基于CRISPR/Cas9系统构建青鳉突变体

青鳉是研究基因功能、器官发生和发育机制的模式生物之一,基因编辑技术已在青鳉中得到广泛应用,但利用CRISPR/Cas9技术构建青鳉突变体的详细过程还未见报道。为了完整详细地阐明青鳉突变体的构建过程,实验以青鳉Olpax6.1基因的敲除为例,首先利用ChopChop 网站设计获得 Olpax6.1基因gRNA的靶点;其次通过PCR扩增和质粒酶切分别获得gRNA和Cas9 mRNA体外转录的模板,并通过体外转录合成gRNA和Cas9 mRNA;再将Cas9 mRNA和gRNA混合进行青鳉胚胎显微注射获得突变F₀;最后利用PCR、T7 Endonuclease Ⅰ酶切和Sanger测序筛选F₀与野生型杂交的子代获得相同突变类型的F₁,进而将相同突变的F₁进行杂交并筛选其子代,获得青鳉 Olpax6.1 敲除的纯合突变体,纯合突变体表现出眼部发育畸形的经典表型。本研究为青鳉突变体的构建提供详细完整的实验方案,同时也为其他鱼类突变体的构建提供技术参考。     

异源和同源dmrt1基因过表达载体在青鳉体内的整合和表达

利用半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)dmrt1基因和青鳉(Oryzias latipe)dmrt1基因构建过表达载体,采用显微注射技术将两种载体分别导入青鳉受精卵中,比较异源和同源dmrt1基因对青鳉胚胎孵化率的影响以及两种dmrt1基因在青鳉体内的基因整合率、基因表达率及对芳香化酶基因(cyp19a)表达的影响。结果表明,注射48 h后,两种载体均在胚胎内大量表达,注射青鳉同源性dmrt1载体的受精卵孵化率(69.5%)要显著高于注射异源性dmrt1载体的受精卵(36.5%)。30 dph(days post hatching)两组被注射稚鱼均能检测到基因整合,注射同源dmrt1的整合率(30%)要高于异源dmrt1(10%)。30 dph稚鱼体内检测不到异源性dmrt1载体的表达,但能检测到同源dmrt1载体的mRNA表达,同时芳香化酶基因的表达受到了抑制。本研究为研究舌鳎性别分化相关基因功能提供了基础,并为在模式鱼类中研究海水鱼相关基因功能累积了必要的资料。     

草鱼呼肠孤病毒VP6蛋白基因植物表达载体的构建

以据草鱼呼肠孤病毒(GCRV)VP6蛋白的全基因序列(GeneBank AF403394)为模板,采用RT-PCR构建了草鱼呼肠孤病毒VP6蛋白基因植物表达载体的构建。结果显示:实验构建的pCR 2.1-VP6重组质粒含有NcoⅠ和BglⅡ酶切位点;pCR 2.1-VP6重组质粒经PCR扩增和测序显示含有1.3 Kbp的草鱼呼肠孤病毒VP6基因读码框片段。将目的片段VP6酶切、克隆到携带有绿色荧光蛋白(GFP)基因的植物表达载体pCAMBIA1302中,再经酶切、PCR扩增和序列测定显示,pCAMBIA1302-VP6含有1.3 Kbp的草鱼呼肠孤病毒VP6基因片段,说明已插入植物表达载体pCAMBIA1302绿色荧光蛋白基因前,成功构建了融合表达草鱼呼肠孤病毒VP6蛋白和绿色荧光蛋白的植物表达载体pCAMBIA1302-VP6。     

1个白斑综合症病毒基因的克隆及其在大肠杆菌M15中的表达

根据对虾白斑综合症病毒（white spot syndrome virus，WSSV）1个可能编码蛋白的开放读码框（open reading frame，ORF）的序列（WSSV A基因），结合pQE30载体的多克隆位点，设计1对引物进行PCR，扩增出大小为0.28kb的A基因片段。把目的片段克隆到pGEM-T Easy载体上，构建出重组质粒pGT-A，再用引物两端酶酶切出目的片段，并按正确的读码框顺序插入到pQE30表达载体上的乳糖操纵子中，构建出带有目的片段的重组质粒pQE30-A，然后将重组质粒转化到大肠杆菌M15细胞，经IPTG诱导，SDS-PAGE和Western blot显示有与A基因预期大小11kD相吻合的融合蛋白带。结果表明，来源于WSSV的这一ORF是1个可表达的基因。     

大菱鲆红体病虹彩病毒主要衣壳蛋白基因在毕赤酵母中的重组分泌表达

依据大菱鲆红体病虹彩病毒（Turbot viral reddish body iridovirus,TRBIV）主要衣壳蛋白（Major capsid protein,MCP）基因序列,设计了一对特异性引物,并在正反向引物中分别引入EcoR Ⅰ和Not Ⅰ酶切位点,从而将PCR扩增得到的TRBIV MCP基因双酶切后定向克隆到真核表达载体pGAPZαA的GAP启动子的下游位点,并电转化入大肠杆菌DH5α宿主菌内。经抗生素Zeocin筛选、PCR、EcoR Ⅰ和Not Ⅰ双酶切以及测序分析,构建了含有α-factor信号肽的真核重组表达载体pGAPZαA MCP。重组表达质粒pGAPZαA MCP经Avr Ⅱ单酶切后电转导入毕赤酵母X-33中,挑选阳性克隆,提取表达上清经SDS-PAGE和Western-blot免疫印迹分析。结果显示,TRBIV MCP基因在酵母中成功实现分泌表达。阳性重组酵母菌经过72h诱导培养后,重组TRBIV MCP的表达量高达60.2μg/ml左右。     

鸡α干扰素基因的原核和真核表达载体的构建及鉴定

目的:为了构建鸡α干扰素基因真核和原核表达载体。方法:参照Genebank中发表的鸡源α干扰素基因进行密码子优化后,人工合成α干扰素基因片段489 bp,成功构建了干扰素基因克隆载体p MD18-T-IFN-α,经双酶切后,回收获得干扰素基因,分别与原核表达载体p ET-28a和真核表达载体p GAPZαA连接,转化到大肠杆菌Ressota和毕赤酵母中,分别进行PCR、酶切和测序鉴定。结果:成功构建了原核表达载体p ET-28a-IFN-α和真核表达载体p GAPZαA-IFN-α。结论:成功构建了鸡IFN-α基因的真核和原核表达载体,为鸡IFN-α干扰素的抗病毒活性研究提供了基础。     

斑点叉尾鮰病毒“自杀性”DNA疫苗的构建及其体外表达检测

根据CCVORF6基因序列,设计合适的引物,扩增ORF6基因,分别将其克隆到自杀性DNA疫苗载体pS-FV与常规DNA疫苗载体pcDNA3.1(+)中,转化感受态细胞DH5α后提取质粒,构建斑点叉尾鮰(Ictalurus punc-tatus)自杀性DNA疫苗ps-ORF6与常规DNA疫苗pcd-ORF6,利用转化后的大肠杆菌菌液为模板进行PCR扩增、提取质粒酶切鉴定以及序列测定等方法证实重组质粒构建正确。将重组质粒转染人胚肾细胞(293T),间接免疫荧光试验表明ORF6均获得表达,但自杀性DNA疫苗的表达效果不如常规DNA疫苗,该研究为这2种疫苗进一步的鱼体试验奠定了基础。     

中国3种青鳉鱼类初孵仔鱼发育与形态比较

对中国珠江流域及邻近区域主要的青鳉鱼类中华青鳉(Oryzias sinensis)、鳍斑青鳉(Oryzias pectoralis)和弓背青鳉(Oryzias curvinotus)初孵仔鱼形态特征进行了观察。研究结果显示,在水温(27.0±1.0)℃水浴孵化条件下, 3 种青鳉鱼类初孵仔鱼形态存在差别。鳍斑青鳉初孵仔鱼体长为(4.64±0.18) mm,显著大于中华青鳉[体长(4.04±0.19) mm]及弓背青鳉[体长(3.88±0.17) mm]的初孵仔鱼。单因素方差分析显示,三者在 22 个形态测量及可数性状指标中 20个指标(占 90.9%)存在显著差异(P<0.05)。主成分分析显示,体全长、头长、头长/体高、体长/体高、肛后长、口宽及卵长径等指标是影响三者形态差异的主要因素。判别分析进一步表明三者形态差异明显,且易于区分。单因素相似性分析(ANOSIM)更进一步证实三种青鳉初孵仔鱼形态差异具有统计学意义。聚类分析显示,鳍斑青鳉与弓背青鳉初孵仔鱼形态更为接近,中华青鳉初孵仔鱼独立成一类,该结果与 3 个物种间地理分布格局远近情况相同。更为浓密的背部及腹部色素特征可以将中华青鳉初孵仔鱼与其余两个物种初孵仔鱼区别,胸鳍上点状色素花特征则可进一步将鳍斑青鳉与弓背青鳉初孵仔鱼区分。另外,众多形态测量指标也可以将鳍斑青鳉及弓背青鳉初孵仔鱼区分。     

草鱼呼肠孤病毒衣壳蛋白VP7基因真核表达载体pCI-VP7的构建及鉴定

将编码草鱼呼肠孤病毒(grass carp reovirus,GCRV)主要衣壳蛋白VP70.9kb的基因片段连接至克隆载体pMD19-T中,筛选阳性克隆并测序,经检测为正确序列后,再将目的片段克隆入真核表达载体pCI,筛选得到阳性重组质粒pCI-VP7。然后构建pCI-VP-GFP重组表达质粒(即GFP基因与VP7的一段上游基因融合表达),用PCR及酶切方法鉴定克隆的正确性。并用脂质体法将其转染入真核细胞COS-1和CIK进行瞬时表达,荧光显微镜观察及RT-PCR特异性检测。结果表明,GFP基因与VP7的一段上游基因被成功转染到COS-1和CIK细胞,并得到了很好的表达。进而证明pCI-VP7可以成功的表达,为GCRV基因疫苗的研制提供了实验资料。     

以重复序列为靶位点的鳜鱼多位点基因打靶载体的构建

以鳜鱼(Siniperca chuatsi)为研究对象，以其重复的rRNA基因间的间隔序列为靶位点构建多位点基因打靶载体，为建立体内多位点基因打靶技术获得关键材料。先构建含TK和Neo基因的通用打靶载体pCTKNeo。采用LA Taq高保真酶扩增获得左、右同源重组引导臂HRDS1、HRDS2，经T质粒克隆后，分别插入到pCTKNeo载体Neo基因的上下游，构建成鳜鱼专用的多位点打靶载体pCTKNeo-HRDS1／2。同样将干扰素基因hIFN插入到pCTKNeo-HRDS1／2载体的Neo基因与HDRS2之间。每次克隆均经PCR、酶切和测序等鉴定DNA片段的插入及插入方向，最终构建成多位点基因打靶载体pCTKNeo-HRDS1／2-hIFN。目前的基因打靶技术存在打靶效率低、安全性等问题，以重复序列为靶位点的多位点基因打靶技术将部分解决这些问题。     

黄鳍鲷白细胞介素1β基因2种表达载体的构建

根据黄鳍鲷白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)基因全长cDNA序列(GenBank登录号为AY669059)设计、合成1对特异性引物,扩增编码黄鳍鲷IL-1β基因前体肽的基因序列,通过T-A克隆构建了克隆载体pMD18T-IL1β。以克隆载体pMD18T-IL1β为模板,以设计合成的带酶切位点的引物分别扩增黄鳍鲷IL-1β的前体肽和预测的成熟肽基因序列,经BamHI和SalI双酶切后将其插入表达载体pQE30中,构建了原核表达质粒pQE30-pIL1β和pQE30-mIL1β。经酶切、PCR鉴定并最终通过序列测定表明,基因已正确插入到载体的多克隆位点,序列和读码框都正确无误,为黄鳍鲷IL-1β基因的体外重组表达研究打下了基础。     

病毒感染过程中青鳉irf2基因过表达的双面性

为了探究干扰素调节因子2 (interferon regulatory factor,IRF2)如何通过调控干扰素(IFN)表达影响鱼类的免疫,实验从青鳉中克隆了irf2 (Olirf2),发现该基因在青鳉各个组织中均有表达;将构建的真核表达载体pTol2/CMV-IRF2/IE1-pr转染到胖头鱥肌肉细胞系(FHM)后,发现瞬时过表达Olirf2能够显著促进鲤春病毒血症病毒(spring viremia of carp virus,SVCV)的复制,并抑制抗病毒相关基因mx1、ifn和irf3的表达。进一步通过双荧光素报告系统发现,Olirf2能够显著抑制NF-κB和ISRE的活性,说明Olirf2可能通过抑制细胞的天然免疫应答进而促进病毒的增殖。然而持续过表达Olirf2则增强了细胞的抗病毒能力,同时促进干扰素相关基因mx1、ifn和irf3的表达。因此,Olirf2基于表达的持续时间不同而具有抗病毒或者促病毒的双面效果。实验通过研究Olirf2在抗病毒信号通路中发挥的作用,为通过基因编辑或者转基因手段来构建抗病毒的鱼类提供了理论基础。     

美人鱼发光杆菌美人鱼亚种dly基因缺失株构建及其生物学特性研究

美人鱼发光杆菌美人鱼亚种(Photobacterium damselae subsp. damselae, PDD)是广泛分布于全球海洋环境中的一种致病菌。本研究以实验室保存的一株高致病性PDD菌株(PDD1608)作为对象,初步探究毒力基因dly对PDD菌株的生物学特性和致病力的影响。利用λRed重组技术成功构建毒力基因dly缺失株Δdly PDD1608::Cm,比较野生株和缺失株的生长、涌动性、药物敏感性、生理生化特性、生物被膜形成能力、菌株及胞外产物(extracellular products, ECP)的溶血性和磷脂酶活性等生物学特性。选用海水青鳉鱼(Oryzias melastigma)作为实验动物,通过人工感染实验测定野生株和缺失株及其ECP对海水青鳉鱼的致病性。结果显示,毒力基因dly缺失后导致PDD菌株生长变慢,涌动性、溶血性和磷脂酶活性均降低;野生株和缺失株的药物敏感性和生理生化特性未产生变化;与野生株相比,缺失株的生物被膜形成能力有显著差异(P<0.05);人工感染实验表明,缺失株及其ECP对海水青鳉鱼的致病性降低。毒力基因dly影响PDD菌株的生长、涌动性、溶血性和磷脂酶活性等多种生物学特性,并且与PDD菌株及其ECP的致病力强弱密切相关。     

绵羊TIMP1基因克隆及真核表达载体的构建

为探究TIMP1基因在绵羊卵巢组织中的生物学功能及在繁殖调控中的作用机制。研究以绵羊卵巢组织为材料,提取RNA后采用RT-PCR技术检测TIMP1基因在产多胎和产单胎绵羊卵巢组织中的差异表达情况,另外利用PCR技术扩增得到绵羊TIMP1基因编码序列,共编码207个氨基酸。构建TIMP1基因的真核表达载体,利用限制性内切酶双酶切后插入pEGFP-C1载体中。提取质粒利用脂质体转染至HEK 293F细胞中,验证真核表达载体的表达情况,为进一步探索TIMP1基因的生物学功能及繁殖调控机制提供良好的基础材料。     

斑点叉尾鮰病毒“自杀性”ＤＮＡ疫苗的构建及其体外表达检测

根据CCVORF6基因序列,设计合适的引物,扩增ORF6基因,分别将其克隆到"自杀性"DNA疫苗载体pS-FV与常规DNA疫苗载体pcDNA3.1(+)中,转化感受态细胞DH5α后提取质粒,构建斑点叉尾鮰(Ictalurus punc-tatus)"自杀性"DNA疫苗ps-ORF6与常规DNA疫苗pcd-ORF6,利用转化后的大肠杆菌菌液为模板进行PCR扩增、提取质粒酶切鉴定以及序列测定等方法证实重组质粒构建正确。将重组质粒转染人胚肾细胞(293T),间接免疫荧光试验表明ORF6均获得表达,但"自杀性"DNA疫苗的表达效果不如常规DNA疫苗,该研究为这2种疫苗进一步的鱼体试验奠定了基础。     

虹鳟fabp10基因真核表达载体构建、生物信息学及组织表达分析

为探究虹鳟(Oncorhynchus mykiss)脂肪酸结合蛋白10(fatty acid binding protein 10,fabp10)基因序列信息及其所编码蛋白的结构和功能等，本试验根据Gen Bank数据库公布的河鳟(Salmo trutta)fabp10基因的CDS序列信息设计引物，通过RT-PCR获得fabp10基因片段，将目的片段与p MD-18-T载体连接转化DH5α感受态细胞，构建p MD-18-T-fabp10克隆载体，双酶切回收基因片段，构建pc DNA3.1-fabp10真核表达载体，分析fabp10基因在虹鳟不同组织中的表达，经双酶切、测序鉴定构建成功。将表达载体转染至EPC细胞，分别于24h、36 h、48 h后收集细胞进行荧光定量PCR检测。结果显示：虹鳟fabp10基因CDS区与Gen Bank数据库中Salmo trutta fabp10基因CDS区同源性高达100%。生物信息学分析发现，fabp10基因编码区全长378 bp，编码126个氨基酸。Fabp10蛋白主要分布在细胞质中，存在23个潜在磷酸化位点。转染pc DNA3.1-fabp10可...     

以莱茵衣藻为载体表达外源抗菌肽的研究

将黑水虻抗菌肽基因sarcotoxin3转入到莱茵衣藻细胞中,以期实现抗菌肽活性片段的大规模表达生产,为将来完成抗菌肽的临床测试及水产应用奠定实验基础。以质粒pHK85为骨架,插入荧光素酶基因和黑水虻抗菌肽sarcotoxin3基因,用DNA连接酶将质粒连接,构成抗菌肽质粒。抗菌肽质粒经克隆、提取、酶切线性化、衣藻玻璃珠转化、荧光素酶活性筛选和抑菌实验,结果表明:经过测序进一步确认质粒成功构建,碱基序列与所设计质粒序列一致,质粒浓度472.8 ng/μL、纯度(A_(260)/A_(280))1.93,7 d后每个巴龙霉素平板长有单克隆约200个,大多数单克隆荧光素酶活力值可高达10~6,少数单克隆荧光值甚至可达10~8;藻株在26 kDa附近出现了特异信号,含有抗菌肽的蛋白对大肠杆菌DH5α有一定的抑制作用。莱茵衣藻可以作为抗菌肽外源表达的一种载体,为抗菌肽的大量生产提供了一种可能。