转拟南芥ICE1基因增强烟草抗寒性的研究

ICE1是CBF冷响应通道的上游转录调控因子,通过与CBF启动子中MYC顺式作用元件的结合激活CBF3基因表达.采用RT-PCR方法,从拟南芥获得AtICE1基因,将AtICE1导入pCAMBIA1301构建35S:AtICE1植物表达载体.通过根癌农杆菌GV3101,将AtICE1基因导人烟草,T1代植株经潮霉素抗性筛选,PCR、RT-PCR检测,结果表明AtICE1基因已经整合到烟草基因组中,并在转录水平表达;在正常生长条件下,转基因烟草与对照烟草的生长未见明显区别,而在瞬时低温冻害下,转基因烟草存活率明显高于对照烟草植株,说明Atl-CEI基因可以提高低温敏感作物的耐寒性.     

转柽柳晚期胚胎富集蛋白基因烟草的耐低温性分析

目的:验证转柽柳晚期胚胎富集蛋白(LEA蛋白)基因烟草对低温的忍耐程度。方法:采用低温方式,对转LEA蛋白基因烟草的11个株系及非转基因对照烟草组培苗和大棚盆栽苗进行胁迫处理,测定其相对电导率和丙二醛含量。结果:烟草组培苗在非胁迫条件下,转基因和非转基因对照烟草的相对电导率、丙二醛含量无显著差异;在0℃胁迫条件下,非转基因对照烟草的相对电导率和丙二醛含量均明显高于转基因烟草。大棚盆栽烟草在-4℃条件下,各转基因烟草的相对电导率、丙二醛含量与0℃胁迫时均变化不大;但非转基因对照烟草相对电导率高于0℃胁迫的25.2%,丙二醛含量高于0℃胁迫的59.29%。结论:柽柳LEA蛋白基因的导入提高了烟草的耐低温能力。     

不同启动子驱动下acdS基因转化烟草及耐盐性研究

acdS基因编码产生ACC脱氨酶,该酶属于脱巯基家族,可以降低逆境乙烯的合成量。利用农杆菌介导的叶盘法将CaMV35S-2启动子和rolD启动子驱动下的acdS基因转入烟草NC89叶片中。在含有卡那霉素的MS培养基上筛选得到Kanr转化烟草。通过PCR、Southern blotting对得到的Kanr转基因烟草进行分析,结果表明,acdS基因已经整合到了烟草的基因组中。对转基因烟草的RT-PCR及cDNA进行测序分析表明,acdS基因能够正确转录。对转基因烟草进行耐盐性测定,结果显示,与对照相比,两种启动子驱动下的转基因烟草耐盐性均有增强。但是rolD启动子驱动下的转基因植株的耐盐性最强。     

过量表达菊花DmDREBa基因提高转化烟草耐低温能力

各种环境因素,如干旱、高盐、激素和低/高温等非生物胁迫对植物的生长发育造成很大影响。DREB转录因子在植物抵抗非生物胁迫中起到关键作用。本研究通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法将菊花DmD REBa基因导入烟草中并进行了耐低温能力分析。研究利用PCR的方法鉴定出了43株转基因阳性植株。随机选取其中9株转基因植株,有7株在RNA转录水平能够表达。Southern杂交检测表明,DmD REBa基因以1~3个拷贝形式随机插入到烟草基因组中。胁迫处理结果表明,DmD REBa基因明显增强了转基因烟草抵抗低温能力。通过叶片上下表皮气孔密度检测,发现转基因烟草的蒸腾失水量远远低于对照野生型。进一步对低温胁迫下转基因烟草的丙二醛含量进行测定分析,发现转基因烟草丙二醛含量比野生型烟草低22.29%。综上结果表明,DmD REBa基因能够提高转基因烟草对低温的耐受能力,为菊花DREB转录因子的深入研究提供理论依据,并为进一步解析菊花DREB基因功能奠定基础。     

UGPase和反义4CL基因对转基因烟草纤维素和木质素合成的调控

用根癌农杆菌介导法将源于紫穗槐的尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UGPase）基因、反义4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）基因以及两者的双价基因分别转移至烟草中。PCR和Southern杂交检测证实外源基因已整合到转基因烟草基因组中。测定全纤维素和Klason木质素含量的结果显示,增强UGPase基因的表达可提高转基因植株的纤维素含量,但对木质素含量没有影响;抑制4CL基因的表达可显著降低转基因植株的木质素含量,但对纤维素含量没有影响;转移双价基因的转基因植株中纤维素含量增加而木质素含量降低。     

植物金属硫蛋白Ⅱ型与谷胱甘肽在烟草中的表达和合成特性

利用从印度芥菜(Brassica juncea)中获得的金属硫蛋白2型（BjMT2）基因通过农杆菌介导法转入模式植物种烟草中。转基因烟草在经过继代组织培养和抗生素筛选以及PCR和Western blot检测后,确定目的基因BjMT-2被整合到烟草基因组中并具备表达功能。与对照野生型相比,转入金属硫蛋白2型的烟草在植物形态和根部发育方面都发生了显著的性状变化。在正常条件下,转基因植物叶片组织中谷胱甘肽的含量与野生型没有明显差别,但经过100 mmol·L^-1 Cu²⁺胁迫后,谷胱甘肽的含量明显高于野生型。在转基因植物细胞膜系统中V-型ATP酶的活性低于野生型,而P-型ATP酶的活性则表现出明显的升高趋势。     

拟南芥AtNHX6基因启动子的克隆及表达分析

为了探明拟南芥内膜反向转运体AtNHX6基因的组织表达模式,从基因组中克隆了AtNHX6基因开放阅读框(ORF)上游侧翼调控区1 922bp序列,并成功构建AtNHX6基因启动子与GUS融合表达载体pCAM-BIA1381-proNHX6-GUS,通过农杆菌花序浸染法转化野生型拟南芥获得T3代纯合转基因拟南芥株系,经PCR检测扩增得到2 187bp目的条带。利用组织染色法鉴定转基因拟南芥的GUS表达模式发现,在子叶、下胚轴和花中GUS活性显著。在这些广泛表达的部位中,微管系统中的表达最为显著,真叶中只有局部检测到GUS表达;在根中GUS在根毛和侧根生长部位表达;在未成熟果荚中只有在果荚顶端和基部存在GUS活性,成熟果荚中只在果柄检测到GUS表达;在花中,雄蕊的花丝和花粉粒及雌蕊的柱头中检测到GUS表达。GUS染色分析结果表明,AtNHX6基因启动子与GUS的融合表达载体成功构建并正常启动GUS基因表达,且AtNHX6基因主要在拟南芥的子叶、下胚轴、根、花、果荚中的微管系统、根毛和侧根生长部位以及花丝、花粉、柱头中表达。     

转NtFer1基因粳稻空育131抗Fe~(2+)胁迫能力分析

旨在研究烟草铁蛋白基因NtFer1功能,提高粳稻抗逆性等。利用农杆菌介导法将NtFer1基因转入粳稻空育131,经抗性筛选、PCR、Southern杂交、Northern杂交和RT-PCR检测等,表明外源基因已整合到空育131基因组中,并能够在子代稳定遗传表达。在缺铁和铁过量条件下培育T2代转基因植株,缺铁条件下转基因株系抗氧化酶活性(SOD、POD)、叶绿素相对含量、叶片总铁含量和根系生长量均显著高于对照,而丙二醛(MDA)含量显著低于对照;铁过量条件下转基因株系抗氧化酶活性(SOD)、叶片总铁含量、糙米总铁含量和根系生长量均显著高于对照,而MDA含量和稻瘟病叶瘟指数显著低于对照。表明铁蛋白基因NtFer1能够提高转基因植株抗氧化胁迫能力和稻瘟病抗性,增加植株铁离子储藏能力,增强植株缺铁胁迫的耐性和铁过量胁迫的抗性。     

粪透明颤菌血红蛋白基因促进转基因矮牵牛在水培条件下生长并增强其抗涝能力

通过PCR程序克隆粪透明颤菌(Vitreoscilla stercoraria Pringsheim)血红蛋白基因(vhb)的编码区,将其置于CaMV 35S启动子的驱动下导入矮牵牛(Petunia hybrida Vilm). PCR和Southern杂交分析证明vhb基因已整合到受体基因组中,而RT-PCR检测证实了转基因矮牵牛中vhb基因转录水平的表达.观察了转基因株系在液体培养基中对淹水和缺氧的反应,发现vhb的表达明显促进了水培植物的生长.为进一步研究转基因植物在低氧条件的耐受能力,将上述的转基因株系在静置的液体培养基中进行完全的淹没培养, 结果显示转基因植株具有较强的低氧耐受能力,培养两周后能从淹没状态长出液面,并由此而在液体中较正常地生长,而未转基因的对照不能长出淹没的培养基表面,在4～5周后因缺氧而窒息死亡.另将上述转基因株系在温室中盆栽并进行抗涝分析,在模拟的持续淹水胁迫中,转基因株系比对照表现出较强的忍受能力.这些结果预示vhb基因在抗涝作物培育和提高水培植物缺氧耐受能力的分子育种方面具有较良好的应用前景.     

粪透明颤菌血红蛋白基因促进转基因矮牵牛在水培条件下生长并增强其抗涝能力

通过PCR程序克隆粪透明颤菌（Vitreoscilla steroraria Pringsheim)血红蛋白基因（vhb)的编码区。将其置于CaMV35S启动子的驱动下导入矮牵牛（Petunia hybriad Vilm),PCR和Southern杂交分析证明vhb基因已整合到受体基因组中,而RT-PCR检测证实了转基因矮牵牛中vhb基因转录水平的表达。观察了转基因株系在液体培养基中对淹水和缺氧的反应,发现vhb的表达明显促进了水培植物的生长。为进一步研究转基因植物在低氧条件的耐受能力。将上述的转基因株系在静置的液体培养基中进行完全的淹没培养,结果显示转基因植株具有较强的低氧耐受能力。培养两周后能从淹没状态长出液面,并由此而在液体中较正常地生长,而未转基因的对照不能长出淹没的培养基表面,在4-5周后因缺氧而窒息死亡。另将上述转基因株系在温室中盆栽并进行抗涝分析。在模拟的持续淹水胁迫中,转基因株系比对照表现出较强的忍受能力。这些结果预示vhb基因在抗涝作物培育和提高水培植物缺氧耐受能力的分子育种方面具有较良好的应用前景。     

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。     

Expression of isopentenyl transferase gene (<Emphasis Type="Italic">ipt</Emphasis>) in leaf and stem delayed leaf senescence without affecting root growth

A cytokinin biosynthetic gene encoding isopentenyl transferase (ipt) was cloned with its native promoter from Agrobacterium tumefaciens and introduced into tobacco plants. Indolebutyric acid was applied in rooting medium and morphologically normal transgenic tobacco plants were regenerated. Genetic analysis of self-fertilized progeny showed that a single copy of intact ipt gene had been integrated, and T₂ progeny had become homozygous for the transgene. Stable inheritance of the intact ipt gene in T₂ progeny was verified by Southern hybridization. Northern blot hybridization revealed that the expression of this ipt gene was confined in leaves and stems but undetectable in roots of the transgenic plants. Endogenous cytokinin levels in the leaves and stems of the transgenic tobaccos were two to threefold higher than that of control, but in roots, both the transgenic and control tobaccos had similar cytokinin levels. The elevated cytokinin levels in the transgenic tobacco leaves resulted in delayed leaf senescence in terms of chlorophyll content without affecting the net photosynthetic rate. The root growth and morphology of the plant were not affected in the transgenic tobacco.     

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。     

The Effect of the mMT-Ⅰ Transgenic Tobacco on Cd2+ Tolerance and Its Cytological Study

It has been reported that the Fl generation of tobaccos (Nicotiana tabacurn L. 90082) transformed with 35S mMT- 1: NOS chimaric gene was significantly different from the control plants with respect to Cd2 + intolerance. Growth of transgenic tobaccos was uneffected by Cd2+ even with concentration as high as 100 μmol/L in the medium, whereas that of control plants was severely hampered in the medium containing only 20 μmol/L Cd2+, indicating a stronger tolerance to Cd2+ in the transgenic tobaccos than the control plants. The total Cd2+, binding Cd2+, and free Cd2+ contents in the transgenic tobaccos were obviously more than those in the control plants, and the rate of root growth and index of mitosis were increased as well. In contrast, much less the frequency of chromosomal aberrations was found in the transgenic tobaccos. These suggested that MT as a membrane protein could function as a channel protein or an ion pump which direetively transport Cd2+ into a structure (e. g. vacuole), except MT formed binding Cd2+. The mMT expresion revealed from Southern blot, Western blot, and Cd2+/haemoglobin saturation analysis all indicated that the transformation was succeeded. The MT protein was found in roots and leaves of the transgenic plants grown in the medium containing 100 μmol/L Cd2+, whereas it was not detected in control and transgenic plants grown in medium without Cd2+.     

转柽柳晚期胚胎富集蛋白基因烟草T1代的耐盐性评价

目的:验证转柽柳晚期胚胎富集(LEA)蛋白基因烟草T1代的耐盐性。方法:采用盐胁迫方式,对转柽柳LEA蛋白基因烟草T1代的6个株系及非转基因对照烟草T1代进行不同浓度NaCl胁迫处理,分析了NaCl胁迫下转基因烟草的生长量、根系的发育及盐害程度。结果:各转基因烟草T1代组培苗在150mmol/L的NaCl培养基上根系生长良好,平均增重(鲜重)是非转基因对照的7.72倍,平均高生长是非转基因对照的3.51倍,盐害指数低于或等于50%;而非转基因对照烟草T1代组培苗生长缓慢,根系几乎不能生长发育,盐害指数达65%。结论:柽柳LEA蛋白基因的导入提高了T1代烟草的耐盐性。     

水杨酸和乙烯对依赖于Cf基因的过敏坏死的调控作用

通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的方法将互补Aνr/Cf基因对同时在烟草叶片中表达,可以导致过敏性坏死反应。以水杨酸积累缸失型nahC和乙烯不应型etr1-1转基因烟草植株为材料,对水杨酸和乙烯在依赖于番茄Cf-4和Cf—9基因的过敏坏死中的调控作用进行了比较研究。结果表明,nahG植株产生的依赖于Cf-4的过敏坏死反应强度与野生型相似,依赖于Cf—9的坏死反应则明显轻于野生型。转etr1—1基因植株产生的依赖于Cf-4和Cf—9的坏死反应均轻于野生型,与依赖于Cf-4的坏死反应相比,转基因植株中依赖于Cf—9的坏死反应比野生型的减轻程度更显著。这些结果说明水杨酸可能对依赖于Cf—9的过敏坏死起重要调控作用,但对依赖于Cf-4的无此作用;而乙烯则对两者依赖性过敏坏死均起调控作用。     

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。     

Transgenic tobacco plants with ribosome inactivating protein gene cassin from Cassia occidentalis and their resistance to tobacco mosaic virus]

Cassin, the new gene of ribosome-inactivating protein (RIP) isolated from Cassia occidentalis, was inserted into expression vector pBI121 to produce plant expression vector pBI121-cassin (Figs.1, 2). pBI121-cassin was introduced into tobacco cultivar 'K326' by the Agrobacteriurm tumefaciens transformation method and more than 100 independent transformants were obtained. Southern blot hybridization analysis showed that a single gene locus was inserted into the chromosome of the transgenic tobacco lines (Fig.5) and PCR analysis of segregation population of progeny indicated that the inheritance of transgene was dominant in transgenic lines (Fig.4, Table 1). Results of RT-PCR and Northern blot hybridization analysis showed that transgene could be transcribed correctly (Figs.5, 6) . Three self-pollination lines of transgenic T(1) and T(2) were challenged with TMV at different concentration titers by mechanical inoculation. The transgenic lines exhibited different levels of resistance to TMV with the nontransgenic plants. After both titers of TMV concentration were inoculated, transgenic lines were considered as the highly resistant type with a delay of 4-13 d in development of symptoms and 10%-25% of test plants were infected, while nontransgenic control plants were susceptible typical symptoms on the newly emerged leaves (Table 2). One T(2) line, T(2)-8-2-1, was regarded as an immune type because it did not show any symptoms during 70 d and all plants were shown to be virus free by ELISA tests.     

小麦几丁质酶基因的异种表达及其功能鉴定

几丁质酶参与植物的发育及防卫反应,并与人类疾病发生有关.文章研究了小麦几丁质酶基因Wch2经根癌农杆菌介导的烟草瞬间表达和转基因拟南芥的稳定表达,Western杂交及酶活测定证实,瞬间表达的小麦几丁质酶分子量约30 kD,具有降解几丁质多聚物的功能;Wch2在转入拟南芥后表达量高,尖孢镰刀菌接种的鉴定表明,表达Wch2的转基因植株的抗病性显著高于表达绿色荧光蛋白的对照植株.这些结果说明Wch2的异种表达,可用于植物抗病基因工程,以增强植物的抗病性.     

应用RNA干扰技术降低玉米支链淀粉含量

为了调控玉米淀粉的生物合成过程,克隆了玉米淀粉分支酶(starch branching enzymes,SBE)基因,构建高效的siRNA表达体系,通过花粉管通道法将其导入玉米自交系.PCR扩增和Southern杂交结果证明,目的基因已被整合到基因组中,且能够遗传.Northern杂交分析表明,该目的基因在转基因植株中能正常转录并导致内源SBE mRNA含量下降.对转基因植株淀粉分支酶活性和淀粉含量测定结果表明,分支酶活性明显地低于对照,相差最多的低85%;总淀粉含量与对照之间基本没有差异,但直链淀粉的含量提高了约50%.