新疆雪莲水孔蛋白sikPIP_1基因的克隆与功能分析

利用PCR技术从已建立的新疆雪莲cDNA文库中克隆雪莲水孔蛋白基因sikPIP1,构建植物表达载体pBI121-sikPIP1,利用农杆菌介导法获得转基因烟草,PCR和RT-PCR检测证明该基因成功导入并得以转录,并对检测结果均为阳性的植株通过水分胁迫和温度胁迫进行抗旱性和抗寒性分析。结果显示:(1)克隆得到长为880 bp,具有水孔蛋白特性的sikPIP1基因,完整ORF为840 bp。(2)水分胁迫中,断水7 d后转基因烟草生长表型明显优于野生型烟草,生理指标测定结果显示,转基因烟草的相对电导率和丙二醛含量均低于野生型烟草,相对含水量高于野生型烟草。(3)不同温度胁迫处理,转基因烟草表型显著优于野生型,特别是0℃以下低温胁迫,野生型烟草出现严重的萎蔫,而转基因烟草受伤害程度较轻;生理指标结果显示转基因烟草相对电导率、丙二醛含量低于野生型烟草。结果表明,转sikPIP1基因提高了烟草抗旱能力和抗寒能力。     

过表达ZmSKIP基因提高烟草抗低温胁迫的能力

以野生型和过表达ZmSKIP基因烟草为试材, 研究了低温胁迫下过表达ZmSKIP对烟草抗氧化能力的影响。测定了不同低温处理时间下过表达ZmSKIP转基因烟草T3代植株和野生型植株抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量以及相对电导率, 结果表明, 低温下, 相对于野生型植株, 转基因烟草具有较高的抗氧化酶活性和较低的相对电导率和MDA含量, 说明过表达ZmSKIP提高了转基因植株的耐低温胁迫能力。     

用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化植物的问题

评估了我们用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化烟草和国内有人用同一基因转化蕃茄的研究,提出植物耐寒性状的提高与转基因植物中抗冻蛋白含量呈正相关是转基因植物成功的关键性指标。同时,美洲拟鲽抗冻蛋白的空间结构与冷诱导蛋白相似而且都保护细胞膜免受冻害,因而提出了用冷诱导蛋白调节元的顺式作用元件和反式作用因子的调控序列来控制抗冻蛋白基因在植物中冷诱导表达的思路。     

用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化植物的问题

评估了我们用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化烟草和国内有人用同一基因转化蕃茄的研究 ,提出植物耐寒性状的提高与转基因植物中抗冻蛋白含量呈正相关是转基因植物成功的关键性指标。同时 ,美洲拟鲽抗冻蛋白的空间结构与冷诱导蛋白相似而且都保护细胞膜免受冻害 ,因而提出了用冷诱导蛋白调节元的顺式作用元件和反式作用因子的调控序列来控制抗冻蛋白基因在植物中冷诱导表达的思路。     

杨树HDA902基因在低温胁迫应答反应中的功能

组蛋白去乙酰化酶在植物非生物胁迫应答反应中具有重要的调控作用。利用RT-PCR的方法从毛果杨中克隆了组蛋白去乙酰化酶基因HDA902。利用农杆菌介导法将其遗传转化到烟草中,并对转基因植株进行低温耐受性分析。研究结果表明,HDA902在烟草中的表达显著提高了转基因株系对低温的耐受性。叶片NBT和DAB染色结果表明,在低温处理后转基因烟草比野生型烟草产生较少的活性氧。丙二醛和脯氨酸含量测定结果表明,在低温条件下,转基因烟草叶片的脯氨酸含量显著高于野生型烟草,而丙二醛含量显著低于野生型烟草。这些研究结果表明,HDA902参与低温胁迫应答反应,其过量表达提高了植株耐低温的能力。     

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。     

转天山雪莲sikPIP3基因烟草的获得及抗逆性鉴定

利用PCR技术从实验室建立的天山雪莲DNA文库中克隆了天山雪莲质膜水孔蛋白基因sikPIP3,构建了植物表达载体pBI121-sikPIP3,通过农杆菌介导法转化烟草品种NC89,经PCR和RT-PCR检测证明目的基因成功导入并得到了表达,采用水分胁迫进行抗旱分析和采用冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果显示:(1)克隆出具有水孔蛋白基因特性的sikPIP3基因。(2)经断水干旱处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在断水9d的情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草萎蔫症状较轻;生理指标测量结果显示,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,相对含水量和CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗旱性高于野生型烟草。(3)经不同温度胁迫处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在-4℃冷处理6h情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草只出现少量伤斑;生理指标分析结果表明,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗寒性高于野生型烟草。综合结果表明:sikPIP3基因在抗逆基因工程方面具有较高的应用前景。     

DREB类转录因子介导的烟草抗非生物胁迫特性研究

检测并分析了转BnDREB1-5基因烟草叶片的持水性能,上、下表皮气孔大小和密度及叶绿素含量,并在自然失水7 h后检测了细胞的离子泄漏状况。结果表明:转基因烟草叶片单位时间内每平方厘米的失水量是野生型烟草叶片的62%;上表皮的气孔大于野生型,而气孔开度小于野生型;野生型烟草叶片上的气孔密度接近转基因烟草的1.5倍;野生型烟草叶片的叶绿素含量比转基因烟草叶片高29%;野生型烟草叶片的质膜相对透性是转基因烟草叶片的1.4倍。     

转彩色马铃薯StAN1基因的烟草幼苗耐旱性分析

该研究以转彩色马铃薯StAN1基因烟草为材料、野生型烟草(WT)为对照,测定分析转StAN1基因烟草在种子萌发期、幼苗期和苗期对干旱(甘露醇)处理的耐受情况,并对苗期旱热共同胁迫的耐受情况进行测定分析,以探讨彩色马铃薯StAN1基因的功能,为耐旱彩色马铃薯育种提供新路径。结果显示:(1)转StAN1基因烟草鉴定显示,阳性率为82.6%,且转基因烟草的叶片明显变紫,花青素含量极显著高于野生型烟草。(2)在培养基甘露醇浓度为150 mmol/L时,点播在培养基上的转基因烟草种子第5天时的萌发率达到了7%,是野生型烟草萌发率的2.3倍。(3)在甘露醇浓度为0和100 mmol/L的培养基上竖直培养时,转基因烟草的根长分别是野生型烟草的1.46和1.30倍,根长比野生型烟草显著增长。(4)在干旱胁迫下,转基因烟草幼苗叶片中的脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶活性均显著高于野生型烟草,丙二醛含量均显著低于野生型烟草。(5)转基因烟草LEA基因和ERF基因在干旱和旱热处理中的相对表达量均高于野生型烟草。研究表明,StAN1基因在提高植物花青素含量的同时也提高了植物的耐旱性。     

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%.     

转基因烟草在PEG6000模拟干旱胁迫条件下的生理响应

该研究以转高山离子芥的CbPLDα、CbPLDβ基因烟草为材料,研究了渗透调节物质和保护酶系对PEG6000溶液模拟干旱胁迫的响应机制.结果表明:渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白分别以各自不同的响应方式在干旱胁迫下增强转基因烟草的抗旱性,且在所有浓度PEG6000模拟的干旱胁迫下,转基因烟草的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的含量始终显著高于野生型烟草(P<0.05).说明干旱胁迫下两种转基因烟草的渗透调节能力要强于野生型烟草.保护酶系中,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在减轻干旱胁迫下转基因烟草膜脂过氧化伤害中起到协同互补作用,而过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)在干旱胁迫下转基因烟草清除过氧化氢机制中发挥主要作用,说明保护酶系在抵制干旱胁迫和保护转基因烟草免受干旱伤害方面具有重要的生物学功能,这从生理角度揭示了高山离子芥CbPLDα、CbPLDβ响应干旱的生理生态机理.综上,高山离子芥CbPLDα、CbPLDβ基因参与了干旱胁迫下烟草的膜稳定性调节、渗透调节物质的积累和抗氧化酶系的调控.该研究结果为提高植物抗旱性研究及应用提供了新的基因资源,对于加强PLD功能研究、补充植物抗干旱理论及抗低温干旱育种种质资源的开发利用具有重要意义.     

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％。     

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%.     

拟南芥高迁移率族蛋白B（AtHMGB）族基因启动子的转录激活功能分析

为了解高迁移率族蛋白B族（high mobility group protein B,HMGB）基因调控植物响应低温、高盐和干旱等外源胁迫的表达调控方式, 本文克隆了拟南芥AtHMGB前5个家族成员的启动子区域（PAtHMGB1,PAtHMGB2,PAtHMGB3,PAtHMGB4和PAtHMGB5）.运用基因重组技术将其分别替换表达载体上35S启动子区域获得重组表达载体,利用农杆菌介导法侵染烟草获得稳定表达的转基因烟草. 运用实时定量PCR检测上述5种启动子的转基因烟草,观察在外源胁迫（低温、高盐和干旱）处理前后gusA基因的表达差异,同时检测转基因烟草种子在不同外源胁迫条件下的萌发状况. 检测结果证实,在低温胁迫下,PAtHMGB2,PAtHMGB3和PAtHMGB4正调控gusA基因的表达,而在干旱或盐胁迫下,gusA基因的表达被PAtHMGB2和PAtHMGB3负调控. 种子萌发结果表明,在干旱胁迫下,PAtHMGB2调控下的转基因烟草比野生型烟草萌发及生长迟缓|在低温胁迫下,PAtHMGB2调控的转基因烟草长势明显强于野生型. 本研究克隆了拟南芥AtHMGB家族前5个成员启动子,分析其生物学功能发现,PAtHMGB2在响应低温和干旱胁迫方面效果尤为显著.     

干旱胁迫对转BnDREB1-5基因烟草光合特性的影响

检测了干旱胁迫对烟草(Nicotiana tabacum)叶片光合特性、叶绿素、类胡萝卜素和可溶性糖含量的影响.结果显示,干旱胁迫后转基因烟草的初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(NPQ)增加幅度明显低于野生型烟草;其它荧光参数降低幅度明显小于野生型烟草;虽然干旱胁迫后两个烟草样品的光合参数、叶绿素含量都有所降低,但转基因烟草的降低幅度明显小于野生型烟草;干旱胁迫后,转基因烟草可溶性糖含量明显高于野生型烟草.表明BnDREB1-5转录因子具有抗干旱胁迫的作用.     

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。     

紫花苜蓿F-box蛋白基因MsFTL的克隆及功能分析

FTL(F-box Triple LRR protein)是F-box蛋白家族的成员,具有F-box保守结构域,在植物抵御逆境胁迫过程中起重要作用。本研究参考低温胁迫下紫花苜蓿转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsFTL基因,该基因的全长1422 bp,编码473个氨基酸。该蛋白含有1个F-box结构域及3个LRR重复。系统进化分析表明,MsFTL与蒺藜苜蓿XP_003626345.1 F-box/FBD/LRR-repeat protein亲缘关系最近。两者蛋白序列比对发现共有11个差异位点。在低温、盐、干旱以及外源ABA处理下,MsFTL基因受到诱导,表达量上调。构建植物过表达载体pCBM-MsFTL,通过农杆菌介导法转化烟草。对经过抗性筛选、PCR和Real-time PCR验证的转基因植株进行低温抗性鉴定。在-4℃低温胁迫下,野生型烟草叶片出现了明显的萎蔫失水现象,而转基因烟草萎蔫程度相对较轻。生理检测结果表明,4℃处理24 h之后,转基因烟草的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性,CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。本研究表明,MsFTL基因在提高植物对低温胁迫的抗性方面具有重要的作用。     

启动子RD29A对转雪莲SikCDPK1基因烟草抗逆性的影响

探究逆境诱导启动子RD29A对转雪莲SikCDPK1基因烟草抗逆性的影响,为SikCDPK1基因在植物遭遇低温、干旱时更好发挥作用奠定基础。采用基因重组技术构建RD29A启动子驱动SikCDPK1基因的植物表达载体,通过农杆菌介导法遗传转化烟草,分别观察、测定和比较分析低温、干旱处理后,RD29A::SikCDPK1转基因烟草、35S::SikCDPK1转基因烟草和非转基因烟草的表型、POD活性、SOD活性、叶绿素含量、MDA含量和相对电导率的差异。结果显示,干旱和低温胁迫后,RD29A::SikCDPK1转基因烟草的生长状况优于35S::SikCDPK1转基因烟草,更优于非转基因烟草;同时,RD29A::SikCDPK1转基因烟草的POD活性、SOD活性、叶绿素含量显著高于35S::SikCDPK1转基因烟草,极显著高于非转基因烟草;但MDA含量与相对电导率显著低于35S::SikCDPK1转基因烟草,极显著低于非转基因烟草。表明启动子RD29A可通过减缓叶绿素降解速率、提高抗氧化系统酶活性、减小膜通透性,使转基因烟草表现出更强的干旱、低温耐受性。     

超量表达拟南芥油菜素内酯基因BAS1对烟草维管组织发育的影响

为了研究AtBAS1基因对烟草维管组织发育中的影响,本研究构建了含有杨树维管组织特异启动子pLXM5和植物组成性启动子35S驱动的BAS1基因的植物表达载体,并利用叶盘转化法遗传转化烟草,经PCR和GUS组织化学染色检测筛选获得转基因植株。测量转基因烟草的株高和茎围,发现转pLXM5::BAS1基因烟草茎围比野生型烟草高27.3%;对转基因植株茎部进行切片分析和显微观察,转pLXM5::BAS1基因烟草与野生型烟草相比,韧皮部细胞层数是野生型烟草的2.1倍而韧皮部细胞大小没有明显差异。结果说明,BAS1基因在烟草维管组织发育过程中能够促进韧皮部细胞的分化。     

盐胁迫下过量表达腺苷甲硫氨酸合成酶基因的转基因烟草的生长

以转腺苷甲硫氨酸合成酶基因（SsSAMS2）烟草纯合子ST8-9为实验材料,研究盐胁迫下过量表达SsSAMS2对转基因烟草生长影响的结果表明,200mmol·L-1NaCl处理后的转基因烟草的光合速率和生物量都比野生型烟草高,积累的自由多聚胺比较多,同时精氨酸脱羧酶的转录本也更丰富。显示转基因烟草的耐盐性比野生型烟草高,多聚胺在烟株缓解盐胁中可能是起了重要作用。