGE分析证实有一与预期分子量相应的诱导表达条带,其表达量占全菌蛋白质的35％左右,且表达蛋白以可溶形式存在。利用固定化金属离子（Ni²⁺）配体亲和层析柱纯化目的蛋白,其纯度为90％以上。与含有错配碱基DNA双链的结合反应证明该蛋白具有特异性识别、结合含有错配碱基DNA双链的生物活性。