诱导烟草早花的PVX-FT系统的建立

FT(Flowering locus T)基因是控制植物开花的一个关键基因,而PVX(Potato virus X)载体能够使外源基因在植物体内高水平瞬时表达。本文构建了拟南芥FT基因PVX病毒瞬时表达载体,通过农杆菌渗滤感染不同类型烟草品种,使拟南芥FT基因在烟草中瞬时表达。结果表明,该系统能够诱导烤烟品种K326、云烟87和红花大金元,香料烟品种TEVB及白肋烟品种TN90早花。本文研究结果将为FT基因应用于烟草育种,缩短育种进程提供技术支撑。      

烟草CYP82E4v1基因调控降烟碱的生物合成

为明确烟草烟碱去甲基酶基因CYP82E4v1在降烟碱生物合成中的调控作用,通过农杆菌介导,将含CYP82E4v1超量表达的植物表达载体pLF-35S-CYP和干涉表达的植物表达载体pLF-35S-CYPi分别遗传转化烟草品种K326,共获得转基因植株61株,其中超量表达植株42株,干涉表达植株19株。HPLC测定表明,超量表达植株降烟碱含量比对照烟草品种K326高88.9%,而干涉表达植株降烟碱含量比对照烟草低61.1%,表明CYP82E4v1的超量表达能提高烟草降烟碱含量,该基因的表达受到抑制时降烟碱合成受阻。Real-Time PCR分析结果表明,超量表达植株中CYP82E4v1基因的表达为对照烟草的20倍以上,在干涉表达植株中其表达量仅为对照烟草的6%。同时,在干涉表达植株中其他降烟碱合成基因,如CYP82E5v2和CYP82E10等也受到不同程度的抑制。此外,在构建植物表达载体时,引入衰老基因SAG12启动子驱动重组酶基因FLP的"Gene-deletor"表达元件,在烟草叶片发育后期以清除转基因植株中外源GUS∷NPT II基因,从而获得了降烟碱含量低且不含筛选标记基因的转基因烟草植株。     

烟草低温早花相关基因NtDUF599的表达及功能分析

为研究烟草低温诱导早花的作用机制,利用转录组分析筛选获得了烟草低温早花相关基因NtDUF599。NtDUF599基因编码一个包含236个氨基酸的未知功能蛋白,受低温诱导高表达。构建该基因的RNAi干扰(RNA interference,RNAi)载体,并通过农杆菌介导法进行烟草遗传转化,获得10个转基因株系。将转基因株系和非转基因对照株系在苗期低温(12℃)处理10 d后,在正常条件下生长至现蕾期。结果显示,转基因烟株的现蕾时间比对照提前10 d左右,且叶片数目减少。本研究首次发现DUFs(Domain of unknown functions)基因参与烟草低温诱导早花过程。     

新鉴定高抗TMV普通烟草枯斑资源的N导入片段长度多样性

为了解我国普通烟草（Nicotiana tabacum）资源对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）的抗性基因状况,为烟草抗病育种的亲本选择提供信息,利用N基因特异分子标记鉴定出携带N基因的普通烟草资源,并采用N导入片段的特异分子标记鉴定了N导入片段的长度。结果表明,供试的63份接种TMV表现枯斑的普通烟草（简称普通烟草枯斑资源）可划分为3大类型,分别为Coker176类型:GL3.50和GL4.06标记阴性、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性;Samsun NN类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226标记阳性,TN5.51阴性;Xanthi nc类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性。402等51份资源的N导入片段长度属于Coker176类型,Ky160等2份资源的N导入片段长度属于Samsun NN类型。Ky52等10份资源的N导入片段长度属于Xanthi nc类型。N导入片段较短的枯斑资源,推测其连锁累赘可能较小,育种利用潜力较大。本文较系统地鉴定了普通烟草抗TMV的枯斑资源的N导入片段长度,可为抗TMV种质资源的育种利用提供参考。      

利用CRISPR/Cas9技术的烟草NtLS基因敲除分析

为了培育无腋芽或少腋芽烟草,基于CRISPR/Cas9系统,对烟草NtLS基因进行靶向基因组编辑,构建了2个特异靶向NtLS基因的CRISPR/Cas9载体cLS1和cLS2,并借助农杆菌介导的烟草转基因技术转化烤烟品种K326,获得20株抗卡那霉素的阳性烟株。10株阳性烟株经过PCR扩增、测序和比对,检测到2株发生蛋白翻译错误的T_0突变烟株。研究结果不仅为腋芽形成的分子机理研究创制了有价值的突变体,而且为培育无腋芽或少腋芽优质烤烟品系提供了遗传材料。     

烟草抗病毒相关R基因RNAi 表达载体的构建

RNA 干扰介导的基因沉默是植物抗病育种和大规模分析功能基因快速而有效的方法。构建烟草抗病毒病相关 R 基因的RNAi表达载体并导入烟草可获得抗病毒病烟草材料,并为大规模分析鉴定烟草功能基因提供新方法。本研究利用绒毛状烟草基因组测序获得的 R 基因序列设计引物,通过 PCR 技术扩增出带有特异性结合位点 attB 的 R 基因部分序列。采用GATEWAY 方法将目的基因的干扰片段插入到表达载体 pH 7 GWIWG2(I),成功构建了烟草抗病毒病相关 R 基因的 RNAi表达载体。     

沉默2b基因获得抗黄瓜花叶病毒(CMV)的转基因烟草

  目的  本研究利用dsRNA技术沉默2b基因,获得烟草品种云烟85的T₁代转基因抗CMV株系。  方法  构建含有CMV 2b部分序列反向重复的植物表达载体pBIN-2b（r）-In-2b（i）,以农杆菌介导的叶盘法转化普通烟草（Nicotiana tabacum）品种云烟85。  结果  抗性筛选获得112株T₀代转基因阳性植株,接种CMV进行抗病性鉴定,发现有46株T₀代转基因植株表现为抗病,其他66株表现为感病。Tas-ELISA检测表明,T₀代抗病烟株的病毒积累量显著低于感病烟株。选取10个T₀代抗病株系繁殖,接种CMV鉴定T₁代抗病性,发现部分T₁代烟株发生一定比例的抗感分离,T₁代抗性株率为46.7%~100%。Real-time PCR检测T₁代烟株,发现T₁代抗病烟株CMV 2b基因RNA积累水平显著低于感病烟株。  结论  基于以上策略及实验,获得抗CMV转基因烟草株系。      

利用冷诱导表达ICE1载体提高烟草抗寒性

利用拟南芥克隆转录激活因子ICE1和RD29A启动子,将ICE1连上RD29A启动子,构建成冷诱导植物表达载体pBin-RD29ICE1,通过农杆菌介导法转化烟草,获得了99棵抗性转基因再生烟草植株。通过PCR鉴定44%为阳性,将PCR检测到的44棵阳性植株进行Southern杂交检测,80%为阳性。转基因与野生型烟草同时经受低温处理,前者抗寒性明显提高。     

烤烟叶数株高突变株的生长特征及DNA初步鉴定

把2001年烤烟大田自然条件下出现的多叶数、超株高的突变株,采用组织培养获得的再生苗,2002年在3个不同生态地点栽植进行生长观察,同时从细胞学、生理生化和遗传物质DNA的鉴定方面,以原品种株做对照.结果发现,在植株形态生长方面,突变株较对照株叶数仍表现出多叶数、超株高和晚花发育的特征性状;在叶细胞结构方面,突变株叶片气孔保卫细胞叶绿体个数极显著多于对照株;在生理生化特性指标方面,突变株叶绿素a、b和总量及可溶性蛋白质含量均较对照株高,且突变株和对照株的COD、POD同工酶及可溶性蛋白质SDS-PAGE电泳有酶谱带差异;提取叶细胞DNA的RAPD分析和开花期叶片mRNA差异显示的电泳图谱中,突变株与对照株对所选用的随机引物扩增产物条带数存在着数量差别.初步证明该变异株应是晚花或多叶数基因的突变体,为克隆烤烟叶数或晚花基因提供了依据.     

中介体亚基基因NtMed8在烟草花期调控中的作用

为研究NtMed8对烟草花期的影响,调查了NtMed8基因RNA干扰(RNAi)转化烟草植株在短日和长日下的花期,发现短日下NtMed8-RNAi植株花期比对照显著延迟,而长日下却比对照显著提早。为探讨NtMed8调节花期的可能分子机理,以实时定量RT-PCR方法分析了与烟草花期调节相关的5个基因在烟草3个组织的表达水平。结果显示,NFL1在烟草茎尖和幼蕾里表达水平较高,其它4个基因均在幼蕾里表达最强。不同遗传类型检测结果表明,与对照植株相比,无论在长日或短日条件下,在RNA干扰植株中NtSOC1的表达量都显著降低;NFL1和NtAP1-2在长日下的表达量显著升高;NtMADS4在短日下显著下调;NtFUL在短日和长日下的表达水平没有显著变化。说明NtMed8在烟草生长发育过程中通过调节其它花期基因的表达调控烟草的花期,是烟草花期调节的重要功能基因。     

转OjDREB基因提高烟草耐盐能力的研究

利用农杆菌介导法将沿阶草OjDREB基因转入烟草植株中.通过RT-PCR检测,获得转OjDREB基因的烟草植株.以400 mmol/L NaC1处理转基因烟草植株和野生型对照10 d后,结果显示:转基因烟草体内叶绿素含量和SOD酶活性是野生型对照的16.98倍和1.91倍;体内的MDA含量和电解质渗透率分别是野生型对照的59.23％和55.07％,说明过量表达OjDREB基因可以提高烟草的耐盐能力.     

HAL1基因转化烟草提高烟叶含钾量研究

提取酿酒酵母总RNA进行RT-PCR反转录,根据HAL1基因(GeneID:856113)序列设计阅读框引物,对反转录产物进行PCR扩增,并进行全序列测定,构建筛选标记为带内含子的Km抗性基因的植物双元表达载体,经根癌农杆菌介导法将HAL1基因导入烟草品种龙江911和K326中,进行卡那霉素抗性筛选、GUS染色、目的基因扩增和HAL1基因mRNA荧光定量PCR检测,并对T1代各转化烟草材料烟叶含钾量进行化验分析。测序结果证实PCR扩增得到的DNA与酿酒酵母HAL1基因序列相同,获得抗卡那霉素、GUS阳性的转化植株12株。经PCR扩增检测证实HAL1基因已整合入转基因烟草的基因组,荧光定量PCR分析结果表明HAL1基因已在烟苗根系表达,烟叶含钾量化验结果证明HAL1基因可使烟叶含钾量提高30%。      

抗TMV普通烟中N导入片段的特异分子标记开发与交换单株筛选

  背景和目的  N导入片段赋予烟草品种对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）抗性,但同时带来产量低等连锁累赘,为了筛选减少连锁累赘的交换单株。  方法  以普通烟草中的N导入片段为材料,利用茄科作物基因组序列数据和比较基因组学方法,开发了特异扩增N导入片段的系列分子标记,通过分子标记在种质资源和分离群体中筛选交换单株。  结果  开发出23个N导入片段特异的分子标记,将携带N导入片段的普通烟种质划分为Coker176、Samsun NN和Xanthi nc三种长度类型。供试90份抗TMV的普通烟资源中,85份属于N导入片段长度相对较短的Coker176类型,未发现比Coker176更短的种质资源。利用N导入片段末端分子标记TN5.51,从不含N基因的K326、Y87、5F、HD与Coker176配置的4个回交分离群体的22572株抗TMV单株中,筛选到11株N导入片段交换单株,Coker176类型的N导入片段在普通烟中的交换频率为0.049%。其中24-8H等3个单株的N导入片段缩短约一半,具有减少连锁累赘的潜力。  结论  本研究获得了普通烟中N导入片段的系列分子标记和长度缩短一半的交换单株,为解析N导入片段连锁累赘的分子机理、减少连锁累赘奠定了基础。      

烟草抗花叶病新品系“转墓因NC89”选育技术的研究

本文报导了国内首例抗烟草花叶病毒（ＴＭＶ）和黄瓜花叶病毒（ＣＭＶ）的转基因双抗烟草新品系的选育方法，获得了具有抗ＴＭＶ和ＣＭＶ的双抗优质新品系。在新品系第４—６代的田间试验中，验证了其抗病毒特性的遗传稳定性；与对照品种ＮＣ８９在农艺性状、品质和烘烤特性等方面进行比较，证明转基因抗病新品系除抗病性显著增强外，其它特性均略优于原ＮＣ８９良种。１９９２年在河南省示范推广６６６７ｈｍ~２，转基因抗病新品系对烟草花叶病的相对控制效果为５０％－７０％，防病增产的经济效益显著。     

多重实时荧光定量PCR分析转基因烟草外源基因拷贝数

[目的]采用多重实时荧光定量PCR方法在一个反应内同时检测转基因烟草中插入外源基因35S、NOS、NPT Ⅱ的拷贝数。[方法]将转基因阳性参照烟草基因组DNA经梯度稀释,通过多重荧光定量PCR反应同时获得烟草内源参照基因NR、外源基因35S、NOS、NPT Ⅱ的相关性标准曲线方程,将待测株系外源基因的Ct值代入标准曲线方程后估算其拷贝数。[结果]获得了上述4个基因的标准曲线,其R2均接近于1,相关性较高。在检测的六个转基因株系中初筛到3株3个外源基因均为单拷贝的株系。[结论]可使用该方法对转基因烟草外源基因插入拷贝数进行估算,为获得稳定遗传材料提供初筛依据。      

转几丁质酶基因烟草遗传稳定性研究

从转几丁质酶基因烟草株系(NPTII基因是选择标记基因)对卡那霉素的抗性,及外源几丁质酶基因表达蛋白的活性(Western Blot检测)两个方面对转基因株系的遗传稳定性进行了分析研究。在卡那霉素抗性检测试验中,检测了13个T₂转基因株系,其中9个株系被检测种子100%对卡那霉素(100 mg/L)具有抗性;T₃和T₄转基因株系各检测了10个,100%被检测种子在含卡那霉素100 mg/L的MS培养基上长成了烟苗。Western Blot检测了11个T₂株系,检测结果表明,6个株系被检测植株100%含有外源几丁质酶蛋白,2个株系被检测植株80%含有外源几丁质酶蛋白,2个株系被检测植株50%含有外源几丁质酶蛋白,1个株系被检测植株19.05%含有外源几丁质酶蛋白。在温室内将转基因烟草与未转基因烟草密植在一起,种植2代,烟株开花期模仿自然风力对烟株吹风,进行了转基因烟草是否可以通过花粉进行基因漂移的研究。研究结果表明,在自然风媒条件下未发现转基因烟草可进行基因漂移。      

NtabEXPA12基因过表达对烟草叶片发育及抗逆性的影响

细胞壁松弛因子膨胀素在调控植物生长发育和响应非生物胁迫等方面发挥重要作用,克隆烟草膨胀素基因并研究其功能可为烟草叶片发育调控和抗逆育种提供理论依据。本研究从普通烟草K326中克隆了一个膨胀素基因NtabEXPA12及其启动子ProNtabEXPA12,通过实时荧光定量PCR、亚细胞定位和过表达等对该基因进行了功能研究,分析了启动子包含的顺式作用元件和活性。结果表明,NtabEXPA12在烟草叶片中具有较高的表达量;ProNtabEXPA12中包含多个响应高盐、干旱和植物激素的顺式元件,并且其活性受到高盐、干旱和ABA等的诱导;过表达NtabEXPA12通过调控细胞扩展促进转基因烟草叶片的生长发育,并可以提高转基因K326对高盐和干旱的抗性。因此,NtabEXPA12在烟草叶片发育调控及抗逆育种中具有潜在的应用前景。     

Expression of Human Hepatitis B Virus Surface Antigen Middle Protein Gene in Transgenic Tobacco: Potential for Edible Vaccines

Hepatitis B virus is responsible for significant morbidity and mortality despite the availability of safe and effective injectable vaccines. Transgenic plants are a novel system for expression and oral delivery of subunit vaccine antigens. In this paper, plant expression vector pBIS2S, which contains the HBsAg gene with precursor sequence preS2, was reconstructed based on pBI121 and was introduced into tobacco by the co-cultivating leaf-section method via Agrobacterium tumefaciens LBA4404. After selection by kanamycin and confirmation by PCR and Southern blot, it was found that the objective fragment had integrated into the tobacco genome. ELISA analysis showed that the hepatitis B surface antigen (HbsAg) was expressed in transgenic tobacco plants. These results indicate that the production of HbsAg with PreS2 extended to food plants as a source of edible vaccines is possible.