农杆菌介导的基因瞬时表达技术及其应用

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农杆菌介导的马铃薯块茎GUS基因瞬时表达研究

农杆菌介导的马铃薯块茎GUS基因瞬时表达研究

马铃薯( S o l a n u m t u b e r o ¥ u m L . ) 俗称“ 土豆” , 是茄科茄属多年生草本块 茎植 物 ,原产于 安第斯
山 区 和 智 利 沿 海 山地 , 是仅次 于水稻 、 玉米 、 小 麦 的 世 界 第 四大 重 要 粮 食 作 物 , 具 有 分 布广 泛 、 高 产 稳定、 适应性 强 、 营养丰 富等特点 , 是 一 种 兼 具 粮 食、 蔬菜、 饲 料 以及 工 业 原 料 等 具 有 多 种 用 途 的 经
a n a l y s i s i n d i c a t e d t h a t t h e f o r e i g n g e n e wa s t r a n s p l a n t e d i n t o t h e p o t a t o t u b e r c e l l s s u c c e s s f u l l y .A n d t h e i mp r e g n a t i o n me t h o d wa s
区域更加均匀 , 优 于注射法 。 关键词: 马铃薯 ; 块茎 ; 根癌 农杆 菌 ; 瞬时表 达 ; GU S
中图 分类号 : ¥ 5 3 2 文 献标识 码 : A D O I 编码: 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 6 - 6 5 0 0 . 2 0 1 3 . 1 1 . 0 0 1
( 山东省 轻工 农 副原 料研 究所 , 山东 高密 2 6 1 5 0 0 )
摘 要: 采用根癌农杆 菌介导的瞬时表达方法 , 以马铃薯块茎 为主要的研究材料 , 分别采用 浸染法 和注射 法将外源基 因导人 马
铃薯块茎 细胞 中, 然 后进 行 G U S组织化学染色 。 试验结果表 明 , 导入马铃薯块茎细胞里 的外源基 因获得 了表达 ; 浸染法 的表 达

农杆菌介导的油菜子叶瞬时表达

农杆菌介导的油菜子叶瞬时表达

农杆菌介导的油菜子叶瞬时表达谭小力;诸葛锐军;李冠英;卢长明;王政;张志燕【摘要】A method for transient expression based on Agrobacterium infiltration into cotyledons of Brassica napus L. cv Ningyou 16 was developed with the Green Florescent Protein (GFP) as a marker gene. GFP expression vector pB2GW7. 0-gfp was constructed and transferred into agrobacterium. The addition of P19 protein improved the transient expression level of GFP in cotyledon. Reverse transcription assay showed that GFP was expressed after 4-8 days of agrobacterium infiltration. Confocal microscopical analysis revealed that epidermal cells and guard cells could be transformed by agrobacterium-based transformation method. The entire process only took 20 days from sowing seed to protein analysis. Therefore, this new method is simple and rapid. It has a potential application in dissection genes expression and function in Brassica napus.%实验以甘蓝型油菜宁油16为材料,绿色荧光蛋白(GFP)为报告基因,建立了农杆菌介导的油菜子叶瞬时表达系统.我们构建了GFP表达载体pB2GW7.0-gfp,并成功转化农杆菌.实验中通过添加P19来提高GFP在油菜子叶中的瞬时表达量.并提取了注射有P19和pB2GW7.0-gfp农杆菌混合液的油菜子叶RNA,经RT-PCR鉴定,发现在4 ~8 d GFP均能表达.激光共聚焦显微镜分析表明农杆菌介导的油菜子叶瞬时表达系统能够转化油菜子叶的表皮细胞和保卫细胞.甘蓝型油菜子叶瞬时表达方法简便、快速、可靠,从种子播种到获得荧光蛋白表达,全过程只需要20d.表明在研究油菜基因的表达和功能方面有潜在的应用前景.【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2012(029)006【总页数】4页(P93-96)【关键词】甘蓝型油菜;子叶;农杆菌;瞬时表达【作者】谭小力;诸葛锐军;李冠英;卢长明;王政;张志燕【作者单位】江苏大学生命科学研究院,镇江212013;江苏大学生命科学研究院,镇江212013;江苏大学生命科学研究院,镇江212013;中国农业科学院油料作物研究所,武汉430062;江苏大学生命科学研究院,镇江212013;江苏大学生命科学研究院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】Q786油菜在世界各地广泛种植,在油料作物中其产量仅次于大豆与棕榈,位居第三。

农杆菌介导的桑树瞬时表达体系构建及miRn51与其靶基因的表达分析

农杆菌介导的桑树瞬时表达体系构建及miRn51与其靶基因的表达分析

Science of Sericulture蚕业科学收稿日期:2014-09-26接受日期:2014-12-10资助项目:国家高科技研究发展计划“863”项目(No.2013AA10060-5),商务部市场运行司茧丝绸产业公共服务体系建设项目(No.3)。

第一作者信息:张大燕(1987-),女,硕士研究生。

E-mail :zhanglucyyan@163.com通信作者信息:何宁佳,教授,博士生导师。

E-mail :hejia@swu.edu.cn*Corresponding author.E-mail :hejia@swu.edu.cn2015,41(1):0010-0017ISSN 0257-4799;CN 32-1115/SDOI :10.13441/j.cnki.cykx.2015.01.004农杆菌介导的桑树瞬时表达体系构建及miRn51与其靶基因的表达分析张大燕贾凌向仲怀何宁佳(家蚕基因组生物学国家重点实验室,西南大学蚕学与系统生物学研究所,重庆400716)摘要微小RNA (miRNA )是一类内源性非编码的单链小RNA ,对植物的生长发育起着重要调控作用。

建立高效的桑树瞬时表达体系是研究桑树miRNA 及其靶基因功能的有效手段。

将川桑(Morus notabilis )基因组中克隆的miRn51前体序列连接到PLGNL 载体上,构建了PLGNL-35S-miRn51重组质粒,通过农杆菌介导其在桑树叶片中瞬时表达。

采用GUS 组织化学染色、多酚氧化酶活性检测以及荧光定量PCR等方法,分析不同缓冲液、重组农杆菌注射菌液浓度、转化时间、桑树品种等试验条件对农杆菌介导的桑树叶片瞬时表达体系转化效率、miRn51及靶基因表达水平的影响,当采用1号缓冲液和菌液D (600nm )=0.6的重组农杆菌进行瞬时转化时,转化桑树叶片3d 后miRn51的表达量最高,其靶基因MnPPO 2的表达水平受到明显抑制,不同桑树品种对瞬时表达体系的瞬时表达效率有一定影响。

植物瞬时表达系统的研究进展

植物瞬时表达系统的研究进展

植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统(plant transient expression system)是指利用植物细胞暂时转化技术,将外源基因转为至植物体内的高效表达系统。

与其他表达系统(如大肠杆菌、哺乳动物细胞等)相比,植物瞬时表达系统具有以下优势:快速性、低成本、无病原性、可大规模生产等。

近年来,植物瞬时表达系统已经成为植物基因工程领域的研究热点之一。

下面将从基本原理、转化技术、应用以及存在的问题等方面进行综述。

一、基本原理植物瞬时表达系统利用植物组织或细胞中的转化技术(如农杆菌介导转化、雨生病毒等),将外源基因导入植物细胞内。

然后,利用植物体内的植物病毒启动子将外源基因与病毒RNA一同表达,从而实现外源基因的高效表达。

该系统具有以下特点:1)能够同时表达多个外源基因;2)表达水平高且可调控;3)表达时间短暂,MEMS(minutes to hours)级别;4)可以用于植物体内和植物细胞水平的瞬时表达。

二、转化技术1.农杆菌介导转化农杆菌介导转化是当前应用最广泛的一种植物瞬时表达系统。

其基本原理是将外源基因插入至农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)植物病原性质粒中,将农杆菌与目标植物细胞接种在一起,通过寄生菌的病理学作用将外源基因成功转化至目标植物细胞中。

该技术具有操作简单、转化效率高等优点。

但是由于农杆菌介导转化仅对部分植物有效,而且对于一些重要物种仍然存在难以克服的技术难题。

2.雨生病毒技术雨生病毒技术是利用雨生病毒有效传播的能力,将外源基因转入植物细胞,然后利用植物体内的病毒启动子进行表达。

由于雨生病毒非常小,可以在分子水平广泛传播,故该技术具有操作简单、适用范围广等优点。

然而,该技术的载体转化量有限,不适用于大规模生产。

三、应用1.基因功能定位植物瞬时表达系统在基因功能定位方面开拓了新的思路。

通过转化不同的融合蛋白并观察它们在植物细胞内的定位,可以快速确认目标蛋白的亚细胞定位,从而为基因功能的深入研究提供良好的方向。

烟草瞬时表达实验原理

烟草瞬时表达实验原理

烟草瞬时表达实验原理利用农杆菌将外源基因导入到烟草叶片中进行表达,可以借此进行蛋白的亚细胞定位、蛋白互作(BiFC)和蛋白的纯化等实验操作。

在荧光蛋白(YFP、GFP、Luciferase 等)的两个β 片层之间的环结构上有许多特异性位点可以插入外源蛋白而不影响荧光蛋白的荧光活性。

BiFC 技术正是利用荧光蛋白家族的这一特性,将荧光蛋白分割成两个不具有荧光活性的分子片段,再分别与目标蛋白融合表达。

如果两个目标蛋白因物理相互作用而靠近,就使得荧光蛋白的两个分子片段在空间上相互靠近,重新形成有活性的荧光基团而发出荧光。

试剂:500 mM MES (pH5.6)、100 mM MgCl2、100 mM 乙酰丁香酮(acetosyringone, AS)、LB 培养基、50 mg/mL Kana (母液)、25 mg/mL Rif (母液)、100 mg/mL Amp (母液)。

仪器:一次性注射器、恒温摇床、分光光度计、普通离心机、激光共聚焦显微镜。

配方:500 mM MES (pH 5.6):称取9.75 g无水MES,用去离子水溶解,经NaOH调pH至5.6,定容至100 mL,0.22 μm过滤器过滤除菌后,于4 °C保存。

100 mM 乙酰丁香酮:称取0.196 g乙酰丁香酮,用5 mL DMSO (二甲基亚砜) 溶解,再用去离子水定容至 10 mL,0.22 μm过滤器过滤除菌后,分装1 mL至1.5 mL的EP管中,于-20 °C 保存。

50 mg/mL Kana (母液):称取1 g的Kana粉末,用去离子水溶解并定容至20 mL,0.22 μm过滤器过滤除菌后,分装1 mL至1.5 mL的EP管中,于-20 °C 保存。

100 mg/mL Amp (母液):称取2 g的Amp粉末,用去离子水溶解并定容至20 mL,0.22 μm过滤器过滤除菌后,分装1 mL至1.5 mL的EP管中,于-20 °C 保存。

农杆菌介导的基因瞬时表达技术及其应用

农杆菌介导的基因瞬时表达技术及其应用

农杆菌介导的基因瞬时表达技术及其应用
宋建;刘仲齐
【期刊名称】《天津农业科学》
【年(卷),期】2008(014)001
【摘要】主要介绍了农杆菌介导的基因瞬时表达方法的原理、技术、影响因素及其在外源基因表达分析、启动子分析、基因沉默及防卫反应等方面的应用.
【总页数】3页(P20-22)
【作者】宋建;刘仲齐
【作者单位】天津市农业生物技术研究中心,天津,300192;天津市农业生物技术研究中心,天津,300192
【正文语种】中文
【中图分类】Q789
【相关文献】
1.超声波辅助农杆菌介导转化大豆gus基因在不同外植体中的瞬时表达 [J], 杜鹃;赵峰;曹越平
2.农杆菌介导的外源基因在本氏烟中瞬时表达体系优化研究 [J], 陈思涵;钱靖;彭杰军;鲁宇文;郑红英;林林;燕飞;陈剑平
3.农杆菌介导的马铃薯块茎GUS基因瞬时表达研究 [J], 舒锐;刘少军;岳林旭;焦健;李燕
4.月季花瓣中农杆菌介导的基因瞬时表达体系的优化及其在RNAi中的应用 [J], 王磊;陈雯;刘娅;杨若韵;阴霞;马男;高俊平
5.农杆菌介导的INH基因瞬时表达系统的建立及表达分析 [J], 张月丽;杨艳丽;姜晶
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农杆菌渗入法介导的基因瞬时表达技术及应用

农杆菌渗入法介导的基因瞬时表达技术及应用
to plant genome and to rapidly express in the plant cells.This paper elaborated the principle ofthis technology,tech-
nique procedure,influencing factor,and its application.The technologies would be widely employed to express ex— ogenous genes,analyze promoter function,silence post-transcriptional gene,and interact the genes.And it also used for identifying functional inhibitor and detecting genetically modifed crops,etc.With the increasing development of
1贵州大学生命科学院,贵阳,550025;2贵州省农业生物技术重点实验室,贵阳,550006;3贵州省植物保护研究所,贵阳,550006 +通讯作者,liuzuoyi@yaboo.tom.cn
摘 要农杆菌渗入法是在植物中瞬时表达外源基因的一种方法,该方法通过在植物叶片上注射农杆菌,使 目的基因转入植物细胞中进行快速表达。本文综述了农杆菌渗入法的原理、技术流程、影响因素及其应用,其 应用主要涉及外源基因的表达、检测转基因的表达、启动子分析、转录后基因沉默、抑制子功能鉴定、细胞定位 以及基凶相可=作用等方面。随着技术的进一步完善,我们相信该技术将成为转基因育种领域的重要的手段。 关键词 农杆菌渗入法,转基因,瞬时表达

大豆瞬时转化体系和遗传转化体系的建立与应用

大豆瞬时转化体系和遗传转化体系的建立与应用

大豆瞬时转化体系和遗传转化体系的建立与应用一、引言大豆(Glycine max)是我国的主要农作物之一,其种子含有丰富的优质蛋白质和油脂,被广泛用于食品加工、饲料生产和生物能源开发等领域。

然而,提高大豆的产量和抗逆性一直是大豆育种领域面临的挑战。

为了解决这一问题,科研人员不断努力,建立了大豆瞬时转化体系和遗传转化体系,并将其应用于大豆育种中,取得了显著的成果。

二、大豆瞬时转化体系的建立与应用1. 大豆瞬时转化体系的概念及原理大豆瞬时转化体系是指利用农杆菌介导法将外源基因导入大豆离体部分,经瞬时表达后再转移到植株体内的一种转化技术。

该技术的核心原理是通过利用农杆菌的T-DNA片段将目的基因导入大豆受体细胞,利用激素和植物生长物质的作用,实现外源基因在大豆植株体内的转化和表达。

大豆瞬时转化体系的建立为大豆遗传改良提供了重要的技术手段。

2. 大豆瞬时转化体系的应用进展利用大豆瞬时转化体系,科研人员已经成功地转化了多种外源基因,并将其导入大豆植株体内。

通过该技术,不仅可以实现外源基因在大豆植株体内的高效表达,还可以实现特定基因的靶向编辑和调控。

利用大豆瞬时转化体系成功导入了抗病基因、抗逆基因和营养改良基因等,为大豆的抗病、抗旱、抗寒和产量性状的改良提供了重要的技术支持。

三、大豆遗传转化体系的建立与应用1. 大豆遗传转化体系的概念及原理大豆遗传转化体系是指利用基因编辑技术,通过CRISPR/Cas9系统等工具对大豆基因组进行精准编辑和改造的一种转化技术。

该技术的核心原理是利用CRISPR/Cas9系统的靶向特异性,将Cas9蛋白和RNA 导向的DNA裂解酶导入大豆细胞内,通过靶向编辑特定基因,实现对大豆遗传特性的调控和改良。

2. 大豆遗传转化体系的应用进展近年来,大豆遗传转化体系的应用进展迅速,科研人员已经成功地利用CRISPR/Cas9系统对大豆的多种性状进行精准编辑和改良。

通过该技术,不仅可以实现对大豆产量、品质和抗逆性状的调控,还可以实现对大豆次生代谢途径和生长发育过程的精准编辑。

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农杆菌介导的基因瞬时表达技术及其应用
作者:宋建刘仲齐
来源:《天津农业科学》2008年第01期
摘要:主要介绍了农杆菌介导的基因瞬时表达方法的原理、技术、影响因素及其在外源基因表达分析、启动子分析、基因沉默及防卫反应等方面的应用。

关键词:农杆菌;植物;基因瞬时表达
中图分类号:Q789文献标识码:A文章编号:1006—6500(2008)01—0020—03
把外源基因导入受体植物内,是研究基因功能和获得遗传修饰有机体的主要手段。

农杆菌介导法是目前最常用的遗传转化方法,当农杆菌感染植物受伤组织后,质粒上的目标基因可以进入植物细胞内并整合到植物染色体中,这种转化细胞经过诱导分化,再生成为转基因植株。

通常大多数植物的遗传转化和再生效率低下,费时且费用昂贵。

即使对于转化程序大大简化的植物,例如拟南芥,仍然需要花费数月的时间来产生适合分析的转基因植株。

农杆菌介导的瞬时表达提供了一种快速分析基因型功能的方法,该方法是Rossi等在1993年创建的。

他们将带有重组质粒的农杆菌,经诱导后通过抽真空渗透入植物叶片进而渗透入植物细胞,通过目的基因瞬时表达来检测植物中农杆菌介导的T-DNA转移的效率。

随后人们又采用针管注射活体植株叶片,来进行农杆菌介导的基因瞬时表达检测。

近几年该项技术不断完善、发展,已被广泛用于外源基因表达分析、无毒基因与抗性基因的相互作用、基因沉默、启动子分析等许多植物分子生物学领域。

1主要原理
农杆菌介导的瞬时表达是将目的基因插入共整合载体或双元载体,转化根癌农杆菌,后者经酚类化合物诱导处理后,通过真空渗透或针管注射入植物叶片组织中,农杆菌在叶片内与植物细胞紧密接触。

诱导处理在转录水平激活Vir区基因,真空渗透或注射使得农杆菌与植株叶片细胞接触,从而实现了T-DNA转移进入植物细胞核。

大部分T-DNA并未整合入植物基因组而是暂时存在于核内并在植物细胞转录、翻译成分的协助下瞬时表达T-DNA基因,通常在数小时后即可检测到外源基因的表达,并在1~2d内达到最高值。

而少量整合进植物染色体的
T-DNA在瞬时表达中不起作用或极为微弱。

2技术介绍
该技术主要包括载体的构建、农杆菌的培养及诱导、真空渗透或针管注射3个主要步骤:(1)将目的基因插入共整合载体或双元载体,如pBI121、pMOG800、pBIN91、pTJK136等;转化农杆菌,如LBA4404、EHA105、C5851等;(2)农杆菌的培养及诱导,将农杆菌培养液按1%(v/v)转接于含抗生素、2-(N-吗啉)-乙基磺酸(MES)和乙酰丁香酮(AS)的液体培养基中,振荡培养至对数生长期,离心收集菌体,重悬于MMA溶液(含MgCl2、MES、AS)中,并调整菌液浓度使其OD600=1.5左右,室温静置3h;(3)真空渗透或针管注射,真空渗透法一般是将离体叶片浸入菌液中,抽真空一定时间并迅速释放使得菌液渗入叶片内,把处理后的叶片放入盛有用无菌水或MS培养液浸湿的滤纸的培养皿中,培养一段时间后取样检测。

针管注射法是用无针头的针管,靠压力将菌液注入叶片的叶脉之间,除了Rossi等最初使用真空渗透处理幼苗、Kapila等用真空渗透处理叶片外,现多采用针管在完整植株上注射叶片,因为后者能更真实地反映叶片在植株上生长过程中基因的表达情况。

3影响因素
因为农杆菌介导的瞬时表达同时有两个生物体参加这一过程,影响农杆菌的侵染力和植物生理状况的因素都会影响转化的效率。

对于某一特定的植物种类,农杆菌的一些菌株比另外的菌株的侵染力更强。

同样,一些植物种类或基因型对于特定的农杆菌菌株具有更多或更少的感受性。

这些变化部分是由于微生物接近植物细胞的能力不同,或者是因为微生物或植物编码的T-DNA转化机制的不同造成的。

植株和叶片的生理状况在很大程度上影响到瞬时表达的转化效率,Yang等用针管注射GUS基因来检测其在烟草叶片中的瞬时表达活性时发现:完全展开的老叶片转化效率低;半展开的嫩叶在不同叶片之间,或同一叶片的不同区域的转化效率变化很大;6周龄植株的中部即将完全展开的叶片的转化效率相互之间变化小、可重复性强。

这可能是因为老叶片难于注射且细胞内转录活性降低;嫩叶的生理状况相互之间差别大、叶肉细胞间菌体渗透不匀,而即将完全展开的叶片生理状况相对稳定且易于注射。

微生物悬液的浓度对渗透也很重要。

悬液的OD6002值小于0.1导致弱的转基因表达;而OD600值高于1.0的悬液的渗透通常导致组织黄化或枯萎。

对莴苣的测试表明,渗透的悬液的OD600值在0.3和0.8之间。

曾有报道提及一些化学和生化因素在不同植物中提高了瞬时表达的效率,这些因素包括乙酰丁香酮、渗透过程中pH值的不同范围、L-半胱氨酸和重氮丝氨酸。

但这些因素对瞬时转化的影响作用并不是普遍发生的情况,它们可能只在特定的实验中起作用。

4应用
外源基因的瞬时表达是十分理想的研究基因表达调控的实验系统。

具体可应用于以下几个方面:
4.1外源基因表达分析
Joh等通过真空渗透法处理莴苣叶片,得到高水平瞬时表达的重组蛋白,虽然表达水平不稳定,但是为利用植物来大量生产重组蛋白提供了一个有希望的技术。

4.2启动子对基因表达调控的研究
Yang等通过农杆菌介导的瞬时表达对烟草启动子和转录因子进行了快速分析,通过注射烟草叶片成功地识别了烟草PR1a和myb1两个启动子中对水杨酸(SA)处理、烟草花叶病毒(TMV)感染有响应的顺式作用元件。

该实验的结果表明农杆菌介导的瞬时表达是一个简单而有效的体内分析植物启动子和转录因子的手段。

4.3基因沉默研究中的应用
基因沉默现象是导致转基因不能正常表达的一个重要因素。

其作用机理主要有:位置效应、转录水平的沉默和转录后水平的沉默。

病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silence,VIGS)是近年来发现的一种转录后基因沉默(post-transcription-al gene silencing。

PTGS)现象,它为功能基因组学研究提供了一个有力的工具。

Diego等利用农杆菌将基于烟草病毒的pTRV1、TRV2-tPDS复合物注射番茄果实,发现八氢番茄红素脱饱和酶(PDS)的mRNA水平需要达到一定阈值才能引发番茄红素的积累,证明了农杆菌介导的瞬时转化对于果实中的基因沉默是一种有效的传递系统。

4.4宿主抗性(R)基因与病原物无毒(Avr)基因的相互作用研究
现在一般认为抗性是植物品种所具有的抗性基因和与之对应的病原物的无毒基因结合时才得以表现。

过敏反应(Hypersensitive reaction,HR)是宿主的局部防卫反应,它是在非亲和性病原感染后在病原侵染部位产生的抗病反应,侵染部位细胞编程死亡。

Palanichelvam等通过瞬时转化在烟草叶片上表达CaMV W260株的VI基因,4~5d引起过敏反应,9~12d引起细胞死亡。

Van der Hoorn等通过Agrobacterium成功地在分别转有抗性基因Cf-9和Cf-4的烟草叶片中表达了来源于番茄叶霉菌的胞外蛋白基因Avr9和Avr4,并认为农杆菌介导的瞬时表达是研究Avr/Cf介导的识别反应的一个灵活又可靠的手段,更重要的是该方法可用来对比、量化Avr/Cf反应。

该实验第一次表明该方法可用来研究胞外识别反应。

5展望。

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