抗草甘膦抗虫植物表达载体的构建及其转基因烟草的分析

构建了含草甘膦抗性突变基因（aroAM12）和人工合成重组Bt抗虫基因（Bts1m）的植物表达载体pCM12_s1m。aroAM12基因的表达由CaMV35S启动子控制,Bts1m基因的表达由2E_CaMV35S启动子和Ω因子控制。通过农杆菌介导,将aroAM12和Bts1m基因转化到烟草中,转基因烟草通过在含草甘膦的MS培养基上筛选而获得。Southern blot分析表明所有经过草甘膦筛选出的转化植株都整合有aroAM12基因,约70%的转化植株同时整合有aroAM12和Bts1m基因。Northern blot、Immunodot blot分析进一步证明整合的两个基因在转录、翻译水平上均进行了表达,不同植株之间表达存在着差异。草甘膦抗性和虫试实验证明,获得的转基因烟草对草甘膦和烟青虫具有很强的抗性。     

烟草NtHMA4基因突变体鉴定及低镉特性研究

该研究从中国烟草主栽品种‘云烟87’的EMS突变体库中,通过TILLING技术筛选,获得NtHMA4的EMS突变体hma4-4h12。对突变体进行测序表明,该突变体核苷酸突变方式为C152T,氨基酸突变方式为T51I。利用100μmol/L氯化镉对突变体进行镉胁迫试验表明,hma4-4h12与对照‘云烟87’相比,叶片中镉、锌、铜、砷、铅、镍含量分别降低55.48%、21.11%、20.96%、27.50%、16.23%和19.28%,铁、锰和铬含量与对照没有显著差异。hma4-4h12突变体大田农艺性状观察表明,其株高、节距、茎围等与对照相比显著变小,推测hma4-4h12中含有影响这些性状的突变位点。该研究获得的低镉突变体hma4-4h12可以作为培育低镉烟草品种的材料,但是育种中利用该突变体,后续还需要通过回交去除不利突变的影响。     

小鼠胚胎干细胞向脂肪细胞分化过程中PPARγ2基因的表达模式

将PPARγ2基因启动子和报告基因荧光素酶相连接克隆于特定载体构建成表达质粒 ,电穿孔转染小鼠ES细胞 ,筛选阳性克隆。诱导ES细胞向脂肪细胞分化 ,通过定量检测荧光素酶活性跟踪PPARγ2基因的表达情况 ,以此研究脂肪细胞分化过程中该基因的表达模式。结果显示PPARγ2基因在未分化的ES细胞和EB形成的前两天中不表达 ,从EB形成的第 3天开始表达 ,直至脂肪细胞分化完成。该基因在已完成分化的脂肪细胞中的表达远强于在分化中的前脂肪细胞中的表达。首次报道了从小鼠ES细胞到脂肪细胞分化过程中PPARγ2基因的表达模式 ,支持了PPARγ2基因为脂肪组织特异性表达基因的已有报道 ,并为脂肪细胞分化机理研究提供了线索。     

带内含子卡那霉素抗性基因双元载体构建及烟草转化

农杆菌介导法是植物基因转化的常用方法,然而由于筛选培养基中常用的抗生素头孢霉素和羧苄青霉素具有类植物激素活性,影响外植体的再生和转化频率,将一个植物的内含子插入卡那霉素抗性基因编码区的N端。合成了一个带内含子的卡那霉素抗性基因。构建带该基因的植物双元表达载体pYP1202并转化烟草,受外植体在含卡那霉素50－200mg/L的选择培养基中抗性芽分化频率不受卡那霉素浓度影响,然而具有GUS活性的转化子占分化芽的比例却随着卡那霉素浓度的增加而升高。当培养基中加入500mg/L羧苄青霉素后受侵外植体产生的抗性芽频率比单一的卡那霉素筛选提高近1倍,高达91.4％,然而具GUS活性的转化子占抗性芽的比较仅有26.7％,在200mg/L的卡那霉素筛选下,比例升至93.3％。用带内含子卡那霉素抗性基因构建的植物表达载体转化植物可以减少假抗性芽的产生。     

黑曲霉N14植酸酶基因在巴斯德毕赤酵母中的高效表达

从黑曲霉N14基因组DNA中扩增出植酸酶phyA基因表达片段 ,并将其克隆到pMD18-T载体中。以此片段构建了pPIC9K-phyA重组表达载体 ,目的片段以正确的阅读框架插入到pPIC9K的多克隆位点EcoRⅠ和NotⅠ之间。重组表达载体经XbaⅠ线性化处理 ,电击转化毕赤酵母 ,经G418抗性筛选、酶活性测定、PCR鉴定和SDS-PAGE分析 ,获得了两株产酶活性分别为 14 39583u mL发酵液 (PP N1422 )和14 89083u/mL发酵液 (PP-N1444)的高产工程菌 ,其酶活性分别是出发菌株酶活性 (422u/mL)的 34113倍和 35286倍 ,重组酵母具有很好的遗传稳定性。重组植酸酶在pH值 2.5～3.0和 5.0～5.5时酶活性最高 ,且在pH4.5～6.5之间均有相当高的酶活性 ,最适作用温度为55℃。     

带内含子卡那霉素抗性基因双元载体构建及烟草转化

农杆菌介导法是植物基因转化的常用方法,然而由于筛选培养基中常用的抗生素头孢霉素和羧苄青霉素具有类植物激素活性,影响外植体的再生和转化频率。将一个植物的内含子插入卡那霉素抗性基因编码区的N端,合成了一个带内含子的卡那霉素抗性基因。构建带该基因的植物双元表达栽体pYP1202并转化烟草,受侵外植体在含卡那霉素50～200mg/L的选择培养基中抗性芽分化频率不受卡那霉素浓度影响,然而具有GUS活性的转化子占分化芽的比例却随着卡那霉素浓度的增加而升高。当培养基中加入500mg/L羧苄青霉素后受侵外植体产生的抗性芽频率比单一的卡那霉素筛选提高近1倍,高达91.4％,然而具GUS活性的转化子占抗性芽的比例仅有26.7％,在200m/L的卡那霉素筛选下,比例升至93.3％。用带内含子卡那霉素抗性基因构建的植物表达载体转化植物可以减少假抗性芽的产生。     

番茄Tm-22基因在烟草中的表达及其对番茄花叶病毒(ToMV)的特异抗性

Tm-2^2基因在烟草上的转化和表达表明,Tm-2^2基因在同科不同属植物体上的功能没有改变。在两种类型的纯合转化体上,Tm-2^2基因编码蛋白能够抗Tobamovirus属5种不同的毒株,并能被ToMV-2a毒株感染而失去抗病性。这个结果表明：移动蛋白上的氨基酸变异能够影响R蛋白对ToMV的应答反应。Tm-2^2基因转化体在不同启动子的调控下,对ToMV-2a毒株感染所表现的症状不同,说明启动子在Tm-2^2基因的抗病反应中具有非常重要的作用。     

人β神经生长因子在大肠杆菌中的高表达

将编码人β神经生长因子(Huβ-HGF)的基因克隆到由T7噬菌体启动子控制的pET11c大肠杆菌表达载体中,重组质粒经鉴定含有Huβ-NGF基因,未解聚的表达产物经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),结果显示出二聚体27kD的蛋白带。而完全解聚的表达产物SDS-PAGE显示出一条13β5kD单体带。经凝胶电泳扫描,表达带占菌体总蛋白的14.5％。用兔抗鼠β—NGF的多克隆抗体进行的Western-Blot的结果表明,二聚体同单体都有免疫原性。在生物活性的鉴定中,菌体表达产物可以使小鸡鸡胚的背根神经节产生神经元突起,由此可以证明该表达产物有较高的生物活性。     

人工合成的黑曲霉NRRL3135菌株植酸酶基因在毕赤酵母系统中的高效表达

本文以黑曲霉(Aspergillus niger)NRRL3135菌株植酸酶基因为对象,通过基因人工合成的方法去除了该基因的内含子与信号肽编码序列,换用在毕赤酵母(Pichia pastoris)中使用频率较高的密码子以优化其表达。该人工合成植酸酶基因(PhyA-as)以N端融合的方式正确插入到毕赤酵母表达载体pPICZαA。通过电击将重组表达载体整合入酵母染色体DNA中得到重组转化子。SDSPAGE结果与表达产物酶学性质研究表明植酸酶得到分泌表达,且与天然产物性质基本一致。筛选得若干株高产基因工程菌,其中SPANⅢ菌株达到了在摇床培养条件下,每毫升发酵液产生165000u植酸酶的水平,基本满足工业化生产的要求。     

DNA错配修复基因mutS的高效表达及表达产物活性鉴定

将DNA错配修复基因mutS（2.56kb）克隆于分泌型原核表达载体pET32a（+）上,以N端融合6个组氨酸的形式在E.coliAD494(DE3) 中进行了IPTG诱导表达。SDSPAGE分析证实有一与预期分子量相应的诱导表达条带,其表达量占全菌蛋白质的35％左右,且表达蛋白以可溶形式存在。利用固定化金属离子（Ni²⁺）配体亲和层析柱纯化目的蛋白,其纯度为90％以上。与含有错配碱基DNA双链的结合反应证明该蛋白具有特异性识别、结合含有错配碱基DNA双链的生物活性。     

一个鼻咽癌家系中存在COX7B2基因的低频变异

在中国南方鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma, NPC)高发地区, 遗传易感性在鼻咽癌发病中起重要作用, 在4p11-4p14区域存在一个鼻咽癌易感位点. 采用PCR-直接测序法对位于该区域内的细胞色素C氧化酶亚单位Ⅶb2 (COX7B2)基因进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)筛查, 对发现的变异在家系患者、散发病例和正常人群中进行分型分析, 探讨COX7B2基因变异是否与鼻咽癌有关. 在COX7B2基因中共发现5个新的SNP位点, 分别位于上游启动子区(−158101G>T和−157322G>A)、第2内含子区域(−109602A>G)、第3外显子区(78T>A)和3′-非翻译区(354T>A). 位于第3外显子编码区的78T>A变异导致CAT26CAA (His26Gln)改变, 在31号鼻咽癌家系中与患者易感单体连锁, 但不存在于其他家系患者和散发病人中. 在广东地区和华东地区对照个体中78T>A变异的频率分别为0.45%(2/448)和0.26%(1/384), 在白人、黑人样本中没有发现该变异. 蛋白质序列比对显示COX7B2亚基26His位点在人、大猩猩、黑猩猩、长臂猿、大鼠和小鼠中十分保守. 上述结果提示COX7B2基因26His是一个保守的位点, 低频的His26Gln变异可能与31号家系的鼻咽癌高发有关.     

油葵HaFAD2-2基因的克隆及表达分析

脂肪酸脱氢酶2(fatty acid desaturase,FAD2)催化油酸生成亚油酸,是植物体内生成多不饱和脂肪酸的关键酶。根据已报道的向日葵(Helianthus annuus L.)FAD2基因序列,设计引物进行RT-PCR,克隆得到油葵FAD2-2基因全长cDNA,命名为HaFAD2-2。该基因开放阅读框为1 152bp,编码383个氨基酸,相对分子质量43.96kD,等电点为8.56。对基因组进行内含子调查发现,该基因在编码区内没有内含子。多序列比对和系统进化分析发现,FAD2-2基因编码蛋白与金盏菊(Calendula officinalis)、斑鸠菊(Vernonia galamensis)等菊科植物具有较近的亲缘关系。qRT-PCR分析表明,HaFAD2-2基因在根、茎、叶、花、子叶和未成熟种子中均有表达,且以叶中的表达量最高,未成熟种子中的表达量最低;低温(5℃、15℃)胁迫处理能显著促进该基因在根中的表达,抑制其在叶中的表达;盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理对其表达也具有抑制作用。该研究结果可为进一步探讨HaFAD2-2基因的功能奠定基础。     

超量表达NrCN基因提高烟草植株对TMV的抗性

利用农杆菌介导的遗传转化法将含有普通烟草Ubi.U₄启动子驱动NrCN基因表达的元件导入TMV敏感烟草品种K326中,对筛选鉴定出的T₀代转基因植株接种TMV,测定其接种前后不同时期的理化指标,以接种TMV的野生型植株为对照。结果显示,转基因植株和野生型植株接种TMV前叶绿素（Chl）和MDA含量及SOD、POD和CAT酶活力均无显著差异,但接种TMV后野生型植株Chl含量逐渐降低,转基因植株Chl含量先增后降,在接种TMV后5 d时转基因植株叶片Chl含量显著高于野生型植株。接种前期（0³ d）转基因植株MDA含量略低于野生型植株,但差异不显著;但接种后期（3⁵ d）前者的MDA含量显著低于后者。接种TMV后转基因植株中SOD、POD及CAT酶活性变化幅度较野生型植株高,以CAT的变幅最为显著。另外,Real-time PCR分析结果表明,接种TMV后3 d时转基因植株MAPK、PR-1a及NrCN表达量均显著高于野生型植株。以上结果表明,通过转基因技术提高烟草抗病基因NrCN的表达量,能提高防御酶活性及病程相关基因的表达量,从而延缓植株感染TMV的发病时间,增强敏感植株对TMV的抗性。     

超量表达MrCN基因提高烟草植株对TMV的抗性

利用农杆菌介导的遗传转化法将含有普通烟草Ubi．U4启动子驱动MrCN基因表达的元件导入TMV敏感烟草品种K326中,对筛选鉴定出的T0代转基因植株接种TMV,测定其接种前后不同时期的理化指标,以接种TMV的野生型植株为对照。结果显示,转基因植株和野生型植株接种TMV前叶绿素（Chl）和MDA含量YLSOD、POD和CAT酶活力均无显著差异,但接种TMV后野生型植株Chl含量逐渐降低,转基因植株Chl含量先增后降,在接种TMV后5d时转基因植株叶片Chl含量显著高于野生型植株。接种前期（0-3d）转基因植株MDA含量略低于野生型植株,但差异不显著;但接种后期（3～5d）前者的MDA含量显著低于后者。接种TMV后转基因植株中SOD、POD及CAT酶活性变化幅度较野生型植株高,以CAT的变幅最为显著。另外,Real-timePCR分析结果表明,接种TMV后3d时转基因植株删蹦、PR-1α及NrCN表达量均显著高于野生型植株。以上结果表明,通过转基因技术提高烟草抗病基NNrCN的表达量,能提高防御酶活性及病程相关基因的表达量,从而延缓植株感染TMV的发病时间,增强敏感植株对TMV的抗性。     

NAC1上游调控区表达特征及其与侧根激素诱导的关系

从拟南芥(Arabidopsis thaliana）中克隆到与侧根原基发生相关的转录因子基因NAC1上游调控区序列,构建由该序列驱动β-葡聚糖苷酶基因(GUS)的植物表达载体并转化烟草(Nicotiana Tabaccum),经筛选获得了在根组织高GUS活性而地上部痕量表达的转基因烟草植株。对转基因植株进行GUS活性和染色分析,结果表明NAC1上游调控区驱动的GUS基因表达具有根部组织特异性,在侧根顶端分生组织区、侧根原基基部和幼嫩侧根基部表达。用IBA,GA₃,GA₄₊₇处理转基因植株根部,NAC1上游调控区驱动的GUS表达均增强,表明生长素、赤霉素可显著诱导NAC1上游调控区的表达,并参与侧根发生的调控。     

烟草NtNHX1 3基因的克隆及表达特性

以栽培烟草‘云烟87’为材料,通过同源克隆方法分离了烟草NHX（Na⁺,K⁺/H⁺ exchanger）基因NtNHX1 3。结果表明：NtNHX1 3基因CDS长度1 617 bp,编码蛋白质长度为538 aa,蛋白理论等电点为8.67,分子量为59.34 kD。预测NtNHX1 3属于膜蛋白,含有11个跨膜区,且含有NHX类蛋白保守位点氨氯吡嗪咪结合位点。进化树分析显示,NtNHX1 3与菊苣、野菊花NHX遗传距离最近。qRT PCR组织特异性表达分析表明,NtNHX1 3在烟草叶片中表达量最高,根、茎、花中也有表达;盐胁迫处理后NtNHX1 3基因的表达上调,表明该基因参与了盐胁迫反应;打顶初期NtNHX1 3基因的表达呈逐渐上调的趋势,与该时期钾含量逐渐升高相吻合。研究推测,NtNHX1 3具有将钾离子从细胞质转运至液泡的功能。     

烟草白粉病抗性基因的遗传分析

以烟草抗白粉病品种台烟7号为母本,感病品种NC89为父本,构建6个世代的群体,利用主基因 多基因混合遗传模型的分离分析方法,研究烟草白粉病的抗性遗传规律。结果表明,烟草白粉病抗性的遗传是由两对加性-显性-上位性主基因 加性-显性-上位性多基因（E-0模型）控制的。B1、B2和F2世代主基因的遗传率分别为88.05%、32.62%、84.43%,主基因遗传率很大,说明可以在抗病育种早期进行选择;B1、F2世代多基因遗传率均为0.00%,说明烟草白粉病的发生受一定环境影响。     

哺乳动物Bax基因在长春花细胞中的诱导表达及其对长春花生物碱合成的促进作用

Bax是哺乳动物细胞凋亡基因Bcl-2家族中的一员. 以往的研究报道表明, Bax基因可以诱发拟南芥等模式植物的超敏反应 (hypersensitive reactions, HR). 为了考查Bax基因对药用植物细胞次生代谢产物合成的影响, 我们构建了长春花雌二醇诱导型Bax基因工程细胞系. 实验结果表明, 转基因长春花细胞中Bax基因的表达水平对β-雌二醇浓度呈现明显的依赖性, 说明雌二醇诱导型启动子可以有效控制转基因长春花细胞中Bax基因的表达. 在30 μmol/L β-雌二醇处理下, 转基因长春花细胞中的长春花碱和总生物碱含量分别比野生型细胞高5. 0和5. 5倍, 表明哺乳动物Bax基因对长春花细胞中生物碱的合成具有促进作用. Northern blotting和Western blotting检测结果表明, Bax基因可以提高转基因长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径关键酶基因Tdc和Str的转录水平, 并且促进细胞中防御相关蛋白PR1的积累, 说明Bax基因可以诱发长春花细胞的防御反应, 激活细胞中萜类吲哚碱生物合成途径, 从而提高长春花生物碱的合成代谢流量. 研究结果表明, 哺乳动物Bax基因可以从细胞水平上促进植物次生产物的合成, 为植物细胞次生代谢产物合成的分子调控提供了一种新的策略.     

含庚型肝炎病毒E2基因片段质粒DNA能诱发相当强烈的体液免疫应答

研究了庚型肝炎病毒E2(HGVE2 )基因片段作为DNA疫苗的可行性。将来自于质粒pThioHis-E2编码HGVE2的基因片段 (559bp)亚克隆到质粒pCMV-S中 ,使之和HBsAg基因位于同一阅读框 ,形成重组质粒pCMV-S-E2。用纯化的质粒pCMV-S-E2DNA注射到昆明小鼠后腿四头肌中来免疫小鼠 ,同时用pCMV-S作为对照。间隔 14天再加强一次免疫。在加强免疫后的第 8天眼眶取血。用E2-GST融合蛋白作为固定化抗原 ,通过ELISA检测受试小鼠的体液免疫应答。结果表明 ,用质粒pCMV-S-EDNA免疫的小鼠可以产生很强的体液免疫应答。     

脱氧核酶抑制近日基因period 1表达的实验研究

研究脱氧核酶对近日钟基因period1(per1)表达的影响, 进而寻找治疗和近日节律有关疾病的基因疗法. 设计合成针对per 1的脱氧核酶DRz164, DRz256, 并构建pcDNA3-per1_164:256体外转录载体, 将转录产物和脱氧核酶混合, 在一定反应条件下进行体外切割反应, 地高辛酶联免疫及酶催化显色法检测脱氧核酶的体外切割效率. 将pcDNA3-per1和DRz164或DRz256在脂质体的介导下转染NIH3T3细胞, 通过逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)、流式细胞术(FCM)检测脱氧核酶对近日基因表达的影响. 于37℃孵育2 h后, DRz164对底物的剪切百分率为63%, DRz256为50.5%. RT-PCR半定量检测per1 mRNA表达水平明显下降, FCM结果显示细胞内Per1蛋白的合成受到抑制. 脱氧核酶DRz164, DRz256体外具有定点切割近日钟基因per1mRNA组分的活性, 使转染细胞per1 mRNA 和Per1蛋白表达下降.