甘草不同功能基因拷贝数多态性组合类型与叶片形态及甘草酸含量的相关性分析

目的:探讨甘草功能基因拷贝数多态性(CNV)与叶片形态特征及甘草酸含量的相关性,为筛选高品质甘草奠定基础。方法:以来自7个产地的60株甘草为实验材料,采用实时PCR对甘草中的3-羟基-3-甲基戊二酰Co A还原酶(HMGR)基因、鲨稀合成酶1(SQS1)基因和β-香树脂醇合成酶(β-AS)基因进行拷贝数测定,采用HPLC测定甘草酸含量,并考察不同功能基因CNV组合类型甘草叶片的形态特征。结果:根据实时PCR测定结果,按照3个功能基因的拷贝数,将甘草分为6种类型,即A型(β-AS+HMGR+SQS1=1+1+1)、B型(1+2+1)、C型(2+1+1)、D型(2+1+2)、E型(2+2+1)和F型(2+2+2);不同类型甘草在叶片形态特征方面存在显著性差异,A型与D型叶片的整体面积较小,而B型与E型叶片的整体面积则较大;HPLC测定结果显示B型甘草的甘草酸平均含量最高,E型甘草的甘草酸含量较高,而A型和D型的甘草酸含量则较低。结论:甘草中功能基因CNV组合类型与甘草叶片的形态特征及甘草酸含量之间存在明确的相关性,β-AS基因与SQS1基因单拷贝、HMGR基因双拷贝的甘草植株,其叶片具有最大的面积,同时其甘草酸含量最高。本研究结果可为优质甘草筛选奠定基础。     

甘草根特异性过表达HMGR基因毛状根的诱导

目的:构建甘草根特异性过表达3-羟基-3-甲基戊二酰Co A还原酶(HMGR)基因毛状根培养体系。方法:利用根特异性过表达甘草HMGR基因的植物双元表达载体,通过发根农杆菌ACCC10060介导,转化甘草外植体并诱导毛状根的形成,利用PCR法及测序法对转基因毛状根进行验证。结果:诱导得到大量生长良好的甘草根特异性过表达HMGR基因毛状根。结论:为进一步研究功能基因HMGR与甘草酸次生代谢的相关性,以及提高甘草毛状根中的甘草酸含量奠定了良好的实验基础。     

特异性过表达SQS1基因的甘草毛状根培养体系的建立

目的:建立根特异性过表达鲨烯合酶(SQS)基因的甘草毛状根培养体系。方法:构建根特异性过表达甘草SQS1基因的发根农杆菌ACCC10060工程菌;侵染甘草无菌苗胚轴,共培养48 h,以诱导毛状根的形成;多次除菌后,利用PCR法及测序法对诱导获得的甘草毛状根进行验证。结果:PCR结果显示扩增得到了长度约为730、580和1400 bp的基因片段,分别与烟草根特异性启动子TobRB7、发根农杆菌rolC基因和甘草SQS1基因长度一致;测序结果进一步确定了PCR扩增序列的正确性,从而证明了甘草根特异性过表达SQS1基因毛状根诱导成功。结论:获得了大量生长良好的特异性过表达SQS1基因的甘草毛状根,为研究功能基因SQS1与甘草酸次生代谢的相关性,及提高甘草毛状根中的甘草酸含量奠定了良好的实验基础。     

几丁质酶、葡聚糖酶与萝卜抗真菌蛋白RS-AFP2基因三价表达载体的构建及农杆菌工程菌株的重组

利用基因工程技术构建了含有几丁质酶(Chitinase,Chi．)、β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-Glucanase,Glu．)、萝卜抗真菌蛋白(Raphanus sativus-antifingal protein,Rs-AFP2)的三价植物表达载体,并通过农杆菌直接转化法将三价植物表达载体转入农杆菌EHA105,分别为GC R／pCAMBIA1300／EHA105和RC G／pCAMBIAl300／EHA105,并采用PCR、DNA dot blotting技术对其进行了鉴定分析,证明获得了阳性的重组农杆菌工程菌株。     

hBMP-3m基因在烟草中的表达

PCR扩增人骨形成蛋白-3成熟肽(hBMP-3m)cDNA,纯化后连接人pUC19质粒,构建克隆载体pUC19B3m;用EcoR Ⅰ和HindⅢ酶解pUC19B3m和pJIT163,将目的片段插入pJIT163,构建中间载体pJIT163-B3m;再构建植物表达载体pCAMBIA1300-B3m。利用冻融法将质粒pCAMBIA-hBMP3m转入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404。以烟草(Nicotiana tabacum L.)无菌苗叶盘为外植体,通过根癌农杆菌介导法进行遗传转化,获得了在含25mg／L潮霉素(Hygromycin,Hyg)的筛选培养基上再生的抗性植株,经PCR证实其中部分植株已将人骨形成蛋白-3成熟肽基因整合到烟草基因组中,Western Blot结果表明已有微量BMP表达。关键词：人骨形成蛋白-3成熟肽(hBMP-3m);烟草;根癌农杆菌介导法。     

龙牙楤木Aeβ-AS基因的表达对烟草中皂苷含量的影响

为探讨龙牙楤木(Aralia elata)三萜皂苷合成的关键酶基因β-香树素合成酶基因(Aeβ-AS)对三萜皂苷合成的影响。利用基因克隆技术对Aeβ-AS基因进行克隆,并对烟草进行遗传转化,分析转基因烟草中Aeβ-AS基因在各部位的表达差异,检测Aeβ-AS基因及上下游关键酶基因表达量和总三萜含量。结果表明:成功构建了植物过表达载体pROKⅡ-Aeβ-AS,并转入了野生型烟草,获得7个转基因株系,并在mRNA水平表达,且在叶子中的表达量要高于根和茎;在转基因烟草中,Aeβ-AS基因及其上下游的关键酶基因表达量均高于野生型,其中株系L21的NtFPS、NtSS基因的相对表达量最高,株系L30的NtSE、Aeβ-AS基因的相对表达量最高;与野生型烟草相比,转基因烟草的总三萜含量显著升高(1.1～1.6倍)。试验结果证明合成Aeβ-AS基因并在烟草中进行异源转化,可以使转基因烟草内的总三萜含量显著升高。     

绿色荧光蛋白基因导入胡萝卜愈伤组织并获得表达

目的:将绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,GFP)重组到胡萝卜愈伤组织细胞中,使其获得表达,为今后利用GFP基因作为植物报告基因提供条件。方法:通过冻融法将含有GFP基因的重组表达载体PBI1121转入到根癌农杆菌EHA105中,再利用根癌农杆菌介导的方法将GFP基因导入到胡萝卜愈伤组织细胞中,经过除菌和抗性筛选后观测转化结果。结果:荧光显微镜观测到被转化的愈伤组织在受蓝光激发后发出绿色荧光,利用PCR法扩增出约740bp的目的基因片断。结论:GFP基因在胡萝卜愈伤组织细胞中获得了表达。     

蒙古冰草MwLEA3基因植物表达载体的构建

以植物双元表达载体pCAMBIA2300为基础,设计分别带有酶切位点XbaI和PstI的一对引物,从克隆载体pGM-T-MwLEA3中扩增到目的基因MwLEA3。用XbaI和PstI双酶切该目的基因及表达载体pCAMBIA2300,回收后利用T4DNA连接酶连接,获得植物表达载体pCAM-MwLEA3。通过冻融法将所获得的植物表达载体重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404菌株中,为该基因的功能鉴定及通过农杆菌介导法将MwLEA3基因导入植物提高相关抗性奠定了基础。     

ACC合成酶基因及其反义基因对西瓜的遗传转化

以2日龄西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Mansfeld)无菌苗子叶为外植体,通过与根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)进行叶盘共培养建立了西瓜的遗传转化系统。所用根癌农杆菌中含有改建后分别携带嵌合NPTⅡ基因和番茄的ACC合成酶基因及其反义基因的质粒。外植体在MSA培养基(MS盐类、B_5维生素、1.0mg/L BA、0.2mg/L IAA)上预培养3～4d后,与根癌农杆菌共培养4d,随后转移外植体至附加100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的MSA培养基上筛选转化芽。将带芽外植体移入含有100mg/L卡那霉素、300mg/L头孢菌素的伸长培养基(MS 0.2mg/L KT)上进行芽伸长,切取2～3cm高的伸长芽移入生根培养基(1/2MS 0.1mg/L NAA)生根。Southern blot结果证明获得转基因植株,乙烯释放指标表明转入的正义和反义ACC合成酶基因得到不同程度的表达。     

葡萄白藜芦醇合成酶基因的克隆

为了构建白藜芦醇合成酶(RS)基因的克隆载体,用PCR技术从葡萄叶片总DNA中扩增出RS基因全长,然后将其重组到克隆载体中。通过酶切对重组质粒进行了鉴定和测序,结果表明,RS基因已经正确克隆至pUC19中,将重组质粒转入大肠杆菌里,使RS基因能够在大肠杆菌里保存并且大量扩增,为RS基因构建表达载体表达白藜芦醇合成酶奠定了基础。     

新一代高产甘油重组菌的构建及其初步发酵

产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes WL2002-5)是一株发酵生产甘油的工业化菌株。为进一步提高其产甘油能力,本研究利用前期研究中成功克隆的产甘油假丝酵母中甘油合成关键酶3-磷酸甘油脱氢酶基因CgGPD1,构建根癌农杆菌双元载体pCAM3300-zeocin-CgGPD1后,电击转化根癌农杆菌LBA4404,通过根癌农杆菌介导法(ATMT)转化产甘油假丝酵母,构建了产甘油假丝酵母重组菌。并从中筛选出一株酶活力和产甘油性能较好的产甘油假丝酵母重组菌株C.g-G8。以葡萄糖为底物摇瓶发酵96h后,重组菌C.g-G8的甘油产量比野生型菌株Candida glycerinogene提高18.06%,平均耗糖速率提高12.97%,平均酶活力提高27.55%。本研究成功利用ATMT法转化产甘油假丝酵母构建新一代高产甘油菌株。     

油橄榄HMGR基因家族的克隆表达及功能验证

3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR),催化3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG-Co A)生成甲羟戊酸(MVA),是MVA途径中第一个关键酶。油橄榄是一种重要的经济油料作物,其含有的萜类物质具有重要营养价值,但关于调控萜类物质代谢途径的关键基因研究较少。为研究萜类合成途径关键酶基因HMGR,本研究采用RT-PCR法克隆油橄榄HMGR基因,进行生物信息学分析及构建原核表达载体,对表达蛋白生物活性进行功能验证,并采用荧光定量PCR分析HMGR在油橄榄不同生长阶段的表达量。结果表明:克隆出油橄榄HMGR基因家族的三个基因,分别命名为Oe HMGR1、Oe HMGR2、Oe HMGR3,m RNA ORF的长度分别为1 713 bp、1 773 bp、1 737 bp,编码570、590、578个氨基酸;基因编码蛋白均有2个跨膜区及HMGR催化活性的结构域,不含信号肽;构建了原核表达载体p ET30b(+)-Oe HMGR,转入到大肠杆菌BL21中成功表达,3个重组酶蛋白分子量大小均在66.2~68.0 k D之间,分离纯化重组蛋白进行功能验证,GC-MS检测表明该蛋白具有HMGR催化活性功能;荧光定量PCR分析表明该家族基因在果实和叶片中表达量较高,而在根、茎、花中表达量较低,在开花后45 d、90 d、120 d表达量较低,但在花后165 d表达量上升至较高水平。该研究为进一步鉴定Oe HMGR的功能及油橄榄萜类物质的合成生物学研究奠定基础。     

人胱硫醚β合成酶原核表达纯化及鉴定

目的:构建人胱硫醚β合成酶(human cystathionineβ-synthase,hCBS)基因原核表达载体,在E.coli BL21(DE3)中表达,并进行纯化和酶活性检测。方法:以胰腺细胞cDNA文库为模板,采用聚合酶链式反应(PCR)扩增hCBS基因蛋白编码区的全序列,克隆入原核表达载体pET32a(+),构建重组质粒pET32a(+)-hCBS。经限制性内切酶双酶切及DNA序列分析鉴定目的基因后与人CBS基因(基因bank号:BT007154.1)完全一致,转入E.coli BL21(DE3)中,由IPTG诱导表达融合蛋白。结果:经SDS-PAGE、Western blot分析,证明诱导表达的蛋白为重组人CBS(rhCBS)。再由Ni-NTA树脂亲和层析,并脱盐冷冻干燥后获得重组rhCBS(约19 mg/L培养物),并测得其比活力约为57 kU/g。结论:成功地表达纯化出具有功能活性的重组蛋白rhCBS,为进一步研究该酶的相互作用蛋白以及其在生物学和临床科学的作用奠定了基础。     

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。     

长喙田菁植物螯合肽合成酶基因在烟草中的表达

以pHANNIBAL及pART27为基础,构建了CaMV35S启动子驱动的长喙田菁(Sesbania rostrata)植物螯合肽合成酶SrPCS1基因植物超量表达载体pAM22,采用电击转化方法将pAM22导入根癌农杆菌EHA105,并用该菌株对烟草进行了转化,通过抗生素筛选、PCR及Northern-blotting检测了目的基因的表达水平,并用ClustalW对SrPCS1进行了进化分析.结果表明:SrPCS1编码233个氨基酸与豆科植物PCSs的同源性较高;得到27株抗性植株,23株PCR阳性植株,Northern-blotting证明得到了超量表达该基因的烟草14株,但基因的表达水平不同.     

14-3-3θ基因过表达载体的构建及其过表达乳腺癌细胞株的建立

目的:为进一步研究14-3-3θ基因对乳腺癌生物学行为的影响,构建14-3-3θ基因真核细胞过表达重组载体并建立其过表达的乳腺癌细胞株。方法:合成的14-3-3θ基因重组在p ENTR 3C DUAL载体中,课题组采用DNA重组技术将14-3-3θ基因剪切分离后,插入真核表达质粒载体pc DNA4.0中,重组得到真核过表达载体pc DNA4.0-14-3-3θ,并用其转染293T细胞后用western blot进行验证,将经过验证的真核过表达载体pc DNA4.0-14-3-3θ转染乳腺癌细胞后用zeocin筛选,筛选出的乳腺癌细胞经过western-blot和PCR验证确为稳定过表达14-3-3θ的乳腺癌细胞。结果:成功构建14-3-3θ基因过表达真核载体并建立其过表达乳腺癌细胞株,揭示14-3-3θ基因可能在乳腺癌的早期诊断和预后预测中具有重要作用。     

日本血吸虫重组Bb(pGEX-Sj14-3-3-Sj32)疫苗的构建及其表达

目的构建和鉴定日本血吸虫重组Bb(pGEX-Sj14-3-3-Sj32)疫苗,并研究日本血吸虫Sj14-3-3-Sj32融合基因在两歧双歧杆菌中的表达情况。方法将重组质粒pGEX-Sj14-3-3-Sj32电转化至两歧双歧杆菌中,构建重组Bb(pGEX-Sj14-3-3-Sj32)疫苗,用异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导表达,表达产物用SDS-PAGE和Western blot进行分析鉴定。结果酶切、PCR证实重组质粒pGEX-Sj14-3-3-Sj32成功转入两歧双歧杆菌中,SDS-PAGE分析显示,诱导表达产物为相对分子质量(Mr)约73kDa的重组蛋白,与预期结果相符,表达的蛋白占菌体总蛋白的8.2%。Western blot显示日本血吸虫感染的兔血清可识别所表达的重组蛋白。结论成功构建日本血吸虫重组Bb(pGEX-Sj14-3-3-Sj32)疫苗,双歧杆菌可表达具有特异的抗原性的Sj14-3-3-Sj32重组蛋白。     

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。     

大白菜抗软腐病基因BrWRKY33植物表达载体的构建

利用农杆菌侵染法获得抗软腐病转BrWRKY33基因大白菜,首先要构建植物表达载体。本实验根据BrWRKY33基因的序列及pROK2表达载体的酶切位点设计引物(FN/RN),获得BrWRKY33基因,然后将该基因连接到克隆载体pGEM-TEasy,重新构建了克隆载体T-WRKY。经测序及酶切验证,选取PCR反应中错配率最低的产物,构建了表达载体pROK2-WRKY,并将该表达载体转入到根癌农杆菌EHA105中,并对其转化子进行了鉴定。结果表明,PCR扩增获得目的基因BrWRKY33全长约1443bp,PCR及酶切结果鉴定表明克隆载体T-WRKY已经重新构建成功。表达载体的PCR及BamHⅠ和KpnⅠ双酶切鉴定表明有4个重组子表现阳性,表明目的基因已经插入到pROK2表达载体,表达载体构建成功。PCR鉴定表明表达载体pROK2-WRKY已经转入根癌农杆菌EHA105中。本实验结果将为进一步研究大白菜抗软腐病基因的转化奠定基础。     

基于关键酶靶点基因研究内生青霉P116-1a提高刺五加皂苷含量的机制

为了探明刺五加鲨烯合酶(squalene synthase,SS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)和β-香树酯醇合成酶(β-amyrin synthase,β-AS)基因家族各成员中靶点基因在内生青霉P116-1a提高皂苷含量的作用机制,我们利用Real time PCR法检测了回接P116-1a对刺五加SS、SE和β-AS基因家族各成员表达的影响;应用分光光度法测定总皂苷含量变化,并以SPPS17.0软件进行相关性分析。结果表明,回接菌株P116-1a后,SS1的表达量显著降低(p0.05),SS2呈先高后低的变化趋势。SE1的表达量显著提高(p0.05)。回接的早期,P116-1a显著抑制了SE2的表达(pAS20.05),之后回复正常。β-AS1呈现先高后低的变化趋势与SS1的变化趋势相似;β-基因的表达量显著提高(p0.05)。菌株P116-1a显著提高了刺五加的皂苷含量(p0.05)。SS2、SE1和β-AS2的表达量变化与刺五加的皂苷含量变化呈显著的正相关关系。我们初步判断,SS2、SE1和β-AS2是P116-1a提高刺五加皂苷含量的作用靶点基因。