CfGST转基因拟南芥抗寒性和叶肉细胞超微结构研究

CfGST基因克隆于加拿大森林害虫云杉蚜虫的幼虫基因组.研究CfGST转基因拟南芥表型特征,以及低温条件下叶肉细胞超微结构与存活率.结果表明,与野生型拟南芥相比,CfGST转基因拟南芥的茎粗、叶宽,植株高度、分枝数、荚果数皆降低,生长速度减慢.低温(5±1)℃处理后,转基因拟南芥叶片的叶绿体和线粒体膜结构完整清晰,存活率提高25.14%.     

CfGST转基因拟南芥抗寒性和叶肉细胞超微结构研究

CfGSr基因克隆于加拿大森林害虫云杉蚜虫的幼虫基因组。研究CfGST转基因拟南芥表型特征,以及低温条件下叶肉细胞超微结构与存活率。结果表明,与野生型拟南芥相比,CfGSr转基因拟南芥的茎粗、叶宽,植株高度、分枝数、荚果数皆降低,生长速度减慢。低温（5±1）℃处理后,转基因拟南芥叶片的叶绿体和线粒体膜结构完整清晰,存活率提高25．14％。     

拟南芥AtDAD1超量表达植株对H2O2抗性的研究

构建拟南芥AtDAD1超量表达载体,以农杆菌介导的方法转化拟南芥哥伦比亚生态型,比较AtDAD1超量表达植株和野生型植株表现型的差异,以及两者对H₂O₂抗性的不同。实验显示,AtDAD1转基因拟南芥生长较野生型拟南芥更为强壮,对高浓度H₂O₂有较强的耐受力。测定两者糖含量,发现AtDAD1转基因拟南芥叶片糖的含量明显高于野生型拟南芥叶片。以上结果表明,AtDAD1基因可能参与植物生长发育,并可能在拟南芥抵抗凋亡的过程中发挥重要的作用。     

大豆转录因子GmC2H2基因转化拟南芥效果分析

GmC2H2转录因子基因是本实验室获得的一个编码172个氨基酸携带516bp核苷酸的转录因子,属于经典C2H2型锌指蛋白.通过构建植物表达载体GmC2H2-pCAMBIA1304,借助优化的Floral-dip法转化模式植物拟南芥,经潮霉素Hygromycine( 45-50 mg/L)抗性筛选获得转基因拟南芥植株.GUS组织染色分析表明,GmC2H2基因在生长12d的转基因拟南芥幼苗中,表达部位主要集中在根部.对转基因拟南芥进行了低温(1℃)和脱落酸(200 μmol/L)胁迫处理,测定其生理生化指标,通过real-time qPCR确定目的基因在转基因拟南芥中的表达情况.结果表明,携带GmC2H2目的基因的转基因拟南芥中脯氨酸和可溶性糖水平要高于野生型植株,而丙二醛水平要低于野生型,在抗逆性方面明显优于野生型拟南芥植株;并且胁迫处理下的转基因拟南芥中GmC2H2基因的表达量要高于未胁迫处理的转基因植株,说明GmC2H2基因的表达受低温和ABA的诱导,初步明确了该转录因子基因的功能.     

木薯MeMYC2.2基因耐低温功能研究

MYC2（MYeloCytomatosis）转录因子是植物应对逆境胁迫过程中茉莉酸信号传导相关的核心转录因子。本研究旨在初步分析木薯MeMYC2.2基因在低温胁迫响应中的功能。利用生物信息学分析木薯MeMYC2.1和MeMYC2.2基因的结构及其编码蛋白的理化性质;通过定量PCR分析了上述2个基因在木薯组培苗叶片中对低温胁迫的响应;通过转基因拟南芥研究MeMYC2.2的抗冻功能。木薯组培苗叶片中2个MeMYC2基因的表达均在低温胁迫早期被诱导,其中,与MeMYC2.1相比,MeMYC2.2差异表达更显著。MeMYC2.2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显转录自激活功能,表明该蛋白具有转录因子特性。与野生型相比,过表达MeMYC2.2的转基因拟南芥抗冻能力显著提高。在低温处理下,CBF3基因在转基因拟南芥中的表达量要明显高于其在野生型的表达量,但另外3个CBF基因在转基因拟南芥中的表达量明显下降。木薯MeMYC2.2的表达受低温和茉莉酸调控,可以提高植物的抗冻性,且可能影响CBF基因对低温的响应。本研究为进一步利用MeMYC2基因改良木薯的低温耐受性奠定了理论基础。     

异源过表达齿肋赤藓ScABI3基因改变拟南芥气孔表型并提高抗旱性

ABI3是ABA信号通路中关键的转录调控因子, 参与种子休眠、质体发育及苔藓耐干等重要生理过程, 在植物抗逆中发挥关键作用。以荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为材料, 克隆了抗逆基因ScABI3并获得3个独立的pCAMBIA1301-ScABI3转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。结果表明, 转基因拟南芥叶片气孔孔径增大, 单位面积气孔数量减少, 植株水分利用效率提高; 在干旱处理14天后转基因拟南芥植株存活率显著高于野生型, 离体叶片失水率显著低于野生型。进一步研究发现, ScABI3转基因拟南芥通过提高自身活性氧(ROS)清除能力增强植株抗旱性。研究结果可为开发利用荒漠植物基因资源培育抗逆作物品种奠定基础。     

取食转基因抗虫棉上的棉蚜对粉舞蛛存活和发育的影响

本文以转双价基因棉花SGK321、棉蚜Aphis gossypii和粉舞蛛Alopecosa pulverulenta为对象,研究了捕食转基因植物上的植食性害虫对多食性捕食性天敌的影响。结果表明,粉舞蛛可以猎食棉蚜,但单独捕食棉蚜不足以长期维持若蛛的生存和发育; 与果蝇混合饲养,能显著提高若蛛存活率和体重。在猎物过量或数量不足的情况下,单独捕食转基因棉或常规棉上的棉蚜,若蛛的生存曲线和体重差异不显著。在猎物过量的条件下,用转基因棉上的棉蚜与果蝇混合饲养,若蛛的存活率显著高于用常规棉上的棉蚜与果蝇混合的处理; 但这两种处理下,若蛛的体重差异不显著。在猎物数量不足的情况下,用转基因棉或常规棉上的棉蚜与果蝇混合饲养,若蛛的存活率和体重差异都不显著。可见,转双价基因棉花SGK321上的棉蚜对粉舞蛛的存活和发育没有显著的不利影响。     

蒙古冰草MwMYB4基因功能鉴定

MwMYB4基因是从蒙古冰草中克隆得到的MYB类转录因子家族成员之一。该研究以转MwMYB4基因的拟南芥后代为材料,通过在干旱和低温胁迫下对转基因植株进行表型分析、理化指标测试和分子鉴定,分析并验证MwMYB4基因的功能。结果显示:(1)蒙古冰草MwMYB4基因已成功整合到转基因拟南芥T_1代的基因组中并实现转录水平的表达。(2)转基因拟南芥T_2代植株在干旱胁迫条件下,转基因植株叶片枯黄程度较轻,相对电导率较野生型变化幅度低,脯氨酸含量明显高于野生型对照,且MwMYB4基因的表达量随干旱胁迫时间延长而增加。(3)在低温胁迫条件下,转基因拟南芥叶片的枯白程度明显低于野生型,且MwMYB4基因的表达量随低温胁迫时间增加而增加。研究表明,过量表达蒙古冰草MwMYB4基因能够提高转基因拟南芥对干旱和低温的耐受性,该基因可能在干旱胁迫和低温胁迫调控机制中发挥调控作用,可作为改良农作物和其他牧草抗旱、抗寒性的重要候选基因。     

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.     

拟南芥热激转录因子耐高温功能分析

从拟南芥基因组中克隆了热激转录因子(At Hsf A6a),构建了过量表达(over-expression,OE)和反义(anti-sense,AS)植物表达载体并转化拟南芥,获得了拟南芥纯合转基因株系。对其进行耐高温处理,结果显示:43℃处理2 h,过量表达转基因植株存活率(86%)远高于野生型(59%);而反义转基因植株存活率则只有43%,显著低于野生型。43℃处理0.5 h,过量表达转基因植株的离子渗漏水平显著低于野生型,而反义转基因植株则大幅度升高。基因表达分析证明,AtHsfA6a的表达受热胁迫诱导,并且Hsp70是受AtHsfA6a调控的下游靶基因。上述结果表明,拟南芥AtHsfA6a可能通过调节Hsp70表达,提高植物耐受高温胁迫的能力。     

转拟南芥P5CS1基因增强羽衣甘蓝的耐旱性

为提高羽衣甘蓝的耐旱性,本文将拟南芥Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS1）基因经农杆菌介导转入羽衣甘蓝植株中,检测转基因株系与野生型植株在干旱胁迫下P5CS1 mRNA表达量、幼苗脯氨酸含量、株系根系性状、整株干重、鲜重和整株存活率。结果表明,在15%PEG6000渗透胁迫下,转基因植株的P5CS1基因mRNA表达量明显增加,转基因植株脯氨酸含量是野生型的2.4倍;主根长、最长侧根长、侧根数目、整株干重和鲜重均高于野生型,干重/鲜重则低于野生型,转基因植株的平均存活率为78%,极显著高于野生型。数据显示,AtP5CS1基因在羽衣甘蓝中的表达明显改善了转基因植株的耐旱性。     

Transgenic GFP as a molecular marker for approaches to quantify pollination mechanism and gene flow in Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana is commonly regarded as a self-pollinated plant. We observed that the stigma in each flower of A. thaliana cannot be pollinated by its own pollen in the early phases of the flowering process, when the anthers had dehisced but the filaments were still too short for the pollen to be deposited on the stigma. In the later stages, after elongation of the filaments, self-pollination can occur. After artificial pollination of the flower of a wild plant with GFP transgenic pollen grains in earlier stages of flowering, GFP expressed within epidermal cells was detected in some of the offspring (26.1-57.1 %). Wind-mediated pollen dispersal was poor but is likely to exist in natural habitats, while insects were observed visiting flowers of A. thaliana in natural and experimental populations. We constructed an experimental population consisting of 28 GFP transgenic plants and 240 wild plants and examined gene flow in the population. The result was that the distance of gene flow was limited to 0.5 m. 22 offspring with expressed GFP were found in 28,299 filial individuals examined, which suggested a relatively low outcrossing rate (0.74%). We conclude that outcrossing in populations of A. thaliana is mainly due to insect pollination. The data on gene flow could be useful to assess the ecological hazards of experimental transgene combinations.     

AHA1转基因拟南芥的抗铝性生理解析

AHA1基因是植物体内编码质膜H⁺ATPase的一个重要基因,参与植物的生长发育与抗逆胁迫反应.本文以AHA1转基因型及其野生型拟南芥为材料,研究了铝胁迫对拟南芥养分吸收、抗氧化胁迫和有机酸分泌的影响.结果表明：Al降低了拟南芥根系对N、K、Ca和Mg的吸收,但增加了根系对P的吸收,且AHA1转基因型拟南芥比野生型积累更多的P和较少的Al.铝胁迫诱导拟南芥抗氧化酶SOD和POD活性增加,转基因型与野生型之间没有明显差异.Al对拟南芥有机酸分泌具有明显的诱导作用,且AHA1转基因型分泌较多的有机酸.质膜H⁺ATPase的活性抑制剂钒酸盐对拟南芥有机酸分泌具有明显的抑制作用;而Zn²⁺、Mg²⁺可促进Al对拟南芥有机酸分泌的诱导,并部分恢复钒酸盐的抑制效应.说明AHA1基因通过增加拟南芥根系对P的吸收以及有机酸分泌,提高了植物的抗铝性.     

高效删除标记基因的Bhlea2植物表达载体的构建

为培育去除选择标记基因的耐旱转基因植物,同时利用Cre/Lox和FLP/frt系统,构建一个能够高效删除标记基因的Bhlea2基因植物表达载体.拟南芥rd29A启动子是在低温、干旱、高盐胁迫下的快速应答启动子,玉米ubiquitin启动子可有效驱动外源基因的转录,拟南芥pAB5启动子是花粉及胚胎等发育早期特异表达的启动子,利用上述启动子构建了表达Bhlea2基因并能够删除标记基因的植物表达载体.该表达载体包括重组酶表达元件pAB5-FLP、Bhlea2抗旱基因表达元件rd29A-Bhlea2和bar标记基因表达元件ubiquitin-bar.     

Overexpression of RCI2A decreases Na+ uptake and mitigates salinity-induced damages in Arabidopsis thaliana plants

We have investigated whether the overexpression of RCI2A gene causes an enhanced salt-tolerant phenotype in Arabidopsis thaliana . Although the growth of RCI2A -overexpressing transgenic plants was comparable with that of wild type under normal conditions, high salinity treatment caused decreased accumulation of Na⁺ and ameliorated suppression of the shoot growth of transgenic plants than that of wild type. Under high salinity treatment, the chlorophyll content of the shoots of wild-type plants significantly decreased compared with transgenic plants. The increases of malondialdehyde (MDA) and of H₂O₂ production caused by high salinity were greater in the shoots of wild type than in that of transgenic plants. These results suggest that overexpression of RCI2A can alleviate salinity-induced growth suppression and photooxidative damages via reducing Na⁺ uptake into the shoots.     

Heat stress protection in Aspen sp1 transgenic Arabidopsis thaliana

It is known that the stable protein 1 (SP1) detected in aspen plants remains soluble upon boiling and that sp1 expression in transgenic aspen is resistant to salt stress. Presently, we analyzed the effect of expression of SP1 in Arabidopsis thaliana plants and their response to high temperature stress. After 45 degrees C for 16 h, relative to wild type plants, sp1 transgenic plants exhibited stronger growth and were better in several physiological properties including chlorophyll, chlorophyll fluorescence, water content, proline content, and malondialdehyde content. These preliminarily results suggest that the over-expression of SP1 may notably enhance heat-tolerant level of transgenic A. thaliana plants.     

光敏启动子控制的酵母Hem1基因在烟草中表达

拟南芥hemA1基因启动子是一种光响应型启动子,它控制着植物体内5-氨基乙酰丙酸(ALA)昼夜节律型合成.将该启动子与酿酒酵母Hem1基因构建的二价载体转入烟草中,获得转基因植株.以转二价基因的烟草T0代种子为材料,用不同浓度卡那霉素(Km)溶液浸种,结果显示,种子发芽率和子叶绿化率随着Km浓度升高而降低.将1 000 mg·L-1Km溶液中长出的162株抗性植株移植至盆钵中培养,GUS检测出的阳性比率为92%.用特异引物PCR法检测Km抗性-GUS阳性植株,发现含有拟南芥HemA1基因启动子的比率为92.5%,含有酿酒酵母Hem1基因的比率为88%,含有二价重组基因的比率为84.2%.RT-PCR检测表明,Hem1基因在黑暗中的表达量明显低于光照下,证明光敏启动子有效地控制了结构基因Hem1的表达.生理指标分析表明,与野生型相比,转基因植株ALA合成速率、叶绿素含量明显增加,叶绿素b/a比值提高.野生型植株基部叶片SPAD值显著降低,而转基因植株基部叶片SPAD值保持较高水平.以上结果说明,外源二价基因已经成功整合到烟草基因组中,并且能够在光照条件下过量表达,合成过量ALA.     

Obtaining of intertribal Brassica juncea+Arabidopsis thaliana somatic hybrids and study of transgenic trait behaviour

Intertribal somatic hybridization between wild type Brassica juncea (L.) Czern. & Coss. and transgenic A. thaliana L. has been carried out. Genome of A. thaliana plants contained heterologous transposable element Spm/dSpm, reporter GUS gene, selective genes for kanamycin- (npt II) and phosphinothricin (bar) resistance. Hybrid nature of obtained plants was confirmed with their morphology, GUS hystochemical assay, PCR-RFLP, RAPD and isozyme analyses. It was determined that heterologous transposable element Spm/dSpm is able to function in hybrid plants. There was no complete elimination of A. thaliana genetic material in the hybrids and the transgenes were stably maintained.     

含VHb基因和GFMcryIA基因的双价基因植物高效表达载体的构建

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白基因与人工合成的GFMcryIA基因构建成双价基因植物高效表达载体PGBI4ASVHBBt,vgbM基因表达盒中含2个增强子的35S启动子、Ω前导序列、Kozak序列、多联终止密码子及Nos终止子;Bt基因表达盒中,除含有以上提高转录和翻译的调控元件外,还包含有正确切割、加工序列、Poly(A)信号序列。利用根癌农杆菌介导转化烟草,获得了转基因植株;PCR及Southern blot检测,证实了双价基因在烟草基因组中的整合;Western blot检测证实了vgbM基因在转基因烟草中的表达;杀虫实验表明GFMcryIA基因也表达出活性毒蛋白。