木糖异构酶基因xylA的克隆及其表达载体的构建

木糖异构酶基因xylA是一种正向选择标记基因,在植物基因工程中使用该标记可以获得安全的转基因植物.构建了以xylA基因为选择标记的植物表达载体.从大肠杆菌Top10中扩增出xylA基因,插入到质粒pCAMBIA2301的Xho Ⅰ位点,通过酶切和PCR检测插入片段的正确性,得到载体pCAMBIA2301-xylA,将pBI121载体上的‘35S-GUS-Nos'表达框插入到pCAMBIA2301-xylA的EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ位点.得到中间载体pCAMBIA2301-xylA-GUS,用Sac Ⅰ和Sma Ⅰ切下克隆载体上的CBF1基因替代pCAMBIA2301-xylA-GUS中的GUS片段,用电转化法将获得的表达载体转化到农杆菌中,为将来获得安全的转基因抗寒植株奠定基础.     

植物双元表达载体pCRI1210的构建及其功能验证

pBI121是转基因研究中的常用载体,但是其多克隆位点相对较少,所携带的GUS基因检测较为复杂。为了增加其多克隆位点,增强其表达效率,简化其检测方法,本研究在pBI121载体的基础上,在其骨架中插入含有CaMV35S启动子、棉花β-tubulin基因内含子和CaMV 35S polyA终止子的干涉表达框,该表达框含有GFP报告基因。通过验证,所插入的干涉表达框能够正常表达插入的外源基因,且GFP基因可以正常表达。该载体被命名为pCRI1210,它是一种双元植物表达载体,既可以用来当作表达载体,又可以用作干涉载体。本研究为转基因研究提供了一种非常实用的工具。     

人干扰素α-2b基因植物表达载体的构建及转化

目的:通过构建人干扰素α-2b(hIFNα-2b)基因的植物表达载体,为后期将其导入胡萝卜愈伤组织中作准备。方法:采用PCR技术从人基因组DNA扩增hIFNα-2b编码基因及全长基因,将其克隆于pMD19-T载体中,双酶切hIFNα-2b基因及植物表达载体pBI121,回收目的片段,T4DNA连接酶连接得到植物表达载体pBI121-hIFN。采用三亲交配法将后者导入根瘤农杆菌。结果:经PCR检测,双酶切及DNA序列测定表明hIFNα-2b编码基因及全长基因已分别插入植物表达载体pBI121中,重组表达载体pBI121-IFN已成功转化根瘤农杆菌LBA 4404。结论:成功构建了植物表达载体pBI121-hIFN并转入根瘤农杆菌。     

用于植物基因研究的mCherry表达载体构建及定位表达

荧光蛋白在生物学研究中具有广泛的应用和重要的作用,其中红色荧光蛋白mCherry因其颜色和良好的特性,对于植物基因研究具有重要的使用价值,本研究将mCherry基因构建到pBI121植物表达载体系统中,构建了pBI121MCS-mCherry载体。利用基因枪转化法转入洋葱表皮进行表达验证,显微镜观察结果显示整个洋葱细胞具有红色荧光,证明该载体能够在植物细胞中表达红色荧光蛋白。利用双酶切连接法将转录因子BpMYB4基因构建到该载体上,得到融合表达载体pBI121MCS-mCherry-BpMYB4,在洋葱表皮中表达,结果显示细胞核具有红色荧光,证明该载体能够准确表达融合蛋白,进行亚细胞定位。同时融合基因时不再需要中间载体,构建简便,引入的KpnⅠ酶切位点,增加了可选择性。因此该载体可用于植物基因表达定位及转基因植株筛选研究中,为今后的白桦基因组学研究提供了材料。     

无载体主干序列的bar和cecropin B 基因表达框共转化水稻

基因枪等直接转化法可将去除质粒载体主干序列的外源基因表达框导入植物基因组,消除质粒主干序列对植物基因组的影响,同时由于转基因分子较小,比较容易实现多个基因的共转化,在植物基因工程育种上有重要的应用价值,研究了基因枪介导外源基因表达框（包括启动子、基因开放阅读框和终止子）转化水稻的影响因素和转基因的整合模式,结果表明：（1）基因枪介导外源基因表达框转化水稻的频率约在0.1%～0.5%之间,非选择标准基因与选择标记基因的共转化频率约为50%～60%,增加基因表达框DNA浓度可提高转化率。相同基因构建物对不同品质水稻的转化率不同,基因构建物的侧边序列对基因枪转化的品种差异可能具有重要影响。（2）非选择标记基因cecropin B表达框在水稻基因组内整合模式简单,仅有1～3个拷贝;筛选标记基因bar表达框却比完整质粒转化后的整合模式复杂得多,插入拷贝数在4～14个之间,线形基因表达框的游离DNA末端和CaMV 35S启动中子重组热点介导的转基因重组可能是导致bar基因表达框复杂整合的重要原因。     

核基质结合区在番茄转基因表达调控中的应用

核基质结合区（matrix attachment region,MAR）的应用是提高植物基因转化和表达效率的有效方法之一。将烟草（Nicotiana tabacum）核基质结合区TM2构建在植物表达载体pBI121上报告基因GUSA表达盒和选择标记基因NPTII表达盒的两侧翼,利用农杆菌介导的子叶浸染转化番茄（Lycopersicon esculentum）。结果表明,MAR序列能够显著提高转基因植株的转化效率和转基因的表达水平。不同长度的CaMV35S启动子比较表明,TM2的调控活性依赖于启动子的存在,并且具有一定的功能重叠。热诱导型启动子的研究表明,TM2仅提高热诱导的表达强度,而不改变启动子的热诱导表达调控特性。TM2的表达调控特性符合转基因的表达要求,该MAR序列可广泛应用于各种植物的基因工程中。     

康乃馨ACC氧化酶cDNA的克隆及其反义植物表达载体的构建

以康乃馨（Dianthus caryophyllus L.)花瓣为材料,用改进的异硫氰酸胍一步法提取总RNA,根据已报道的康乃馨ACC氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,CO)基因的序列设计产合成一对引物,通过RT-PCR方法获得一约1.2kb特异片段,把该片段连接pGEM^(R)-Teasy vector上进行测序,其全长共1156bp,编码区915bp。共编码304个氨基酸残基,序列分析结果表明该序列与GenBankL35152中的康乃馨ACC氧化酶基因的cDNA序列完全相符,推断该基因在康乃馨种内可能是完全或高度保守的,随 后将此片段反向插入植物表达载体pBI121的35S启动子和NOS终止子之间,构建了一反义植物表达载体pBO;又把花特异表达启动子PchsA插入pBI121的HindⅢ Xbal位点构建中间载体pGHB,再把康乃馨ACC氧化酶基因反向插入中间载体pCHB的XbaI Satl位点构建成另一反义植物表达载体pCBO。     

油茶CoSAD基因载体的构建、鉴定及功能分析

为揭示油茶( Camellia oleifera Abel)硬脂酰-ACP脱饱和酶( SAD)基因(即CoSAD基因)的功能,构建了该基因的原核表达载体pET28b-CoSAD、植物表达载体pBI121-CoSAD和RNA干扰载体pBI121-CoSAD RNAi,并采用PCR扩增及双酶切方法对3类载体进行鉴定;在此基础上,对原核表达载体中的CoSAD基因进行诱导表达分析,并对pBI121-CoSAD转化的拟南芥〔Arabidopsis thaliana ( Linn.) Heynh.〕sad突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株进行转基因鉴定和主要脂肪酸成分含量分析。 PCR扩增和双酶切结果显示：从 pET28b-CoSAD、pBI121-CoSAD和pBI121-CoSAD RNAi 载体的阳性克隆中均可获得目的条带,表明这3类载体均构建成功;用1 mmol·L-1 IPTG分别诱导0.5、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 h,CoSAD基因均能够在pET28b-CoSAD转化的大肠杆菌BL21感受态细胞中正常表达,能够获得与预测结果相符的相对分子质量约47000的特异目的蛋白条带,且蛋白活性随诱导时间的延长而升高。从pBI121-CoSAD转化的拟南芥突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株中也均可扩增出目的条带。 GC-MS分析结果显示：与拟南芥野生型植株相比,其突变体植株的硬脂酸和棕榈酸含量较高、油酸和棕榈油酸含量较低;但突变体植株经pBI121-CoSAD转化后,硬脂酸和棕榈酸含量降低而油酸和棕榈油酸含量提高;野生型植株经过pBI121-CoSAD RNAi转化后,硬脂酸和棕榈酸含量提高、油酸和棕榈油酸含量降低,表明pBI121-CoSAD转化能够促进拟南芥sad突变体植株体内饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸转化,而pBI121-CoSAD RNAi转化对拟南芥SAD基因的表达有明显的抑制作用,这2种重组质粒均可影响拟南芥植株的脂肪酸含量。研究结果表明：油茶CoSAD基因具有调控饱和脂肪酸(硬脂酸和棕榈酸)向不饱和脂肪酸(油酸和棕榈油酸)转化的功能,对茶油的脂肪酸组成具有关键的调控作用。     

含甘露糖异构酶基因植物表达载体的构建

目的:构建了以manA基因为选择标记的植物表达载体。方法:从大肠杆菌DH5α中克隆出manA基因,连接到质粒pCAMBIA1301的XhoⅠ位点,替换hpt基因,通过酶切和PCR检测了插入片段的正确性,使用XbaⅠ和HindⅢ酶切Gateway载体(pGWCBF)获得含有P35S-T35S-attR1-attR2-CmR-ccdB的结构域,将其插入到表达载体pCAMBIA1301的相应位点中,获得中间表达载体pCAMBIA1301-manA-GW,使用Gateway载体的BP反应与LR反应,将转录因子CBF基因片段整合到载体中。结果:酶切结果表明以甘露糖异构酶基因(manA)为选择标记的植物表达载体pCAMBIA1301-manA-CBF已经构建完成。结论:将构建好的载体用液氮冻融法转化到农杆菌中,可以用于葡萄的遗传转化研究,为将来获得安全的转基因抗寒植株奠定基础。     

云南红豆杉紫杉烯合成酶基因克隆、序列分析与植物表达载体的构建

利用分段RT—PCR法成功地从云南红豆杉叶片总RNA中分离出两条长约1．4kb和1．5kb的cDNA片段,克隆到pUCm—T载体中,序列拼接分析表明,该cDNA片段与Wildung MR等发表的紫杉二烯合成酶基因编码区2586bp有41个核苷酸不同,同源性为98．42％,具有编码862个氨基酸蛋白质的能力．为了检测所克隆的基因编码产物是否具有活性,并进一步制备抗体以便于将来转基因植物的检测,构建了一个酵母表达载体GAPA-T14;为了转化植物构建了两个具有不同启动子的植物表达载体,pBI121-T14(含35S启动子)和pBIH-T14(在pBI121的基础上以胶乳特异启动子取代35S启动子)．     

三个方便实用的植物表达载体构建与验证

为满足植物功能基因组学研究及转基因安全性需要,本研究根据一些国内外引进或商业化的植物表达载体及其相关元件,构建了3个适合于植物,尤其是单子叶植物转化的表达载体,即p AH006、p WMB022和p WMB025。p AH006载体包含由玉米泛素ubi启动子调控的GUS基因和bar基因的完整T-DNA区域,此区段能够被酶切回收,可用于单子叶植物农杆菌介导转化效率评价及基因枪介导线状DNA转化效果研究;p WMB022载体携带由双35S启动子调控的玉米色素基因Lc和C1,可用作基因枪介导的共转化筛选标记,直观筛选含目标基因转基因材料;p WMB025载体携带由ubi启动子调控的、商业化转基因植物中广泛利用的EPSPS基因,可用于禾谷类作物农杆菌或基因枪介导的遗传转化,载体多克隆位点可通过酶切方式更换目标基因。酶切鉴定结合农杆菌或基因枪介导的小麦幼胚愈伤组织或叶片转化验证此3个载体表明,载体构建正确,其标记基因、可视化基因和报告基因均能正常表达。这3个载体的构建对于小麦等植物转化效率提升、安全型转基因作物获得和植物功能基因组学研究等具有重要意义。     

The 35S promoter used in a selectable marker gene of a plant transformation vector affects the expression of the transgene

Positive selection of transgenic plants is essential during plant transformation. Thus, strong promoters are often used in selectable marker genes to ensure successful selection. Many plant transformation vectors, including pPZP family vectors, use the 35S promoter as a regulatory sequence for their selectable marker genes. We found that the 35S promoter used in a selectable marker gene affected the expression pattern of a transgene, possibly leading to a misinterpretation of the result obtained from transgenic plants. It is likely that the 35S enhancer sequence in the 35S promoter is responsible for the interference, as in the activation tagging screen. This affected expression mostly disappeared in transgenic plants generated using vectors without the 35S sequences within their T-DNA region. Therefore, we suggest that caution should be used in selecting a plant transformation vector and in the interpretation of the results obtained from transgenic approaches using vectors carrying the 35S promoter sequences within their T-DNA regions.     

Functional analysis of a reproductive organ predominant expressing promoter in cotton plants

Transgenic Bt insect-resistant cotton plants have high insect resistance in the early stage of development, but relatively low resistance in the late stage. Substituting a reproductive organ-specific promoter for the CaMV35S promoter presently being used could be an ideal solution. For the first time, the promoter sequence of ADP-ribosylation factor 1 (arf1) gene was isolated from Gossypium hirsutumY18 by means of inverse PCR. The sequencing result discovered the unique structure of the arf1 promoter, including four promoter-specific elements, the initiator, TATA box, CAAT box and GC box, and also an intron in 5′-untranslation region. Four plant expression vectors were constructed for functional analysis of the promoter. Based on the pBI121 plant expression vector, four truncated arf1 promoters took the place of the CaMV35S promoter. These vectors were different only in their promoter regions. They were introduced into cotton plants via pollen tube pathway. Histochemical GUS staining and fluorescence quantitative analyses were performed to examine the expression patterns of the GUS gene driven by the 4 arf1 truncated promoters in transgenic cotton plants respectively. The results showed that the arf1 promoter was a typical reproductive organ-specific promoter. Hopefully, the arf1 promoter can be a regulatory element for designing cotton reproductive organs with desired characteristics.     

拟南芥冷诱导型启动子CBF 3的克隆及活性检测

目的：构建冷诱导型启动子CBF3基因的植物表达载体,并将其转入烟草。方法：以拟南芥基因组DNA为模板,通过特异PCR扩增,克隆冷诱导表达启动子CBF3（C-repeat binding factor）。用CBF3启动子替换pBI121载体上的35S启动子构建新的载体pBC-GUS,通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草。结果：获得了转基因烟草,转基因烟草的GUS组织化学染色及PCR分析结果表明,在低温诱导下,CBF3启动子可增强GUS基因表达。结论：CBF3启动子可应用于植物抗冷基因工程研究。     

Functional Analysis of Nodulin-like Promoter in Transgenic Cotton Plants

For the first time, a nodulin-like gene promoter was isolated from Gossypium hirsutum L. Guo Y18 by means of inverse PCR. Three plant expression vectors were constructed for functional identification of the promoter. These vectors were different only in promoter regions; three truncations of the nodulinlike promoter took the place of the CaMV35S promoter in the pBI121 plant expression vector. Then, the three vectors were introduced into cotton plants via the pollen tube pathway. The expression patterns of the gus gene driven by nodulin-like promoter truncations were investigated in the offspring of transgenic cotton plants. Histochemical GUS staining and fluorescence quantitative analysis were performed to achieve this goal. The results showed that the nodulin-like promoter was a strong, highly reproductive organspecific promoter, which demonstrated a much higher driver activity than the CaMV35S promoter did in cotton reproductive organs, but relatively lower activity in vegetation. Identification of the speciality and strength-determining regions of the nodulin-like promoter was also undertaken.     

橡胶树白粉菌(HO-73)启动子WY172不同长度片段的克隆及表达活性分析

旨在克隆橡胶树白粉菌启动子WY172及其上游2K序列上4个不同长度缺失片段,以分析启动子各片段的表达活性。基于实验室前期研究基础,以WY172上游2K序列作为研究对象进行渐变缺失突变,得到4个不同长度的可能具有启动子活性的片段,结合WY172,选用pBI121载体作为骨架,分别替换GUS基因前的CaMV35S启动子,并分别构建重组表达载体,通过ATMT法转化农杆菌;利用GUS染色法和酶活性检测,分析WY172启动子及不同长度片段的酶活性。分别构建了pBI121-WY172、pBI121-WY172Q、pBI121-WY172Q1、pBI121-WY172Q2、pBI121-WY172Q3共5个重组的植物表达载体,所有植物表达载体烟草瞬时表达GUS染色均有蓝色出现,且蓝色程度均强于阳性对照CaMV35S启动子,其中pBI121-WY172Q3的GUS染色相对最深;GUS酶活性测定结果显示所有缺失突变片段都具有调控基因表达的启动子活性,且启动活性均强于CaMV35S启动子,WY172Q3调控GUS基因表达的活性最高。因此我们判断WY172及其上游2K序列上4个不同长度缺失片段均具有启动子活性,其中以WY172Q3启动子片段的表达活性最强。     

用绿色荧光蛋白监测转基因植物中选择标记基因的消除

绿色荧光蛋白(GFP)可直接进行活体观察,它的这个优点可被用于监测转基因植物中选择标记基因的消除。为此,构建了植物表达载体pGNG,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和卡那霉素抗性基因表达盒(NosP-nptll-NosT)一起克隆在两个同向的lox位点间,在第一个lox位点上游置有CaMV 35S启动子以驱动GFP表达,第二个lox位点下游置有不含启动子的大肠杆菌β-葡萄糖醛酸酶(GUS)基因。首先在含卡那霉素(Kan)的培养基上筛选出转pGNG的烟草,借助绿色荧光可容易地检出表达GFP的转化体。然后用另一转化载体pCambia1300Cre二次转化表达GFP的转基因植物,利用另一选择标记基因潮霉素抗性基因(hpt)进行筛选,在获得的再生植株中,Cre重组酶的表达消除了转化体中两lox位点间的gfp和nptll。实验结果表明可借助GFP荧光的消失,快速选出nptII被消除的二次转化体,同时GUS(作为目的蛋白) 在CaMV 35S启动子驱动下获得表达。最后利用后代的分离将hpt和cre除去。