转录因子ABP9基因过表达对植物生长发育的影响分析

【研究目的】为分析玉米ABA/逆境响应转录因子ABP9基因过量表达对植物生长发育的影响以利用该基因开展抗逆分子育种。【方法】本研究构建了35S启动子驱动ABP9组成型表达的植物表达载体,获得了过表达ABP9基因的拟南芥转基因株系,并在正常生长条件下,比较了转基因植株和野生型在种子萌发、营养生长和生殖生长阶段的形态和生理变化,分析了可能的分子机制。【结果】结果表明,正常生长条件下,转基因植株与野生型相比表现出萌发,幼苗生长以及开花阶段的生长抑制;气孔开度减小,叶片内源ABA含量降低;ABA信号传导基因表达增强,而ABA合成基因表达降低;而且这些效应在ABP9基因表达相对较强的转基因株系中表现更明显。【结论】说明ABP9基因过量在正常生长条件下即诱导转基因植株产生耐逆反应,抑制植株的生长发育。因此,在利用ABP9基因进行转基因抗逆育种时须考虑控制ABP9基因适时适量表达。     

转DREB1A基因提高烟草抗逆性的研究

将拟南芥(Arabidopsis thatiana)DREBIA基因分别在组成型启动子花椰菜病毒35S启动子和逆境诱导型启动子rd29A的驱动下转入烟草中,获得的两种转基因植株对干早和低温胁迫的抗性均显著提高,但对盐胁迫的杭性无明显变化.研究分析了组成型启动子和逆境诱导型启动子控制的DREBIA转基因植株在形态发育和抗...     

拟南芥rd29A启动子在不同胁迫下GUS活性分析

通过特异PCR扩增技术,以拟南芥基因组DNA为模板,克隆了rd29A基因上游1 600 bp的胁迫诱导型启动子序列。将此1 600 bp的调控序列与GUS基因连接构建植物表达载体pBI101-rd29A-GUS,并用农杆菌介导法转基因拟南芥。定量PCR结果显示,干旱胁迫下转基因纯合株系中rd29A显著上调表达。GUS组织化学染色及GUS定量分析结果表明,在ABA、甘露醇和NaCl等胁迫处理下,GUS活性增强,尤其是ABA胁迫处理。说明rd29A启动子可以增强逆境下GUS基因的表达,可作为一种诱导型启动子应用于提高作物抗逆性的基因工程研究中。     

rd29A和CaMV-35S启动子调控转AtDREB2A苜蓿耐碱性分析

rd29A和CaMV-35S启动子广泛应用于植物基因工程中,但调控效果在不同转基因植物中不同。文章采用Real-time PCR分析转基因各株系中AtDREB2A基因表达差异;对苜蓿扦插苗及一年生转基因苜蓿成苗分别作50 mmol·L~(-1)NaHCO_3(pH 8.0)和混合盐碱土(pH 9.3)处理,统计苜蓿各株系成活率、开花植株数,测定叶绿素、丙二醛、相对电导率及根系活力。结果表明,两种启动子对AtDREB2A表达的调控存在明显差异,35S启动子调控的AtDREB2A为超量表达,碱胁迫处理后显著上调,达57.6倍;rd29A启动子调控AtDREB2A诱导表达,表达量低于35S启动子调控株系(20.7倍),AtDREB2A超量表达抑制植株正常生长。在幼苗期和成苗期,两种启动子各转基因株系均有一定耐碱能力,但存在差异。AtDREB2A诱导表达耐碱性效果更明显,其叶绿素含量、相对电导率、MDA、根系活力变化均显著低于AtDREB2A超量表达。研究两种启动子调控的转AtDREB2A基因苜蓿耐碱效果,为AtDREB2A基因在苜蓿耐碱基因工程中应用提供方法。     

光诱导和组成型启动子控制柠檬酸合酶基因过量表达对转基因烟草耐铝性影响的比较

分别用光诱导型启动子(PrbcS)和组成型启动子(CaMV 35S)驱动柠檬酸合酶基因(cs)在转基因烟草中过量表达,比较转基因烟草中柠檬酸的含量和分泌量及其铝耐受性的变化.结果表明:诱导型转基因株系的CS酶活性是野生型的2.3～2.4倍,组成型转基因株系的酶活性是野生型的1.6～2倍;在30 μmol·L-1铝胁迫下,诱导型转基因植株的根相对伸长量是野生型的2.8～2.9倍,组成型的根相对伸长量是野生型的2～2.3倍;在无铝或300 μmo1·L-1铝胁迫下,转基因烟草叶片和根中柠檬酸含量均高于野生型,其中诱导型转基因植株叶片中柠檬酸含量高于组成型转基因植株,转基因烟草柠檬酸的分泌量分别是野生型的1.8～2.0倍和3.0～3.3倍;在有铝胁迫的珍珠岩基质上培养时,转基因烟草的生长情况好于野生型.这些结果证明,与CaMV 35S相比,采用PrbcS启动子控制cs基因的过量表达可更有效地增加转基因烟草中CS的酶活性及叶片中柠檬酸的合成量,同时也能更有效地提高转基因烟草柠檬酸的分泌量,从而增强其对铝毒害的抵御能力.     

玉米转ABP9基因植株的获得

ABP9参与ABA信号传导及ROS代谢调节,增强植物抵抗非生物逆境胁迫的能力,因此该基因在作物抗逆性改良上有潜在应用价值。为了获得转ABP9基因的玉米植株,向玉米抗逆育种提供新材料,构建了由组成型启动子Ubi驱动抗逆转录因子ABP9基因的植物表达载体,并通过农杆菌介导对玉米自交系齐319进行了遗传转化。经草铵膦抗性筛选和用两对不同的基因特异引物进行PCR扩增检测,证明已将ABP9基因导入玉米齐319基因组中,获得转基因植株。     

水杨酸诱导表达AtCBF1的转基因烟草研究

CBF是植物低温驯化过程中的关键性调控因子,过量表达CBF可显著提高转基因植物的非生物胁迫抗性。但是,组成型高表达CBF基因常导致转基因植株生长受阻。通过使用人工合成的水杨酸诱导型启动子,结果发现拟南芥CBF1基因在转基因烟草中受低浓度水杨酸诱导表达,且不影响烟草的生长发育。本研究结果说明,组合化学诱导型启动子和CBF基因,可以用于提高作物的抗环境胁迫的遗传改良中。     

2种启动子驱动下的VaCBF3基因植物表达载体构建

为了探索山葡萄CBF3基因(VaCBF3)对杨树的遗传转化的影响,及组成型启动子和诱导型启动子对转基因植株生长的影响,分别构建由2种类型启动子调控的植物表达载体.根据GenBank上公布的rd29A基因序列设计特异性引物,利用PCR方法从拟南芥基因组DNA中克隆rd29A基因启动子片段,利用限制性内切酶通过酶切、连接构建由组成型启动子35S和诱导型启动子rd29A基因启动子驱动的VaCBF3基因植物表达载体,利用冻融法完成重组质粒对根癌农杆菌LBA4404的转化.试验结果表明,所克隆的rd29A基因启动子片段序列分析表明该启动子片段长度为945bp,与GenBank中基因序列同源性达99％,具有DRE、ABRE、TATAbox和CAAT box4个完整的顺式作用元件,具有启动子功能.经过酶切、连接成功地将目的基因与载体质粒连接,并将重组质粒导入至根癌农杆菌LBA4404中,为下一步利用农杆菌介导法对杨树的遗传转化及研究2种启动子的启动效率奠定了一定的基础.     

rd29A启动子克隆及对低温响应的研究

研究从拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组DNA克隆了rd29A基因启动子,序列分析表明该启动子具有两个干旱、高盐和低温响应顺式作用元件(DRE),在851～856 bp碱基处为TATA box,其它主要调控区域也存在。然后,分别用rd29A启动子和CaMV 35S启动子,构建了具有绿色荧光蛋白(GFP)基因的植物表达载体pBIG和pBIRG。通过基因枪导入法转化洋葱表皮细胞,在25 ℃和4 ℃条件下培养16 h后,用荧光显微镜观察GFP基因的表达水平。结果表明,在低温条件下,rd29A启动子的活性明显高于CaMV 35S启动子,说明rd29A启动子是一低温诱导型启动子,可满足在低温条件下使目的基因在转基因植物中进行表达的目的。     

异源表达CmSAMDC基因拟南芥的耐盐性分析

利用含50 mg/L潮霉素(Hyg)的MS固体培养基成功筛选出转CmSAMDC基因的拟南芥株系TA1和TB1,并对T_3代转基因植株的耐盐性进行了分析。研究结果表明:转SAMDC基因的拟南芥在含不同浓度NaCl的培养基中发芽率、侧根数均显著高于野生型拟南芥的;转CmSAMDC基因拟南芥幼苗在200 mmol/L NaCl条件下能正常生长,且具有较低的丙二醛(MDA)含量,而野生型拟南芥在相同胁迫条件下明显萎蔫、失绿甚至死亡。说明过量表达SAMDC基因可以显著提高拟南芥的耐盐性。     

玉米转ABP9和ZmCBF3双基因植株的获得

[目的]获得转双基因的植株,研究植物逆境诱导基因ABP9和ZmCBF3的协同表达对玉米抗逆性的影响.[方法]通过农杆菌侵染的方法将ABP9和ZmCBF3基因同时转入玉米中,并对T0代植株进行分子鉴定.使用含有ABP9启动子驱动ABP9和ZmCBF3双基因载体的农杆菌侵染玉米幼穗,获得T0代种子;在田间通过对玉米苗喷洒草铵膦除草剂筛选获得具有草铵膦抗性的玉米植株.[结果]挑选10株抗性玉米苗小量提取DNA并进行PCR扩增分析,其中5个植株出现特异条带;大量提取PCR阳性玉米的DNA进行Southem杂交分析,9TQ-5号植株在与bar探针和ABP9探针杂交时均出现特异条带.[结论]9TQ-5号植株为转基因阳性植株,为后续试验提供了材料.     

核桃JrTT1-1启动子不同长度片段响应干旱的活性分析

  目的  TTl是C2H2-ZFP（WIP型锌指结构）类转录因子调控蛋白,核桃JrTT1-1基因启动子含有干旱响应元件,具有调控干旱胁迫的功能。本研究通过分离JrTT1-1基因不同长度启动子片段并对其受干旱胁迫后的表达活性进行分析,探讨JrTT1-1基因响应干旱胁迫的机制。  方法  根据WRKY顺式作用元件的分布,将JrTT1-1基因启动子分为1 002 bp（?1 ~ ?1 002）、720 bp（?1 ~ ?720）、448 bp（?1 ~ ?448）、174 bp（?1 ~ ?174）、149 bp（?1 ~ ?149）5个片段,分别记为S1、S2、S3、S4、S5。用S1、S2、S3、S4、S5分别替换pCAMBIA1301载体的CaMV35S启动子构建重组载体,通过农杆菌介导的蘸花法转化拟南芥,经潮霉素筛选、PCR验证及GUS基因表达分析确定后培养至T3代。对不同生长期不同组织进行GUS酶活性测定,评价不同片段的时空表达活性。将S1、S2、S3、S4、S5转基因植株种子萌发生长30 d进行干旱处理（50 mmol/L甘露醇）,未干旱处理的设为对照（CK）,分析整株、根及地上部分GUS酶活性,评价不同片段响应干旱的差异。  结果  正常生长条件下,S1、S2、S3、S4、S5转基因拟南芥在不同生长时期、不同组织器官中均能检测出GUS酶活性,但不同片段GUS活性具有差异,且随着片段变短,活性降低;但S1和S2之间的差异不显著。比较成熟种子、鲜种子、35 d根、茎、叶、花的GUS活性,发现不同组织之间也有区别,体现了5个片段的组织表达特异性。与CK相比,干旱胁迫下,5个片段整株、根和地上部分的GUS活性均显著提高,其中干旱胁迫后S1、S2、S3、S4、S5全株的GUS活性分别为CK的1.50、1.46、1.47、1.46、2.23倍,根GUS活性分别为CK的1.29、1.29、1.28、1.53、1.36倍,地上部分GUS活性分别为CK的1.62、1.59、1.57、1.59、2.30倍。  结论  JrTT1-1基因启动子片段的表达活性与其长度呈正相关,每个长度启动子片段活性具有根、茎、叶、花、种子等组织特异性;WRKY元件及其数量可能与干旱胁迫调节作用相关,且JrTT1-1启动子在干旱胁迫下的表达也具有组织差异性。      

拮抗菌2-Q-9抑菌相关基因BCCodY转化烟草及其功能研究

将拮抗菌2-Q-9的1个抑菌相关基因BCCodY连接至遗传转化载体并转化烟草品种K326.PCR结果表明,该基因被成功转化.反转录PCR结果表明,BCCodY基因在K326中被转录成mRNA,说明该基因能在转基因植株中表达.为了鉴定BCCodY在转基因K326中的生物学功能,采用叶腋针刺法将烟草青枯病菌接种转基因植株,...     

转phyA2、ZmTMT和Bar玉米的获得及其特性分析

【目的】玉米是家禽和单胃动物饲料的主要原料,但玉米籽粒中高活性的α-生育酚含量较低,且籽粒中的磷主要是以植酸磷的形式存在,动物不能有效吸收利用,因此,饲料中需要添加化学合成的维生素E和无机磷或微生物来源的植酸酶以满足动物生长发育的需要,增加了饲料成本,同时又容易造成磷污染。通过转基因获得α-生育酚含量和植酸酶活性大量提高的玉米,为饲用玉米育种提供材料基础。【方法】构建含有3个基因表达盒的载体,采用农杆菌侵染的方法转化玉米,草铵膦作为筛选压力;通过喷施草铵膦和PCR鉴定的方法筛选转基因阳性植株,RT-PCR分析目的基因在转录水平的表达情况;Western blot分析目的基因在翻译水平上的表达情况,采用分光光度计测定转基因玉米籽粒中的植酸酶活性,利用HPLC测定籽粒中的维生素E含量,同时比较转基因株系与野生型在其他营养成分和农艺性状上的差异。【结果】构建了胚乳特异性启动子123387驱动的植酸酶基因phyA2表达盒、胚特异性启动子13387驱动的玉米γ-生育酚甲基转移酶基因ZmTMT表达盒以及组成型启动子CaMV 35S驱动的草铵膦抗性基因Bar表达盒串联的植物表达载体;转化玉米获得转基因植株;喷施草铵膦和PCR鉴定得到阳性植株;经过多个世代回交转育,获得目标性状均较好的2个转基因纯合玉米株系TPB1和TPB2;RT-PCR和Western blot分析结果表明phyA2、ZmTMT和Bar在转基因玉米中显著高表达。植酸酶活性测定结果表明,转基因玉米籽粒中植酸酶活性达到10 000—13 000 U·kg^-1。维生素E含量测定结果表明,转基因玉米籽粒中90%以上的γ-生育酚转化为α-生育酚,α-生育酚的含量达到50—70 mg·kg^-1,α-三烯生育酚的含量也有明显增加。转基因玉米中的植酸酶活性和α-生育酚含量完全能够满足动物饲料的需要。转基因株系的农艺性状与野生型无显著差异,TPB1的营养成分与野生型总体无显著差异,TPB2稍高于野生型但是未产生不利影响;且均具有草铵膦抗性。【结论】获得的富含维生素E和植酸酶、且具有除草剂抗性的玉米新材料可以用于玉米杂交种的开发应用,降低饲料成本,提高磷的利用率,减少环境污染。     

Cry1 Ac基因组织特异表达载体构建及水稻遗传转化

为了提高转基因抗虫水稻的生物安全性,构建了由组织特异性启动子序列RSP1、RSP2及组成型启动子35S带动Bt基因Cry1Ac的双元载体pCAM RSP1 Cry1A(c)、pCAM RSP2 Cry1A(c)及pCAM 35S Cry1A(c),并通过农杆菌EHA105介导对两个水稻品种"秀水11"和"秀水63"进行了遗传转化。"秀水11"和"秀水63"的平均转化率分别为72 9%和83 2%,经抗性愈伤组织的分化培养两个品种分别获得346和448株再生植株,其中PCR检测阳性株数分别为295和414。     

CaMV35S启动子驱动的FT基因调控杨树早期开花的初步研究

为了研究CaMV35S启动子驱动的FT基因对转基因杨树Populus早期开花的影响,利用Gateway技术构建了35S::FT基因表达载体,并对杨树进行了遗传转化,从转基因杨树花的发育、花器官变异等方面初步探讨了35S::FT促进杨树早期开花性能。结果表明:35S::FT转基因杨树分生组织属性的改变及初始花结构的形成发生于试管培养阶段;花开始发育后如不及时把开花植株继代培养或转至土壤温室培养,初始花结构会凋谢枯萎,不能继续发育。转基因植株花器官的分化与发育发生于温室培养阶段的3~5周内,能够分化出典型的花器官,但发育不完全,具雌雄蕊、花盘结构,无成熟苞片结构,雄蕊不能成熟发育。35S::FT诱导的花均为单朵花,而非野生型的柔荑花序;多数花属于单性花,但转基因雄性无性系中会出现两性花。转基因植株的开花率随着试管苗继代次数的增加而急剧下降,但两性花比例会上升。