高羊茅春化基因FaVRN1的克隆与分析

以高羊茅茎基部组织的mRNA为模板,引用基于多年生黑麦草VRN1基因序列设计的引物,进行RT-PCR分析,同时结合3’RACE和5’RACE方法从高羊茅中扩增出VRN1基因的全长cDNA序列,命名为FaVRN1。该序列cDNA全长1222bp,具有完整的开放阅读框（ORF,152~889bp）,编码蛋白为245个氨基酸,具有典型的MADS-盒和K-盒结构域,有许多磷酸化位点。与其他禾本科植物的春化基因蛋白产物比较,具有高度的保守性,氨基酸序列的同源性都在90%以上。     

高羊茅FaGI基因在拟南芥中异源表达及蛋白互作分析

为探究高羊茅FaGI基因的生物学功能,本研究利用酵母双杂交、双分子荧光互补和免疫共沉淀探究与FaGI互作的蛋白;通过农杆菌介导法将过表达载体p1300-FaGI遗传转化拟南芥,获得转FaGI基因拟南芥株系,以拟南芥野生型Col-0、过表达FaGI基因株系和gi突变体为材料进行转录组学测序并观察其开花表型。结果表明,利用酵母双杂交方法筛选出与FaGI互作的FaCO蛋白,并通过双分子荧光互补和免疫共沉淀证明了FaGI和FaCO在体内和体外存在互作关系;过表达FaGI基因拟南芥植株的开花时间比野生型Col-0提前约1.24 d;将FaGI-OE、gi与野生型比对,分别筛选出1 963和92个差异表达基因（DEGs）,与野生型植株相比,过表达FaGI基因株系的差异基因富集在与生长发育、光周期途径、激素合成和信号传导、碳代谢等相关生物过程和代谢通路。综上,FaGI影响光周期途径相关基因的表达,在长日照条件下过表达FaGI基因促进了拟南芥开花,同时该基因的功能具有多样性与复杂性,可作为高羊茅调控分子育种的目标基因。本研究结果为揭示FaGI基因的功能及其调控网络奠定了基础。     

高羊茅硝态氮转运蛋白基因NRT1.1的克隆及表达模式分析

为探究高羊茅(Festuca arundinacea)硝态氮转运蛋白基因(NRT1.1)的表达模式,本研究以黔草1号高羊茅为试验材料,采用RACE和RT-qPCR技术对高羊茅NRT1.1基因的cDNA全长序列进行扩增,并对其不同胁迫处理下的表达情况进行分析。生物信息学分析发现,高羊茅NRT1.1的理论等电点为4.81,平均亲小性为0.919,含有约32.63% α-螺旋、7.63% β-转角和53.73%不规则卷曲。结果表明,NRT1.1基因的cDNA序列全长为2 328 bp,编码606个氨基酸,预测蛋白质分子量为193.9 kDa,且高羊茅NRT1.1与黑麦草NRT1.1氨基酸序列的相似性最高。RT-qPCR表达分析发现,高羊茅叶片NRT1.1受低氮处理0.5~1 h时表达量达到峰值,显著(P< 0.05)高于对照组;在干旱和热处理下,NRT1.1表达量分别在6 h和12 h时达到峰值,且显著(P< 0.05)高于对照组;在盐处理下,仅在6 h时NRT1.1表达量高于对照组,其余时间均受显著(P< 0.05)抑制。本研究结果为解析高羊茅NRT1.1基因的表达模式提供了分子生物学基础。     

高羊茅细胞色素FaP450基因克隆及其在非生物胁迫下表达分析

细胞色素P450属于一种含亚铁血红素单加氧酶的超基因家族,在植物多种代谢途径与防御反应中起着重要作用。为探究细胞色素P450基因在高羊茅中的表达模式,本研究采用cDNA末端快速扩增技术从高羊茅叶片中克隆了细胞色素P450基因,命名为FaP450。FaP450全长1 737 bp,含1 437 bp的开放阅读框,共编码478个氨基酸,具有P450基因家族典型的P450结构域。系统进化树分析表明,高羊茅FaP450与禾本科植物小麦、山羊草的P450蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR表明,高羊茅FaP450基因受干旱、高温、氮胁迫及盐胁迫的诱导表达上调,表明该基因与非生物胁迫的抗性相关。构建FaP450超量表达载体,利用农杆菌侵染法转化拟南芥,对其进行低氮胁迫,发现低氮胁迫下FaP450基因过量表达植株的鲜重与根长显著高于野生型,表明FaP450基因的超量表达可以增强拟南芥对低氮的适应性。本研究为深入探索P450基因家族在牧草生长发育与抗逆功能的研究奠定了理论基础。     

凋亡蛋白融合基因与报告基因pECFP-C1的构建及其稳定表达细胞株的建立

利用PCR方法扩增凋亡蛋白融合基因片段，克隆至pMD18-T载体，鉴定和测序正确的凋亡蛋白融合基因亚克隆人带有绿色荧光蛋白的真核表达载体pECFP-C1的多克隆位点EcoRⅠ和SacⅡ之间，成功地构建带有报告基因的凋亡蛋白融合基因真核重组表达载体pECFP-C1-AFG。将带有报告基因的凋亡蛋白融合基因真核表达载体应用脂质体介导使其转染中国仓鼠卵巢细胞株（CHO），于转染48h后在荧光显微镜下观察到绿色荧光蛋白的出现，对转染的CHO细胞，应用Trizol法提取RNA，经RT-PCR鉴定，转染细胞在750bp处出现目的条带。收集转染细胞上清，应用间接ELISA及Western blot检测到目的蛋白的表达，说明凋亡蛋白融合基因构建正确。转染凋亡蛋白融合基因重组质粒的细胞，长成单层后传代，经G418（Genetiein）加压筛选（800μg／mL），3周后在荧光显微镜下观察所有细胞均出现绿色荧光，说明已建立了能够稳定表达凋亡蛋白融合基因与报告基因pECFP-C1的细胞株，为进一步研究凋亡蛋白融合蛋白在肿瘤组织中的定位及其诱导肿瘤细胞凋亡打下了基础。     

小麦光周期基因TaCO9-1A的克隆、功能标记开发及其与冬春性关系的研究

光周期是植物从营养生长转为生殖生长的重要影响因子,CO(constans)基因在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的光周期途径中起重要作用。本研究利用同源克隆技术从普通小麦(Triticum aestivum L.)宁春4号中克隆了CO同源基因Ta CO9-1A(Gen Bank登录号:KM236233)的g DNA(genomic DNA)及c DNA(complementary DNA)。Ta CO9-1A的全长编码区(coding sequences,CDS)为876 bp,编码291个氨基酸,含有CO-like蛋白家族典型的CCT结构域,但不含B-box结构域;系统进化分析表明,Ta CO9-1A蛋白与水稻(Oryza sativa L.)Ghd7及大麦(Hordeum vulgare L.)Hv CO9位于同一分支;蛋白质空间结构分析表明,其CCT结构域的NF-YA2区域较为保守;Ta CO9-1A原核表达蛋白分子量为31 k D,与预测结果一致;实时荧光定量PCR结果显示,Ta CO9-1A在普通小麦抽穗期的根、茎、叶及幼穗均有表达,但根部表达量较低,相对表达量依次为叶茎幼穗根。比较该基因在冬春性不同品种中的核酸序列发现,冬性品种第二外显子存在6个碱基的缺失,针对该差异开发了分子标记,在25份冬春性不同的小麦品种中扩增出511和517 bp两种带型,分别与这些品种的冬春性及在杨凌地区两年的抽穗及开花时间早晚显著相关。本研究结果表明,Ta CO9-1A在小麦春化作用和光周期途径中扮演着重要角色,为研究小麦光周期途径和春化作用途径提供了基础资料,有助于揭示Ta CO9-1A调控小麦冬春性及成熟期的分子机理。     

适用于稻瘟病菌基因敲除、过表达和荧光融合蛋白表达载体的构建和使用

本研究意在提供一系列适于稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的基因敲除、过表达和荧光蛋白融合表达,并且操作简单、耗时短、稳定可靠的通用载体,为系统研究稻瘟病菌的基因功能提供便利.通过PCR、克隆、酶切、连接等分子生物学方法,克隆了2个在菌丝和附着胞阶段都强力表达的启动子(SOD1启动子和H3启动子);构建了14种载体:3种稻瘟病菌基因敲除载体(pBS-SUR、pBS-BAR和pBS-NEO)、4种丝状真菌基因过表达载体(pKD5、pKD6、pKD61和pKD8)和7种丝状真菌荧光融合蛋白载体(pKD5-GFP、pKD5-RED、pKD6-GFP、pKD6-RED、pKD7-RED、pKD8-GFP和pKD8-RED);并提供了这些载体在丝状真菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达中的应用方法.使用构建的基因敲除载体通过原生质体及ATMT转化最多同时在稻瘟病菌中敲除了4个基因;用pKD5-RED、pKD6-GFP和pK)6-RED转化稻瘟病菌后,发现SOD1启动子和H3启动子控制下的绿色和红色荧光蛋白在稻瘟病菌中强力表达,Real-time PCR结果证实SOD1启动子指导下的eGFPmRNA表达量是β-tubulin的2.5倍,SOD1启动子指导下的DsRED2mRNA表达量是β-tubulin的5.4倍,而H3启动子指导下的DsRED2 mRNA表达量是β-tubulin的20.8倍;MoATG8-DsRED2的融合蛋白(使用pKD6 -RED)可以正确定位MoATG8于小泡附近;SOD1启动子驱动的DsRED2(使用pKD6-RED)可以在稻瘟病菌的菌丝、孢子、附着胞等各个发育阶段表达.这些实验说明14种载体可以用于稻瘟病菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达,也可用于镰刀菌等其他丝状真菌的基因功能研究.     

低氮胁迫下大麦谷氨酰胺酶基因的表达分析

谷氨酰胺酶是氮代谢中的关键酶,在氨同化和谷氨酰胺生物合成中起着重要的作用。为研究谷氨酰胺酶基因在大麦耐低氮中的作用机理,本研究利用荧光定量PCR技术检测了大麦中这两类谷氨酰胺酶基因（GS1和GS2）在低氮胁迫下的表达情况,并分析了谷氨酰胺酶基因在耐低氮大麦基因型BI-04和低氮敏感大麦基因型BI-45间的表达差异。结果表明,GS1基因在BI-04中表现为上调表达,而在BI-45中表现为下调表达,但随着时间的延长其表达量恢复并超过对照;而GS2基因在两种大麦基因型中的表达差不多,都表现为下调表达。另外,本文也观察到大麦谷氨酰胺酶基因的表达在黑暗条件下受到抑制,因此推测其也受到光照条件的影响。     

水稻品种"Lemont"响应低氮培养及共培稗草的上调表达基因分析

营养匮乏和伴生杂草是水稻种植过程中的常见影响因素。本研究应用抑制消减杂交(SSH)技术,分别研究低氮、稗草条件下,非化感水稻品种"Lemont"的上调表达基因。结果显示,低氮条件下,"Lemont"水稻中参与生长调控的生长素响应蛋白,参与抗逆防御的类NBS-LRR蛋白、过氧化氢酶、金属硫因蛋白,以及参与蛋白质代谢相关蛋白的编码基因上调表达。稗草共培下,编码NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、ATP依赖性RNA解旋酶等与植物生长相关的基因,与抗逆防御相关的几丁质酶和糖基水解酶基因,以及与信号转导相关的锌指蛋白及组氨酸激酶基因增强表达。研究结果表明,非化感水稻"Lemont"能够通过调节抗逆以及生长调节相关基因的表达,从而响应不同的胁迫。     

用水稻基因芯片筛选小麦耐旱相关基因的研究

小麦耐旱机理的研究具有重要意义，为了了解小麦在干旱逆境条件下的基因转录规律，本研究采用PEG6000对耐旱小麦品种旱选10号进行拟旱处理，分别提取0、1、6和24小时植株的总RNA，经反转录荧光标记制备cDNA探针，并将其与水稻全基因组芯片进行杂交，扫描采集数据后并进行分析。结果表明，随着处理时间的延长，差异表达基因的数量增加，对差异基因进行功能分类，能量代谢途径相关基因所占比例随处理时间的延长而逐渐增加，大部分为光合作用相关基因，其总体表达趋势为上调，但Psbr和Rubisco编码基因的转录水平为下调,暗示它们在耐旱反应中发挥着一定作用。     

四价抗病虫除草剂RNAi植物表达载体构建与转化甘蔗研究

甘蔗是重要的能源作物和糖料作物,面临病虫害日益严重问题。由于甘蔗遗传背景非常复杂,且缺乏必要种质,难以通过杂交培育抗病虫、除草剂聚合品种。基因工程技术提供了新方法。本研究利用BLAST比对获得甘蔗花叶病毒ScMV-CP基因和黄叶病毒ScYLV-CP基因的保守序列作为干扰序列,通过设计内切酶位点、生物合成和连接,获得全长687 bp的两个保守序列融合片段（MYCP）。并将其正向和反向插入中间载体pHANNIBAL上,形成双价病毒干扰结构。再通过在pHANNIBAL上添加SmaⅠ内切酶位点,将双价病毒干扰结构表达框和Cry1AC基因表达框结合;利用NotⅠ酶切,回收双价病毒干扰结构和Cry1AC基因表达框片段,连接到添加Bar基因表达框的表达载体pART27-Z上,构建了抗病虫及除草剂四价植物表达载体（pART27-MYCP-Cry1AC）。采用基因枪法将构建好的四价植物表达载体转入甘蔗品种FN15的胚性愈伤组织中,通过PPT（草丁膦）筛选获得了抗性再生甘蔗植株,经过PCR、定量以及Bt蛋白试纸检测,获得同时整合四种目的基因并表达的四价转基因甘蔗植株,为培育多抗甘蔗新品种提供了材料。     

DNA芯片技术应用研究进展

DNA芯片技术是近年迅速发展的一门生物高新技术 ,其突出特点在于高度并行性、多样性 ,即能一次性对生物遗传信息进行大规模的快速、同步分析。DNA芯片技术目前已用于基因重复测序、基因表达分析、新基因的发现、基因单核苷酸多态性 ( SNPs)研究、基因诊断、药物筛选等领域 ,而且其应用范围还在不断扩展。本室运用这一新技术 ,检测水稻在受水稻黄单胞菌水稻致病变种及该菌株的 rpf C基因缺失突变体感染时基因表达的差异 ,发现一些基因可能与水稻抗白叶枯病相关     

可诱导剔除选择标记基因的pBLCK载体构建

为了剔除冗余且有潜在安全问题的选择标记基因,本研究通过PCR扩增出ubiquitin启动子序列、lox P序列、Cre-GR融合基因和NPTⅡ抗性基因的编码区序列,采用酶切连接的方法将其引入载体p BRACT806,从而构建一个新的可诱导剔除选择标记基因及重组酶基因的表达载体p BLCK,测序结果显示其构建成功。该载体含有Gateway组件,可进行外源目标基因的高效重组整合;具有NPTⅡ基因,利于转基因植株的筛选;具有可诱导剔除外源基因的Cre-GR组件,诱导处于lox P位点之间的抗性标记基因NPTⅡ和Cre-GR融合基因的剔除,保留目标基因表达元件。此外,目标基因、Cre-GR融合基因和NPTⅡ基因都由ubiquitin强启动子控制,可在农作物中组成型超量表达外源基因。本研究为农作物转基因安全性研究提供了新的载体系统,具有一定的育种价值。     

植物诱导抗虫基因研究进展

植物的诱导抗虫基因可分为3类，即防御基因、防御物质合成基因和信号途径基因，综述了这3类基因的种类及其功能。植物诱导抗虫基因除了受昆虫和损伤诱导外，还受植物激素茉莉酮酸酯、水杨酸、阿司匹林、脱落酸和乙烯，以及其它信号物质的调控，这些信号物质的调控途径组成了复杂的植物防御的信号传输网络。植物诱导抗虫基因的研究将为害虫防治提供新的途径。     

转OsbHLH1和Bar基因水稻及相关特性分析

OsbHLH1基因编码bHLH(basic helix-loop-helix,碱性螺旋-环-螺旋)类转录因子,与水稻耐低温相关。草铵膦是一种高效低毒灭生性除草剂,Bar基因表达产物能解除草铵膦的毒性。本实验对通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)浸染法获得的以粳型水稻(Oryza sativaL.subsp.japonica Kato)恢复系淮C17为受体的转OsbHLH1和Bar基因水稻进行研究,鉴定其除草剂抗性和耐低温能力,考查其农艺性状。草铵膦筛选发现Bar基因正常表达;对草铵膦筛选获得的转基因植株进行PCR、Southern、RT-PCR和实时荧光定量PCR检测,发现OsbHLH1基因已经整合到水稻基因组中并且在水稻中表达。转基因T3代株系芽期(萌发芽长0.5mm)在2℃条件下处理6d,第6号转基因株系死苗率为17.8%,对照死苗率为61.1%。T3代苗期(一叶一心)在8～10℃下处理7d,第5、6、9、11号株系的根长显著长于对照,第3、5、11号株系的根数显著多于对照,第3号株系的平均鲜重显著重于对照。芽期、苗期耐冷性试验表明,OsbHLH1基因在水稻中过量表达显著提高了水稻芽期、苗期的耐低温能力。对转基因T2代的农艺性状进行考查,株高、千粒重、结实率、理论产量等农艺性状与对照相比较均出现了显著的变化,外源基因的导入对水稻的农艺性状有明显影响。研究结果将为选育抗除草剂、耐低温杂交粳稻新组合提供新种质。     

蜡样芽孢杆菌ATCC14579毒力基因plcR缺失株的构建及其一般特性

蜡样芽孢杆菌是土壤中的优势菌,具有作为益生菌的潜在能力,同时它也是条件致病菌,能引起食物中毒等。蜡样芽孢杆菌的多种毒力因子受到多效性调控子（pleiotropic regulator,plcR）的调控,在其条件致病性作用中起着重要作用。真养产碱杆菌JMP34（Alcaligenes eutrophus）质粒上的2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）单加氧酶（tfdA）基因可以降解2,4-D。本研究利用同源重组技术使tfdA基因置换掉蜡样芽孢杆菌的plcR基因,构建了蜡样芽孢杆菌ATCC14579突变株B.cereus△plcRΩtf-dA,并对其毒性、一般生理生化特性进行分析。研究结果表明,突变株B.cereus△plcRΩtfdA的毒性显著减弱;生理生化实验结果显示突变株与野生株并没有明显区别,且突变株并没有表现出tfdA酶活性。所有的结果表明plcR控制着蜡样芽孢杆菌ATCC14579的致病性,同时剔除plcR并不破坏其酶系统。本研究为今后构建蜡样芽孢杆菌工程菌提供了新的思路和依据。     

一种改良的从LongSAGE标签中鉴定猪新基因的GLGI方法

将长的基因表达序列标签(LongSAGE)和结合标签的基因序列延伸(GLGI)技术相结合,对GLGI的方法进行改良。(1)将原始GLGI方法中正向引物中长为10bp的SAGE标签特异序列改为17bp的LongSAGE标签;(2)针对不同LongSAGE标签,在PCR反应中给定相应不同的退火温度;(3)在PCR反应中用普通的DNA聚合酶代替高保真酶(Pfu);(4)在PCR反应的克隆中,使用普通的T载体和感受态细胞代替原始方法中特异的载体和感受态细胞。利用改良的GLGI方法分离的EST位于cDNA的3′末端并带有加尾信号和ploy(dA)尾巴。该方法在鉴定低丰度表达的基因时比普通的EST测序方法具有更高的灵敏性。     

木薯SBEI基因片段克隆及块根特异性反义表达载体的构建

为了抑制木薯支链淀粉的合成,提高直链淀粉含量,改变木薯淀粉结构,培育工业用燃料酒精型木薯品种,本研究利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEI的部分片段,对其进行序列分析表明与GenBank序列高度同源,同源性为99.22％;并以pBI121为基础,构建了以块根特异性表达启动子Sporamin驱动的SBEI基因反义结构的植物表达载体。     

番茄果实中LeERFl、LeERF2基因的克隆及序列分析

乙烯反应元件结合蛋白属于植物特有的一个转录因子家族,这个家族保守的DNA结合域称为ERF结构域.根据对番茄(Lycopersicon esculenturm)和其它植物物种中EREBP基因家族的同源性比较,在保守区(ERF区域)设计合成一对简并引物,通过RT-PCR扩增得到一个114bp的片段,用此片段作探针筛选番茄cDNA文库(粉红期),得到两个基因LeERFl和LeERF2.通过BLAST工具在GenBank中搜索表明,LeERFl和LeERF2基因属于EREBP家族,LeERFl与EREBP-4和DDTFRl0/A在氨基酸水平上的序列相似性为35%,LeERF2与EREBP-3和pti5在氨基酸水平上的序列相似性为46%,是新的基因.LeERFl和LeERF2的核酸序列在GenBank发表,登录号分别为AY077626和AY275554.     

荷斯坦奶牛热休克蛋白70基因3＇-侧翼区遗传变异与耐热性的关系

本实验采用PCR-SSCP和测序技术对荷斯坦奶牛和鲁西黄牛两个群体共673个个体热休克蛋白70基因(HSP70)的3'-侧翼区的遗传变异,及该突变对奶牛产奶性状和耐热性状的影响进行研究.研究结果表明设计引物扩增片段大小500 bp,扩增产物具有多态性.供试的72头鲁西黄牛和601头荷斯坦奶牛均发现3种基因型,为从、AB和BB型.测序分析发现热休克蛋白70基因(HSP701的3'-侧翼区存在1个新突变,T→C.关联分析结果表明,BB基因型荷斯坦奶牛个体,乳脂率、乳蛋白率和305 d产奶量,相对于AA基因型的个体都要高;红细胞钾含量和产奶量下降率比AA类型个体要低,且达显著水平(P<0.05).鲁两黄牛B基因基因频率为74.31%,而荷斯坦奶牛B基因基因频率却比较低,为14.89%.由于鲁西黄牛耐热性显著强于荷斯坦奶牛,且耐热性最高的BB型奶牛产奶量下降率显著低于耐热性差的AA型奶牛.等位基因B可作为选育抗热应激奶牛潜在的分子遗传标记.