基本信息
- 项目名称：
- 拟南芥海藻糖酶RNAi载体的转化与筛选
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为实现对拟南芥海藻糖酶基因的表达抑制，本实验利用已构建好的带有组成型和花特异型启动子的海藻糖酶RNAi载体，以根瘤农杆菌（LBA4404）为介导，通过花浸法的方式转化拟南芥，通过卡那霉素筛选、PCR检测鉴定，获得了3株i-Tre-1285阳性植株。通过定量PCR检测，转基因植株海藻糖酶的转录水平明显受到抑制。
- 详细介绍：
- 植物体内海藻糖的积累可使植物具有多抗性，海藻糖酶控制海藻糖的分解代谢，利用RNAi技术来阻止海藻糖酶基因的表达，有望提高海藻糖含量。本实验利用已构建好的带有组成型和花特异型启动子的海藻糖酶RNAi载体，以根瘤农杆菌（LBA4404）为介导，通过花浸法的方式转化拟南芥，通过卡那霉素筛选、PCR检测鉴定，获得了3株i-Tre-1285阳性植株。通过定量PCR检测，转基因植株海藻糖酶的转录水平明显受到抑制。这一结果为后续的转基因深入研究奠定了基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验试图通过RNA干扰技术抑制拟南芥海藻糖酶基因的表达，阻止海藻糖的降解，以期达到提高植物体内海藻糖含量的目的。在研究目的基因组成型表达的同时，也尝试开展目的基因的组织特异型表达，这样将来就可以根据不同需求，有选择性地在植物体的某些特定部位表达目的基因，使转基因的目标性更强，同时可以减小转基因对植株的整体伤害。
科学性、先进性及独特之处
- 在本研究中，通过RNA干扰技术及组织特异型启动子的使用，试图达到在植物体内定向调节海藻糖酶基因表达的目的。实验整体思路清晰，具有新颖性；实验方法先进，具有可操作性。 根据文献检索结果，目前尚未见相关研究报道。
应用价值和现实意义
- 如果经过努力，本项目得到预期的研究结果，有望将这些结果向其他的植物中延伸应用，根据需要使果品、蔬菜及花卉品种在整体或特定组织器官中，海藻糖酶的活性降低，海藻糖含量提高，以此增强其自身抗逆或保鲜能力，诞生出真正有应用价值的转基因植物。相信此项目的完成对于抗逆及保鲜分子生物学的发展会具有积极的意义。
学术论文摘要
- 植物体内海藻糖的积累可使植物具有多抗性，海藻糖酶控制海藻糖的分解代谢，利用RNAi技术来阻止海藻糖酶基因的表达，有望提高海藻糖含量。本实验利用已构建好的带有组成型和花特异型启动子的海藻糖酶RNAi载体，以根瘤农杆菌（LBA4404）为介导，通过花浸法的方式转化拟南芥，通过卡那霉素筛选、PCR检测鉴定，获得了3株i-Tre-1285阳性植株。通过定量PCR检测，转基因植株海藻糖酶的转录水平明显受到抑制。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 研究目的明确，思路清晰，技术手段先进。本实验中，在农杆菌介导下以花浸法转化拟南芥，通过一系列鉴定，已获得3株转基因的拟南芥阳性植株，并已检测到RNAi的效果。这一结果为后续的转基因深入研究奠定了基础。
参考文献
- 1. Elbein A.D. ,PanY.T. ,Pastuzak I. and Carroll D. New insights on trehalose: a multifunctional molecule. Glycobiology 2003, 13: 17-27R. 2. 胡宗利，王中康，彭国雄等.金龟子绿僵菌中性海藻糖酶基因的克隆及其表达特性分析.微生物学报,2005,45(6) :890-894 3. Mitsumasu K ,Azuma M ,Niimi T. Yamashita ,Yaginuma T. Membrane-penetrating trahalase from silkworm Bombyx mori.Molecular cloning and localization in larval midgut[J].Insect Molecular Biology ,2005,14 :501-508 4. 赵巧玲,张志芳,何家禄.野桑蚕,家蚕海藻糖酶基因5’侧翼区的克隆与序列分析[J].中国蚕业, 2003, 24(4):91-93 5. 于明明,李兴国,张宪省.APETALA1启动子驱动AtIPT4在转基因拟南芥中表达导致花和花器官发育异常.植物学报[J].2009, 44(1):59-68 6. Tong Z, Hong B, Yang Y, Li Q, Ma N, Ma C, Gao J. Overexpression of two chrysanthemum DgDREB1 group genes causing delayed flowering or dwarfism in Arabidopsis. Plant Mol Biol, 2009 Sep, 71(1-2):115-29
同类课题研究水平概述
- 自然界存在的海藻糖广泛存在于微生物、动物和植物体内，能有效地保护细胞膜和蛋白质的结构，使含海藻糖的生物体在许多异常情况下，如脱水、高温、干旱、高渗透压、冷冻时仍保持细胞内湿润，避免因细胞失水而造成的养分损失和细胞损伤，从而使生物体具有较强的抗非生物胁迫的能力。海藻糖这些独特的生理功能，引起了各国科学家的极大兴趣，自上世纪80年代以来，已相继对海藻糖的化学性质、生理功能、作用机理、代谢途径等进行了较为深入的研究, 其分子生物学的研究也方兴未艾。 随着研究的深入，海藻糖生物合成与降谢过程的若干关键酶基因已从大肠杆菌、酵母、担子菌灰树花、耐放射异常球菌等微生物材料中相继被克隆出来，并将这些基因转入烟草、甘蔗、马铃薯、苜蓿、水稻等，使转基因植物的抗非生物胁迫能力得到了不同程度的提高。但在以往的研究中，人们更多关注的是与海藻糖生物合成有关的基因，希望通过这些基因表达量的增加来提高转基因受体的海藻糖含量。而对植物海藻糖酶的研究报道不多。 在本实验中，我们将研究的重点放在了降解途径中的海藻糖酶上，试着通过RNA干扰技术抑制海藻糖酶基因的表达，阻止海藻糖的降解代谢，以便同样达尝到提高植物体内海藻糖含量的目的。同时，我们设想在研究目的基因组成型表达的同时，也尝试开展目的基因的组织特异型表达，这样我们就可以根据不同需求，有选择性地在植物体的某些特定部位表达目的基因，使转基因的目标性更强，同时可以尽量避免海藻糖的过度积累对整体植株的影响。根据这种研究设想，在本实验中我们首先锁定花器官作为海藻糖酶基因定向表达调控的部位，开展初步尝试。
