西瓜GGPS基因果实特异性表达载体构建与遗传转化

[目的]将牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPS)基因转化西瓜。[方法]利用RT-PCR技术克隆西瓜果实GGPS基因CDS区;构建由果实特异性启动子AGPL1调控GGPS基因、以nptⅡ为筛选标记基因的植物表达载体,并转入农杆菌EHA105;通过农杆菌介导法对西瓜品种"红一号"进行遗传转化。[结果]经过卡那霉素筛选和PCR初步鉴定,获得4株转基因阳性植株。[结论]构建了GGPS基因果实特异性表达载体,并将其转入西瓜品种"红一号"中,转化效率为0.13%。     

单子叶植物RNA干扰和过表达Gateway载体的构建

基因枪和农杆菌介导的遗传转化是目前常用的两种单子叶植物遗传转化方法。载体的发展和改良是提高植物遗传转化效率的重要基础,RNA干扰载体和过表达载体是目前通过遗传转化研究植物基因功能的主要工具。Gateway克隆技术是一种基于lambda噬菌体特异位点重组特性的通用克隆技术,该技术可以将大批目的基因方便、快捷地连接到受体载体上。本文利用Gateway技术结合传统酶切、连接方法,构建了适用于单子叶植物基因枪和农杆菌转化的RNA干扰Gateway载体pAHC-PSK-RNAi、pClean-G185-RNAi和过表达Gateway载体pAHC-PSK-OE和pClean-G185-OE,为利用基因枪和农杆菌介导的遗传转化,在小麦和水稻等单子叶植物中进行规模化基因功能研究奠定了基础。     

利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法.通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm.载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA.利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59.2%.对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19.5%的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ.这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物.研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与 bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20.0%～47.4%,低于使用双T-DNA转化的共转化频率.     

根癌农杆菌介导的增强型绿色荧光蛋白基因在淡紫拟青霉中的转化

为了实现增强型绿色荧光蛋白基因 (egfp) 在生防真菌淡紫拟青霉9410菌株中的转化,借助中间质粒pcDNA3.1(-) 构建nptⅡ-egfp融合基因的表达载体pUPNGT,然后采用根癌农杆菌介导的转化法将egfp基因转化到淡紫拟青霉9410菌株中。PCR检测和Southern blotting分析结果表明,egfp基因以单拷贝形式整合到淡紫拟青霉9410的基因组中。荧光显微镜观察结果显示,转化子在488 nm下能产生绿色荧光。这些结果说明egfp基因已成功转化至淡紫拟青霉9410菌株并获得表达。这些工作可为淡紫拟青霉在不同条件下的防效评价、环境安全评价等提供新的途径和方法。     

M yb28基因表达载体的构建及拟南芥转化

利用通过RT-PCR扩增到的M yb28(GenBank注册号:HQ270468)基因分别构建正义和反义植物表达载体,采用冻融法转入农杆菌LBA4404菌株,通过花序浸泡法对Myb28基因缺失的拟南芥进行了遗传转化,经RT-PCR和酶切鉴定,结果表明Myb28正义和反义真核表达载体构建成功,经基因组PCR鉴定表明正义表达载体已成功整合到拟南芥基因组中。     

农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化

【目的】将农杆菌介导的转化应用于重要的工厂化栽培食用菌斑玉蕈中,建立稳定的农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化技术。【方法】将构建的双元载体pYN6982转入农杆菌LBA4404菌株中,以斑玉蕈SIEF3133菌株打碎的双核菌丝为受体材料,利用根癌农杆菌介导的转化方法进行斑玉蕈转化试验。【结果】经潮霉素抗性筛选、PCR鉴定以及有丝分裂稳定性试验验证,表明潮霉素磷酸转移酶基因(hph)已经整合到斑玉蕈的基因组中;转基因斑玉蕈菌丝在荧光显微镜下可以观测到绿色荧光,表明增强型绿色荧光蛋白基因(egfp)已经在转基因斑玉蕈菌株中获得了表达;通过PCR检测,随机挑选的8个转基因斑玉蕈菌株中有2个可以扩增出载体转移DNA(T-DNA)边界重复序列外的卡那霉素基因(kan)序列。【结论】获得了稳定遗传和表达的斑玉蕈转基因菌株,建立了农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化方法。农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化中,存在载体T-DNA边界重复序列之外的DNA序列转移到转基因斑玉蕈中的现象,有待进一步研究。     

枸杞转基因植株的再生

本文报道一个快速简便的枸杞转化再生系统。宁夏枸杞的幼茎外植体,能被含非致瘤性Ti质粒载体的根癌农杆菌感染。在该载体双向启动子的一端连有一个npt—Ⅱ基因(新霉素磷。酸转移酶Ⅱ基因)以供选择卡那霉素抗性的转化植物细胞。把选择诱导培养基上形成的愈伤组织转到选择分化培养基后能很快分化出芽点,继而长成完整的小植株。对再生植株的NPT—Ⅱ酶活性检测及DNA分子杂交表明;外源基因已整合到枸杞细胞的核基因组上,并能在植株水平表达出相应的性状。     

利用双T-DNA载体系统培育无选择标记转基因烟草

建立了一种利用双T-DNA载体培育无选择标记转基因植物的方法。通过体外重组构建了双T-DNA双元载体pDLBRBbarm。载体中,选择标记nptⅡ基因和另一代表外源基因的bar基因分别位于2个独立的T-DNA。利用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),在获得的转化植株中,同时整合有nptⅡ基因和bar基因的频率为59．2％。对4个同时整合有nptⅡ和bar基因植株自交获得的T1代株系进行检测分析,发现在3个T1代株系2个T-DNA可以发生分离,其中约19．5％的转基因T1代植株中只存在bar基因而不带选择标记nptⅡ。这一结果说明双T-DNA载体系统能有效地用于培育无选择标记的转基因植物。研究还利用位于2个不同载体上的nptⅡ基因与bar基因通过农杆菌介导共转化烟草,获得共转化植株的频率为20．0％～47．4％,低于使用双T-DNA转化的共转化频率。     

三个方便实用的植物表达载体构建与验证

为满足植物功能基因组学研究及转基因安全性需要,本研究根据一些国内外引进或商业化的植物表达载体及其相关元件,构建了3个适合于植物,尤其是单子叶植物转化的表达载体,即p AH006、p WMB022和p WMB025。p AH006载体包含由玉米泛素ubi启动子调控的GUS基因和bar基因的完整T-DNA区域,此区段能够被酶切回收,可用于单子叶植物农杆菌介导转化效率评价及基因枪介导线状DNA转化效果研究;p WMB022载体携带由双35S启动子调控的玉米色素基因Lc和C1,可用作基因枪介导的共转化筛选标记,直观筛选含目标基因转基因材料;p WMB025载体携带由ubi启动子调控的、商业化转基因植物中广泛利用的EPSPS基因,可用于禾谷类作物农杆菌或基因枪介导的遗传转化,载体多克隆位点可通过酶切方式更换目标基因。酶切鉴定结合农杆菌或基因枪介导的小麦幼胚愈伤组织或叶片转化验证此3个载体表明,载体构建正确,其标记基因、可视化基因和报告基因均能正常表达。这3个载体的构建对于小麦等植物转化效率提升、安全型转基因作物获得和植物功能基因组学研究等具有重要意义。     

隐地蛋白(cryptogein)基因定点突变及其广谱抗病烟草转化植株的获得

用PCR法从隐地疫霉 (Phytophthoracryptogea)基因组DNA中克隆了cryptogein(Cry)基因。将Cry基因的 13位赖氨酸 (K)突变成缬氨酸 (V) ,获突变基因CryK13V ,并将其构建于CaMV35S启动子控制的植物表达载体上。通过农杆菌介导的叶盘转化法转入烟草 ,经卡那霉素抗性筛选获 33株再生植株 ,PCR检测和Southern杂交分析表明CryK13V基因已整合到烟草基因组中。接种试验结果表明 ,转基因烟草植株对黑胫病菌、赤星病菌和野火病菌等的抗性均有提高。Northern杂交分析表明 ,微弱的CryK13V基因在转化植株中的表达就足以激活PR1和OPBP1等防卫反应相关基因的表达 ,而且表达丰度与转基因植株的抗病性有着一定的正相关性。研究结果还表明 ,隐地蛋白13位上的赖氨酸在诱导细胞死亡中起着关键的作用。     

马铃薯遗传转化体系的优化及玉米淀粉分支酶基因SBEⅡb的导入

以马铃薯脱毒试管苗茎段为转化受体材料,建立并优化了农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系。通过农杆菌介导法将玉米淀粉分支酶基因(Starch branching enzyme b,SBEⅡb)的过表达载体转化马铃薯,接种762个茎段,共获得35株抗性植株。经PCR检测获得了4株转基因阳性植株;对转基因植株进一步进行GUS活性组织化学染色,发现转基因植株的茎段与试管薯均被染上蓝色,表明外源SBEⅡb基因已整合到马铃薯基因组,且正常表达。     

Optimization of genetic transformation system of potato and introduction of maize starch branching enzyme gene SBEⅡb into potatoFAN

以马铃薯脱毒试管苗茎段为转化受体材料,建立并优化了农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系.通过农杆菌介导法将玉米淀粉分支酶基因(Starch branching enzyme b,SBEⅡb)的过表达载体转化马铃薯,接种762个茎段,共获得35株抗性植株.经PCR检测获得了4株转基因阳性植株;对转基因植株进一步进行GUS活性组织化学染色,发现转基因植株的茎段与试管薯均被染上蓝色,表明外源SBEⅡb基因已整合到马铃薯基因组,且正常表达.     

用单性结实基因2A11-iaaM转化罗汉果的研究

为了实现罗汉果生产中免除人工授粉和果实无籽化,该研究利用pBI121-Gus构建果实特异启动子2A11与生长素合成相关基因iaaM的嵌合基因(2A11-iaaM)过量表达载体,以罗汉果雌株叶盘为材料,采用农杆菌介导法建立罗汉果高效遗传转化体系,转化和创制单性结实罗汉果种质,通过基因特异引物对的PCR扩增,初步检测出转基因阳性植株,将之移栽大田,观察转基因植株的单性结实性的表现。结果表明:构建罗汉果单性结实性相关的pBAI-Gus植物双元表达载体获得成功;建立了农杆菌介导的罗汉果叶盘遗传转化优化体系,即农杆菌菌液OD_(600)值为0.3～0.5,侵染10 min,最优选择培养基为MS+TDZ 0.7 mg·L~(-1)+IBA 0.5 mg·L~(-1)+Kan 5 mg·L~(-1)+Cef 300 mg·L~(-1);经PCR鉴定共获得4株转基因阳性雌株;将阳性植株扩繁后移栽田间,经田间调查发现,24株阳性扩繁植株中有5株正常开花,占总植株数的20.8%,且其子房未经人工授粉发育成幼果,表现单性结实性。在载体构建和农杆菌介导的罗汉果遗传转化体系优化的基础上,将外源单性结实相关嵌合基因整合进罗汉果基因组并得到表达,为后续研究单性结实罗汉果的遗传生理,创制转基因罗汉果单性结实新种质,以及克服其产业化中需要人工授粉和无籽化提供了理论和应用基础。     

农杆菌介导的苜蓿次级体细胞胚的遗传转化

采用农杆菌菌株GV3101感染子叶期苜蓿体细胞胚来研究苜蓿次级体细胞胚的遗传转化方法。农杆菌菌株GV3101双相载体pCAMBIA2301,此双相载体具有gus报告基因和nptⅡ抗卡那霉素筛选基因。感染的子叶期苜蓿体细胞在75 mg/L卡那霉素筛选压下,经过一系列诱导培养,最终获得转基因植株。然后,通过GUS组织化学定位分析来检测转基因植株不同器官中的GUS表达,并进一步通过PCR和Southern杂交确定转基因的稳定整合和转化率。结果表明转基因植株不同器官均有GUS表达,整合的nptⅡ基因的拷贝数是1~4,获得的转基因植株的转化率是65.82%。     

金花茶查尔酮合成酶基因CnCHS的克隆及遗传转化研究

根据已发表的金花茶查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因(CnCHS)序列设计全长扩增引物,以金花茶花瓣总cDNA为模板进行PCR扩增,成功获得了该基因cDNA全长。将扩增所得全长产物连接PMD18-T载体后转化大肠杆菌E.coli DH5α,提取质粒后经酶切、测序鉴定后,将其与双元表达载体pCAMBIA1300连接,成功构建了CnCHS基因的正义表达载体pCAM-CnCHS。将该重组表达载体转化农杆菌EHA105后,利用农杆菌介导法将CnCHS基因转入烟草,获得转基因烟草18株。利用PCR法及Southern blotting对所获得的转基因植株进行鉴定,结果显示CnCHS基因成功整合到烟草基因组中,阳性率达67%,并获得了单拷贝转基因植株。这些结果表明本研究成功构建了金花茶CnCHS基因对烟草的遗传转化体系,为深入研究CnCHS基因的功能及其对花色的调控效应奠定了基础。     

根癌农杆菌介导的乙肝表面抗原基因对烟草的转化

构建了植物表达载体pBRSAg,该载体具有完整的植物表达元件,CaMV35S启动子、农杆菌T-DNA左右边界、植物报告基因gus和植物选择标记基因hpt,适用于农杆菌的转化;通过冻融法将重组质粒pBRSAg转入根癌农杆菌LBA4404中,利用农杆菌介导法转化烟草叶盘,经筛选培养获得烟草植株。抗性植株经GUS染色和PCR检测为阳性,初步表明乙肝表面抗原基因在烟草中得到表达。     

根癌农杆菌介导的高羊茅遗传转化研究

采用携带卡那霉素抗性基因nptⅡ和Na^ ／H^ 反向运输AtNHX1基因的表达载体pROK2／AtNHX1(带有35S启动子)和pROK2U／AtNHX1(带有ubi1启动子)的根癌农杆菌AGL1和GV3101,对4个品种高羊茅下胚轴来源的胚性愈伤组织进行了遗传转化。胚性愈伤组织经根癌农杆菌感染和共培养后,用50～150mg／L巴龙霉素筛选抗性愈伤组织,获得1126棵再生植株,用10～20mg／L卡那霉素进一步筛选再生植株,总共得到525棵绿色抗性植株。抗性植株的总DNA用AtNHX1基因的特异引物进行PCR检测,其中21棵为PCR阳性,最高转化频率为1．77％。Southern杂交结果证实,外源基因以低拷贝整合到高羊茅的基因组中,实验发现,在不同品种之间转化效率有所差异。     

转WMV-2 CP基因黄瓜植株的再生

以黄瓜无菌苗子叶切段为外植体 ,通过叶盘转化法与根瘤农杆菌进行共培养建立了黄瓜的转基因系统。农杆菌菌株为LBA44 0 4,内含双元载体pBPMWMV。该质粒载体带有一个npt Ⅱ基因 (筛选具有卡那霉素抗性的植株 )和一个WMV 2CP基因。抗卡那霉素 (Kanr)的黄瓜植株经DNA分子点杂交、PCR检测以及Southernblot证实 ,外源的WMV 2CP基因确实已导入黄瓜细胞且能稳定地遗传到子一代。对WMV 2CP基因在子一代的分离进行了统计。获得的转基因子一代植株对WMV 2表现出较强的抗性 ,可以延迟发病时间 ,减轻发病程度     

四价抗马铃薯病毒植物表达载体构建及其对烟草的转化

该研究为了培育兼抗4种病毒的马铃薯品种,采用RT-PCR技术对PVX、PVS、PVY和PLRV的外壳蛋白(CP)基因进行克隆与分析,获得了大小分别为670、800、700、600 bp的CP基因序列,将获得的CP基因序列与NCBI中已报道的序列进行比对分析,其同源性都在96%以上。根据所克隆的CP基因对靶标片段进行筛选,获得了大小约300 bp的靶标片段PVX-rh、PVS-rh、PVY-rh和PLRV-rh,同时利用Overlap-PCR技术将4种病毒的靶标片段进行拼接,得到了长度约为1 200 bp的融合片段XSYV-rh,与预期目标片段XSYV-yxz的相似性达100%。利用DNA重组技术将融合片段XSYV-rh克隆到p GM-T载体上构建成克隆载体p GM-T-XSYVrh,用SpeⅠ和SacⅠ对克隆载体p GM-T-XSYV-rh和植物表达载体p ART27进行同步双酶切,用T4 DNA连接酶将XSYV-rh片段连接到载体p ART27上,成功构建了同时含4种病毒CP基因片段的植物表达载体p ART27-XSYV-rh。采用直接转化法将植物表达载体导入根癌农杆菌LBA4404中,并利用农杆菌介导法对烟草品种T12试管苗进行遗传转化,转化后的烟草植株经PCR检测,有40株转化植株可扩增出目的条带,表明XSYVrh融合基因已成功转入烟草基因组中。     

利用柱花草为受体表达口蹄疫病毒外壳蛋白VP1的研究

将口蹄疫病毒外壳蛋白VP1基因克隆到植物表达载体pBI121,并转化到根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)菌株LBA4404中,采用叶盘转化法转化柱花草(Stylosanthesspp.)栽培品种热研二号柱花草(S.guianensiscv.ReyanⅡ),获得了转基因植株,经PCR、PCR-Southern blot和Southern blot分析表明VP1基因已整合到转基因柱花草植株的核基因组中。经RT-PCR、Northern blot分析表明VP1基因已在转基因柱花草中获得转录。