Abiotic Stress Tolerance： From Gene Discovery in Model Organisms to Crop Improvement

Productive and sustainable agriculture necessitates growing plants in sub-optimal environments with less input of precious resources such as fresh water. For a better understanding and rapid improvement of abiotic stress tolerance, it is important to link physiological and biochemical work to molecular studies in genetically tractable model organisms. With the use of several technologies for the discovery of stress tolerance genes and their appropriate alleles, transgenic approaches to improving stress tolerance in crops remarkably parallels breeding principles with a greatly expanded germplasm base and will succeed eventually.     

抑癌基因PTEN转基因小鼠的构建及表型初步分析

目的:构建抑癌基因PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten)的转基因小鼠模型并对其表型进行初步分析。方法:细菌人工染色体(BAC)载体系统构建打靶载体创建PTEN转基因小鼠模型;利用对鼠尾DNA进行PCR检测的方法对出生的F0代小鼠进行基因型鉴定,将阳性F_0代小鼠与野生型小鼠交配繁殖筛选稳定遗传的转基因系。分离并培养小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryo fibroblast,MEF),利用Western blotting检测比较转基因阳性小鼠与同窝野生型小鼠MEF细胞中PTEN的蛋白表达水平,并通过克隆形成实验对比PTEN转基因小鼠与野生型小鼠MEF细胞的增殖能力;取成年小鼠主要组织器官提取蛋白,Western blotting检测PTEN转基因小鼠主要组织的PTEN蛋白表达情况;从小鼠出生后第三周开始统计、分析并制作小鼠的体重生长曲线;此外,还对比了PTEN转基因小鼠与野生型小鼠肺、肝、脾脏的细胞大小与腹腔内的脂肪含量。结论:PTEN转基因小鼠能够存活并稳定遗传;Western blotting结果表明,不论在胚胎期还是成年期,PTEN转基因小鼠体内的PTEN蛋白水平均高于同窝的野生型小鼠,转基因小鼠的PTEN表达水平接近野生型水平的3倍;对PTEN转基因小鼠的整体表型进行初步分析,发现Pten基因在体内过表达后,小鼠的体型显著变小,而细胞大小不变;腹腔内的脂肪含量显著减少。结论:成功构建了PTEN转基因小鼠模型,并获得了生理条件下PTEN过表达的原代细胞系,为研究抑癌基因PTEN的体内生理功能提供了重要的动物模型。     

极化与固化:转基因“科普”的困境分析与路径选择

从中国转基因科普的实践入手,结合国内外经验研究,从传播学、心理学和社会学的维度,辨析了当前转基因科普面临的困境,梳理了公众转基因态度极化和固化的原因。科学知识与转基因接受度的相关度弱,信任、价值和科学体制等诸多因素影响着大众对转基因的态度。据此,提出了中国转基因科学传播的五点可能路径。     

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。     

植物非生物胁迫相关转录因子研究方法

转录因子是一类能够与启动子区域顺式作用元件特异性结合的蛋白质,是一大类转录调控因子,也是植物中最大的基因家族之一。转录因子可以调节众多下游基因的表达,对植物的生长发育、形态建成、激素调节,以及抵抗多种生物和非生物胁迫具有重要作用。结合近年来转录因子的研究进展,归纳总结了植物非生物胁迫相关转录因子研究的主要策略和方法,包括转录因子结构域、亚细胞定位、转录激活作用、转录因子复合体以及转录因子功能的研究,为植物转录因子的相关研究提供理论和方法的参考。     

辅助病毒依赖型腺病毒载体转基因的体外表达效率

构建可表达增强型绿色荧光蛋白 (Enhanced green fluorescent protein,EGFP) 的辅助病毒依赖型腺病毒载体 (Helper-dependent adenoviral vector,HDAd),并完成大量制备、纯化和体外表达鉴定。荧光显微镜证实HDAd/EGFP可表达,电镜下观察到经CsCl纯化后的腺病毒的典型形态。分光光度计法测定病毒的浓度为4.0×1012 颗粒数 (Virus particle,vp) /mL。与可表达EGFP的第一代腺病毒载体 (First generation adenoviral vector,FGAd) FGAd/EGFP进行了体外感染和转基因表达效率的比较研究,分别用约2 000 vp/细胞的HDAd/EGFP和FGAd/EGFP感染A549细胞,流式细胞仪检测EGFP的表达情况。通过相同时间点流式细胞仪分析EGFP的表达情况,可见HDAd/EGFP感染早期的A549细胞较FGAd/EGFP有更高的荧光表达率及更高的表达强度,显示HDAd载体具有转基因瞬时高表达的特性,是一种更有价值的疫苗载体。     

香蕉乙二醛酶基因增强酿酒酵母对非生物胁迫抵抗能力的研究

从香蕉cDNA文库中克隆到了一个香蕉(Musa acuminata AAA subgroup)乙二醛酶(glyoxalase,GLO)基因(MaGLO14)。构建了带有MaGLO14的酵母表达载体PYES2-MaGLO14,转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)尿嘧啶营养缺陷型菌株INVSC1,挑取转化子进行PCR和酶切鉴定,证实获得了转基因菌株。通过比较转基因菌株和非转基因菌株在NaCl、高温、低温、干旱、UV胁迫下的生长状况,证明转基因菌株在以上非生物胁迫条件下的存活菌落数均高于非转基因菌株。利用酿酒酵母初步证明MaGLO14具有增强酵母菌对非生物胁迫抵抗力的功能。     

转基因植物检测技术的研究进展

现代植物基因工程使转基因植物及其产品越来越多地进入人们的生活,转基因植物安全性在世界范围内引起了广泛关注,对转基因植物检测技术的需求也越来越紧迫。就转基因植物检测技术的研究进展进行综述,重点介绍以基因和蛋白为目标的检测技术,包括PCR、ELISA和基因芯片技术的最新进展,并对不同方法的优缺点进行对比。此外,提出对特定代谢产物的检测是转基因植物检测的重要组成部分,是以后检测技术的发展趋势之一。最后,以差异蛋白为检测目标,结合研究工作提出基于双向电泳技术的转基因植物检测方法及其产品溯源方案。     

一种基于PCR技术鉴定单拷贝转基因烟草的方法

为了鉴定携带单拷贝外源基因的转基因烟草植株,以烟草核基因组上已知的单拷贝内源基因（RNR2）为内参,转基因烟草植株基因组DNA为模板,在同一PCR反应体系中扩增内源基因（RNR2）和外源目的基因（NPTⅡ）。反应产物在琼脂糖凝胶上电泳,获得了预期大小的两条特异性扩增条带。经ImageJ软件捕捉分析两条目的条带的灰度比,当T1代转基因烟草植株中外源基因与内源基因的扩增条带灰度比为1时,所检测植株即为单拷贝外源基因的转基因烟草植株。孟德尔经典遗传学方法证实了上述检测结果高度可信。