AtNHX5基因过量表达对拟南芥耐盐性的影响

为了研究AtNHX5基因在植物耐盐中的作用,构建了植物过量表达载体pROKⅡ-AtNHX5,并转化拟南芥。结果显示:(1)RT-PCR检测表明,转基因拟南芥中AtNHX5基因的表达大幅提高。(2)对转基因纯合株系进行耐盐性分析显示,AtNHX5过量表达提高了植株在种子萌发和苗期的耐盐性。(3)转基因植株在盐处理下的干重、鲜重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。在200mmol/L NaCl处理下,以转基因株系a1-4为例,其地上部分单株鲜重、单株干重、K+含量分别是野生型的1.27、1.54、1.16倍,较野生型显著升高。研究表明,过量表达AtNHX5基因促进了盐胁迫下转基因植株对K+的吸收,转基因拟南芥的耐盐性明显提高。     

过量表达大叶补血草LgNHX1基因对拟南芥耐盐性的影响

利用植物表达载体pCAMBIA1301和农杆菌GV3101将LgNHX1(全长1 656 bp)基因在拟南芥中过量表达.在含30 mg/L潮霉素的培养基上筛选获得LgNHX1的纯合转化子,并对其进行了分子鉴定和耐盐性分析.结果显示,经PCR和RT-PCR鉴定,野生型植株(对照)没有出现扩增条带,而转基因株系有相应的扩增条带,表明LgNHX1的确已经整合到拟南芥的基因组中,并已正常转录.在不同盐浓度处理下,转基因株系生长情况好于野生型对照;转基因植株地上部分和根的干重、鲜重相对高于野生型对照,但差异没有达到显著水平;当盐浓度达到150-200 mmol/L时,两个特基因株系的Na+含量显著高于野生型,K+含量极显著高于野生型.以上结果表明,过量表达LgNHX1基因可能增强了拟南芥将Na+区隔化至液泡的能力,提高了转基因拟南芥的耐盐能力.     

TaNHX2基因植物表达载体的构建及在拟南芥中的功能分析

将TaNHX2基因重组于质粒pBIN438的CaMV 35S启动子下游,构建含TaNHX2基因的植物双元表达载体pBIN438-TaNHX2。采用根癌农杆菌介导的真空渗透法转化拟南芥,得到T0代转基因拟南芥种子。经含Kan的平板筛选及PCR鉴定,获得54株阳性植株,选取生长一致的转基因阳性植株进行耐盐、耐旱分析,结果表明TaNHX2能够提高转基因植株的耐盐性和耐旱性。     

转甜瓜CmSAMDC基因拟南芥的获得及其耐盐性研究

该研究以哥伦比亚生态型野生拟南芥为材料,将甜瓜CmSAMDC基因构建到植物双元表达载体pCAMBIA1304上,采用农杆菌介导法转入拟南芥,在含有50mg/L潮霉素(Hyg)MS固体培养基上筛选转基因后代,并利用T3代转基因幼苗进行耐盐性分析。结果显示:(1)成功构建了植物超表达载体35S∷CmSAMDC,并经农杆菌介导法转化拟南芥,潮霉素抗性筛选后获得了转CmSAMDC基因拟南芥T3代植株。(2)转CmSAMDC基因拟南芥T3代幼苗在含100、150、200mmol/L NaCl培养基中,侧根长势比野生型植株更为健壮;在200mmol/L NaCl浇灌处理后,转CmSAMDC基因T3代植株仍能维持正常生长,而野生型植株的生长明显受到抑制;在400mmol/L NaCl浇灌处理后16d,野生型植株逐渐死亡,而转基因植株仍能继续存活;对盐胁迫后植株的脂质过氧化程度(MDA)测定显示,野生型植株MDA水平较转基因植株上升更为明显。研究表明,过表达甜瓜CmSAMDC基因增强了转基因拟南芥的耐盐性。     

秋茄KcRD22基因的克隆与功能分析

本文以用200 mmol/L NaCl处理24 h后的秋茄幼苗为材料提取秋茄叶片总RNA,利用RT-PCR方法克隆获得KcRD22基因的全长cDNA,通过构建pCAMBIA-2300-KcRD22过表达载体,利用农杆菌侵染的方式获得过表达KcRD22的烟草转基因株系,并对转基因株系的耐盐性做出初步分析.实验结果显示:KcRD22基因的ORF长1 131 bp,编码1个等电点为9.07、分子量为39.8 kD、由375个氨基酸组成的蛋白.PCR及RT-PCR鉴定结果表明,KcRD22基因已经分别整合到8株烟草的染色体中,并在两个株系中获得表达.对转基因烟草进行光合作用测定,结果显示100 mmol/L NaCl处理显著降低了野生型烟草的净光合速率,而转基因植株叶片的光合作用受到的影响较小.盐浓度达到200 mmol/L时,转基因植株及野生型烟草净光合速率都明显降低,但盐胁迫解除后,转基因烟草光合作用的恢复情况明显好于野生型烟草,说明KcRD22的过表达提高了烟草的抗盐性.本文初步确定了KcRD22基因对植物耐盐性的贡献,这为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的功能奠定了良好基础.     

4种白蜡的耐盐性响应特征与综合评价

以1年半生绒毛白蜡、美国红梣、美国白梣和中国白蜡实生苗为材料,进行为期28 d 的水培试验,通过测定4 种NaCl 浓度(0、40、80、120 mmol/L)处理下其形态、生长量、膜透性、抗氧化酶系统、叶绿素含量以及光合参数等指标的变化特征,并通过相关分析、主成分分析和隶属函数法对4种白蜡进行了综合耐盐性分析与评价,以明确盐胁迫条件下4种白蜡植物的生理响应特征及其耐盐性差异,为盐碱地绿化树种筛选提供科学依据。结果表明：(1)盐胁迫条件下,4种植物形态特征受到不同程度影响,相对株高生长量都受到抑制;叶片膜透性和丙二醛含量 随盐浓度的增加而增加,而叶绿素含量随盐浓度的增加而减少。(2)不同盐浓度处理下,4个白蜡植物叶片过氧化物酶活性呈先上升后下降的变化趋势,其峰值出现在40或80 mmol·L^-1NaCl,超氧化物歧化酶活性变化规律不完全相同; 随着NaCl浓度的增加,4种白蜡树种叶片的平均净光合速率都呈现下降的趋势,但绒毛白蜡升降趋势较平缓,胞间CO₂浓度、气孔导度和蒸腾速率变化没有明显的规律性。(3)耐盐性综合评价结果显示,4种白蜡树种的耐盐性大小为绒毛白蜡＞ 美国白梣＞ 美国红梣＞中国白蜡,这与盐害形态症状表现的结果排序相一致。研究发现,4种白蜡树种在盐胁迫下的生长、生理响应明显不同,耐盐性存在明显差异;绒毛白蜡和美国白梣在盐胁迫下的抗氧化酶活性更强,光合能力和生长受到的影响更小,具有更优异的耐盐能力,可优先作为中国沿海地区盐碱地造林绿化树种或抗逆育种的主要试验材料。     

ptc-miR801人工microRNA表达载体构建及功能初步研究

在构建盐胁迫下青杨microRNA文库中发现了ptc-miR801,为探索植物在盐胁迫条件下ptc-miR801参与胁迫应答的机制,本实验构建了植物表达载体pCAM2300-ami801,经根癌农杆菌EHA105介导、花序侵染法获得拟南芥转基因植株。RT-PCR半定量结果显示ptc-miR801可以在转基因拟南芥中超表达且NaCl胁迫下ptc-miRNA801转基因植株种子萌发率和根长显著高于野生型,说明ptc-miR801超表达增强了转基因拟南芥耐盐性。该试验为进一步研究miR801在杨树胁迫应答机制中的作用奠定基础。     

CMO与BADH双基因表达载体构建及在烟草中的表达

本研究的目的是将甜菜碱合成关键酶CMO与BADH基因构建到同一表达载体中,利用转基因方法将该表达载体导入植物体内,完善植物体内的甜菜碱合成途径,提高植物的抗旱性和耐盐性。以pC1303质粒为基础,构建了均由35S启动子驱动的CMO基因和BADH基因的植物双基因表达载体pC35SC35SB1303。利用冻融法将其导入农杆菌LBA4404中,通过农杆菌介导法分别将CMO基因、BADH基因以及该双基因表达载体导入烟草中,PCR检测和Northern杂交分析表明,外源基因已整合到受体植物基因组中并正常表达。对转基因植株及对照植株甜菜碱含量的检测结果表明,转双基因植株的甜菜碱含量明显高于转BADH基因植株、转CMO基因植株及对照植株。     

转油菜素内酯合成基因DET2烟草对NaCI胁迫的反应

通过农杆菌介导法,将含有油菜素内酯合成基因DET2的植物表达栽体pCAMBIA2301-DET2转入烟草,获得转基因烟草植株.用T1代转基因阳性株进行耐NaCl试验,结果显示,NaCl胁迫下转基因烟草、非转基因对照烟草的出苗率、幼苗鲜重、株高及根长均随NaCl浓度增加而下降.但在相同NaCl浓度下,转基因植株鲜重、株高及根长均明显高于非转基因对照烟草,并且转基因植株的丙二醛( MDA)含量低于非转基因植株,诱导蛋白基因P5CS表达高峰出现时间晚于非转基因植株.说明DET2的表达提高了烟草的耐NaCl能力.     

转LEA基因烟草的耐盐性分析

目的:验证柽柳LEA基因的功能,为通过基因工程手段培育耐盐植物提供基础资料。方法:对转LEA基因烟草当代(T0)和子一代(T1)分别进行不同浓度的NaCl胁迫处理,研究转基因烟草的耐盐性。结果:转基因烟草T0代组培苗耐受NaCl的临界浓度为230mmol/L,而对照耐受NaCl的临界浓度为130mmol/L以下;T1代幼苗耐受NaCl的临界浓度为150mmol/L,对照耐受NaCl的临界浓度为100mmol/L以下;在临界浓度转基因烟草的T0代、T1代根系发育良好,生长量明显高于非转基因对照烟草。结论:柽柳LEA基因的转化提高了烟草的耐盐性。     

转柽柳eIF1A基因烟草的耐盐性分析

目的:验证柽柳eIF1A基因的功能,为通过基因工程手段培育耐盐植物提供基础资料。方法:对转eIF1A基因的烟草和对照烟草进行不同浓度NaCl胁迫实验,测定其相对电导率、SOD活性和丙二醛含量,统计生根率、生长量和盐害程度。结果:转基因烟草的相对电导率、丙二醛含量均随盐浓度的增加而增大,但都较非转基因对照烟草低。SOD活性随着盐浓度的升高而升高,相同浓度NaCl胁迫下各转基因烟草的SOD活性均高于对照烟草的SOD活性。NaCl浓度为240mmol/L时,非转基因对照烟草不能生根,盐害指数高达67.7%;而转基因烟草均能生根,大部分转基因株系的生根率大于50%。结论:柽柳eIF1A基因的转化提高了烟草的耐盐性。     

卡那霉素在转基因芥菜中的应用

为了找出芥菜 (Brassica juncea Coss.) 遗传转化中最佳的卡那霉素(Kan)筛选浓度, 将芥菜的子叶接种于含有不同浓度Kan的分化培养基中, 当Kan浓度达到 30 mg/L时, 外植体的分化完全受到抑制。将芥菜种子播种于含有不同浓度Kan的培养基中, 当Kan浓度达到200 mg/L时, 长出的幼苗完全白化; 利用叶片涂抹方法, 将不同浓度的Kan涂抹于田间生长的植株叶片上, 当Kan浓度达到200 mg/L时, 被处理的叶片完全变白。为了对转基因芥菜后代中外源基因的分离情况进行遗传学分析, 分别用200 mg/L的Kan处理以npt-Ⅱ基因为选择标记基因的转基因芥菜的种子和转基因芥菜后代植株的叶片, 利用χ2测验分析试验结果, 4个含有单拷贝外源基因的转基因株系后代, 对Kan的抗感分离都符合3︰1的分离规律; 而2个含有双拷贝外源基因的转基因株系, 其中一个对Kan的抗感分离符合3︰1而不符合15︰1, 另一个对Kan的抗感分离既符合3︰1也符合 15︰1, 双拷贝外源基因在转基因芥菜中的整合方式有待进一步的研究。最后, 用PCR分析证实了该方法的准确性, 因此, 利用Kan对转基因芥菜后代进行筛选是可行的。     

马铃薯Y病毒衣壳蛋白基因片段长度对RNA介导抗病性的影响

在已证明转化马铃薯Y病毒(PVY)全长衣壳蛋白基因可获得高度抗病的转基因烟草、且这种抗病性为RNA介导抗病性的基础上, 克隆了马铃薯Y病毒坏死株系衣壳蛋白基因(PVY^N-CP) 3′端202 (1/4 CP), 417 (1/2 CP)和603 bp (3/4 CP)的部分基因片段(CP202, CP417和CP603), 并分别构建植物表达载体pROKⅡ-CP202, pROKⅡ-CP417和pROKⅡ-CP603. 利用农杆菌介导方法转化烟草NC89. 抗病性鉴定表明, 转化1/2 CP和3/4 CP基因片段的转基因烟草均可获得抗病程度达到免疫的植株, 而转化1/4 CP的基因片段没有获得抗病植株. 分子分析结果表明这种抗病性为RNA介导的抗病性, 是转录后基因沉默的结果. 研究表明, 能够诱发RNA介导抗病性所需的PVY-CP基因的最短有效片段长度可能介于202和417 bp之间. 这一研究结果对改进利用转录后基因沉默策略来防治植物病毒病害以及研究转录后基因沉默机制具有意义.     

谷氨酰胺合成酶基因GS1和GS2的高效表达增强转基因水稻对氮素缺乏的耐性

构建了同时含有胞质谷氨酰胺合成酶(GS1)cDNA和叶绿体谷氨酰胺合成酶(GS2)cDNA的植物表达载体p2GS,通过农杆菌介导法用它们转化了水稻品种"中花10号"的成熟胚愈伤组织,经潮霉素(Hyg)筛选培养及分化再生,获得了抗Hyg的转基因水稻植株.PCR和基因组Southern杂交分析结果证明,GS1和GS2基因均已经整合到转基因水稻的基因组内.Northern杂交实验结果证实,GS1和GS2基因在转基因水稻的转录水平上得到了有效表达.在以0.7 mmol/L的(NH4)2SO4取代了其中氮成分的MS培养基上测试植株生长量,结果表明转基因植株鲜重增长量显著高于对照,证明高效表达GS增强了转基因水稻对土壤氮素缺乏的耐性.     

过表达水稻OsAQP增强转基因拟南芥耐盐性

水稻OsAQP是实验室前期从cDNA文库中筛选的功能未知的水通道蛋白质编码基因。本文采用DNA重组技术构建其植物过表达载体,并对拟南芥进行了遗传转化,筛选获得转基因拟南芥。采用50、100、125和150 mmol/L梯度盐胁迫处理,结果显示,转基因拟南芥的发芽率、根长以及鲜重分别比对照至少高17%、40.8%和14.29%,且差异达到显著水平（P<0.05）。在正常条件下,转基因植株叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于WT;经300 mmol/L NaCl处理,转基因拟南芥叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、APX酶活性均升高,与处理前相比分别提高7.37倍、30.87倍和1.77倍,且与WT的酶活性差异达到显著水平（P<0.05）;丙二醛(MDA)含量也在处理后上升,但在转基因植株中的含量低于WT,分别是WT的0.74倍、0.68倍和0.62倍,差异同样达到显著水平（P<0.05）。本研究提示,OsAQP过表达不仅能够促进拟南芥种子萌发和根系生长,而且在盐胁迫下通过提高拟南芥内源抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度,增强了转基因植株对一定程度盐胁迫的耐受性。     

过表达VHA-c3基因拟南芥对黑暗、ABA与糖的响应

为研究液泡H+-ATPase c亚基基因(VHA-c3)在植物生长发育及非生物胁迫应答过程中的作用,构建了VHA-c3过表达载体转化拟南芥,获得过表达VHA-c3的转基因纯合体植株,采用半定量RT-PCR技术分析了转基因拟南芥中VHA-c3的表达量,然后对转基因拟南芥进行暗培养、ABA和糖处理。结果获得6个T2代株系转基因纯合体株系,其m RNA表达量均高于对照;黑暗条件下,5个VHA-c3转基因株系的根长变短;在正常光照下,3个转基因株系主根伸长和子叶的展开以及5个转基因株系的种子萌发对ABA的抑制不敏感;分别有5个和6个转基因株系的种子萌发对葡萄糖和蔗糖的抑制不敏感。推测VHA-c3可能影响根细胞的扩展,并可能参与ABA和糖介导的信号转导途径。     

白桦BpBEE2基因的遗传转化及抗逆性分析

Brassinolide Enhanced Expression2（BEE2）基因属于bHLH转录因子家族,是调控油菜素内酯信号转导的上游调控因子。本研究通过RT-PCR技术克隆BpBEE2基因的全长cDNA序列,构建植物过表达及抑制表达载体,并通过农杆菌介导法进行白桦的遗传转化,对获得的转基因株系进行生长量及盐、旱胁迫分析,结果表明：获得了长度为1 080 bp的全长cDNA序列,成功构建了该基因的过表达及抑制表达载体,并获得了过表达和抑制表达的白桦株系。BpBEE2基因过表达白桦株系的苗高高于对照株系,而抑制表达株系的苗高低于对照株系。同时发现BEE2基因对盐、旱胁迫后对植株的鲜重也产生了影响。说明BpBEE2可能参与了植物的生长发育过程,并且改善了植物的抗旱、耐盐性。     

利用CRISPR/Cas9双基因敲除系统初步解析大豆GmSnRK1.1和GmSnRK1.2对ABA及碱胁迫的响应

蔗糖非发酵相关激酶(sucrose non-fermenting related protein kinases, SnRKs)是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr蛋白激酶,在植物的生长、发育、代谢和抗逆等方面具有重要调节作用。大豆(Glycine max L.)基因组中含有4个SnRK1同源基因,其中GmSnRK1.1和GmSnRK1.2为两个主要表达基因,可能参与大豆多种抗逆途径。为解析大豆GmSnRK1.1和GmSnRK1.2对ABA及碱胁迫的响应,本研究构建了双靶点CRISPR载体定向敲除GmSnRK1.1和GmSnRK1.2基因,利用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)介导大豆遗传转化,获得双基因敲除突变体毛状根,经测序鉴定双基因突变率为48.6%;同时,利用实验室前期构建的植物超量表达载体获得超量表达GmSnRK1基因大豆毛状根。经25 μmol/L ABA处理15 d,对照组和超量表达毛状根的生长受到明显抑制,其根长与根鲜重均显著低于双基因敲除突变体毛状根;经50 mmol/L NaHCO₃处理15 d,对照组和双基因敲除突变体毛状根的生长受到明显抑制,其根长与根鲜重均显著低于超量表达毛状根。本研究建立的CRISPR/Cas9系统能够有效地对大豆进行GmSnRK1.1和GmSnRK1.2双基因敲除,基因敲除突变降低了植物对ABA的敏感性及对碱胁迫的耐性,研究结果初步说明SnRK1激酶在植物响应非生物胁迫中具有重要作用。     

大豆SbPRP3基因表达及转基因烟草非生物胁迫鉴定

为研究大豆(Glycine max L.)细胞壁脯氨酸富集蛋白基因(SbPRP3)在逆境胁迫中的作用,利用实时荧光定量PCR,对SbPRP3在高盐、干旱和低温处理下的表达情况进行检测。结果显示,SbPRP3在高盐处理下表达量升高,在干旱和低温处理下表达量先升高后降低。将SbPRP3构建到植物表达载体pRI101-AN上并转化烟草,获得阳性转基因烟草3株。对转基因烟草植株进行高盐、干旱和低温胁迫处理。结果表明,与对照相比,高盐和低温处理下转基因烟草脯氨酸积累量增加,而丙二醛产生量降低。但干旱处理后转基因烟草脯氨酸和丙二醛的含量与对照相比没有显著差异。由此推测SbPRP3可以提高转基因烟草的耐盐性和耐寒性。     

导入β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶基因的转基因可育油菜及其抗菌核病的研究

利用农杆菌转化法,将组成型表达β-1,3葡聚糖酶及几丁质酶基因的双价植物表达载体pBLGC转化优质甘蓝型油菜品种H165,并得到了抗卡那霉素(Kanamycin,Kan)的再生植株。我们对所得到的抗Kan的再生苗进行了初步分子生物学检测,结果表明,在K15(Kan15mg/L)培养基上的绿苗中有30%为PCR阳性植株,而在K25(Kan10mg/L)培养基上的绿苗有53%的阳性率。对部分PCR阳性的转基因植株进行了点杂交分析,结果均表现出较强的杂交信号,这初步说明外源基因已整合到油菜基因组中。转基因植株的活体接种油菜菌核病菌(Sclerotiniasclerotiorium)试验表明,部分转基因植株比对照显示较强抗病性。