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叶绿体转化具有高丰量表达目的基因、以定点整合方式导入外源基因从而消除了位置效应及基因沉默、能按原核表达方式以多顺反子的形式表达多个基因、母系遗传方式可防止基因扩散、基因产物区域化并能提供适于某些产物发挥功能的小环境等优点。其应用价值越来越受到人们的重视。现在绝大多数的植物质体转基<都采用基因枪法,也有少数实验采用PEG介导的原生质体法。此外,还有采用微注射法成功实现外源基因瞬时表达的报道。但是,这些方法均存在转化效率低、同质化时间长和可能同时将质体基因污染性整合进核基因组等问题,已成为该技术迅速发展与广泛利用中迫切需要解决的难题。
本研究克隆了根癌农杆菌的VirD2基因片段mVirD2和拟南芥AtCor15a基因的质体定位信号肽的编码序列pt(plastid-targeted),构成了编码质体定位融合蛋白的核基因pt-mVirD2;同时,构建带有T-DNA结构的烟草质体转化载体:以期为下一步进行叶绿体定向转化、解决当前质体转化难度大和效率低等问题奠定基础。主要实验结果如下:
1.构建了分别含有pt-mVirD2-GUS和pt-mVirD2-GFP基因的植物基因双元表达载体
以根癌农杆菌C58基因组、pMD-AtCor15a质粒为模板,分别扩增了丧失核定位信号的mVirD2基因片段和质体定位信号序列pt,构建了分别含有pt-mVirD2-GUS嵌合基因和pt-mVirD2-GFP嵌合基因的植物基因双元表达载体pVCT2155和pVCT2210。
2.将pt-mVirD2-GUS和p-mVirD2-GFP目的基因分别导入烟草基因组,获得转基因植株
(1)采用叶盘法经农杆菌介导在50mg/l潮霉素的筛选压下筛选,得到潮霉素阳性植株。经PCR扩增证实,目的基因pt-mVirD2-GUS整合进了烟草基因组。
(2)采用叶盘法经农杆菌介导在150mg/l卡那霉素的筛选压下筛选,得到卡那霉素阳性植株,将目的基因pt-mVirD2/GFP导入烟草。对抗性植株进行显微观察能够看到绿色荧光。
3.构建了T-DNA型烟草质体转化载体
构建了带有T-DNA左右边界的烟草质体转化载体pVCT2164。其中,T-DNA内含有两段用于同源重组的烟草叶绿体DNA片段trnI和trnA、由Prrn启动子和TpbsA终止子控制的GFP报告基因和aadA壮观霉素抗性基因;T-DNA外为nptIII卡那霉素抗性基因和大肠杆菌复制子ColE1。