黑麦染色体组中一个新重复序列的发现、定位与应用

 【目的】寻找黑麦基因组中新的重复序列作为特异PCR标记。【方法】以普通小麦中国春、川农18、育成品系R111、绵阳11为对照，以荆州黑麦、秦岭黑麦、非洲黑麦、森林黑麦为材料，用RAPD法筛选到黑麦基因组中的一个高拷贝DNA片段OPD15940，将OPD15940输入到NCBI的BLAST框中进行比对。根据OPD15940设计特异PCR引物D15F和D15R，利用这对引物对小麦族物种进行扩增，验证OPD15940的特异性。进而利用原位杂交技术定位pScD15940在染色体上的位置。【结果】序列比对后发现OPD15940与重复序列Sukkula中近60个53bp的小片段有较高的同源性，但又不同于Sukkula，是一类新的重复序列。通过特异PCR确定仅含黑麦染色质的物种能扩增出OPD15940，因而OPD15940为黑麦所特有。原位杂交结果显示除端部区域外，pScD15940弥散状分布在黑麦整套染色体上。【结论】OPD15940可以作为分子标记检测导入到小麦背景中的黑麦染色体。     

小麦高代材料畅-99-1的分子生物学研究

实验以利用八倍体小黑麦和普通小麦远缘杂交后代中选育出的一个品系畅-99-1为供试材料,在分子生物学的基础上,利用特异PCR技术等对畅-99-1品系作了较为系统的初步研究,发现了该品系中特异的外源DNA片断,为远缘杂交创造育种材料的方法提供一个可行的依据,结果显示:根据黑麦的特异重复序列psc119.1,pscH20设计引物,对畅-99-1品系进行扩增,psc119.1,pscH20能特异的扩增出黑麦的特异条带,确定畅-99-1为黑麦小麦小片段易位系。     

黑麦特异DNA重复序列的分离与鉴定

为了找到黑麦特异的DNA重复序列，我们采用随机扩增多态性DNA（RAPD）标记对黑麦、小麦及其他麦类植物材料分析发现引物OPH20在所有黑麦中扩增出特异的两条带。将这两条带DNA回收克隆测序，得到两序列的长度分别为1495bp、1147bp，分别命名为pSc20H．1、pSc20H．2。序列比对发现pSc20H．1的序列与已报道的序列pSc20n（GenBank编号AF305943）一致达到97％。没有与pSc20H．2高度一致的同源序列。荧光原位杂交结果显示pSc20H．1分布黑麦所有染色体的除端部和核仁组织区域的所有部位。pSc20H．2也分布在黑麦所有染色体上，但分布区域不同于pSC20H．1。证明了pSc20H．2是黑麦新的特异DNA序列，并可用于检测小麦背景中的黑麦染色体成分。     

巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的克隆和分析

[目的]获得巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[方法]以巴夫杜氏藻cDNA为模板,采用简并引物进行PCR扩增,获得533bp特异cDNA片段。在此基础上,设计特异引物,采用5’-Genome Walking和3’-RACE的方法,获得基因的5’-端DNA序列和3’-端cDNA序列,进而获得β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[结果]获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的特异cDNA片段、5’-端DNA和3’-端cDNA片段。经拼接后,扩增出全长cDNA。β-肌动蛋白基因cDNA全长1754bp,包括1137bp的开放读码框和617bp的3’-非翻译区序列。氨基酸序列相似性分析发现,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白氨基酸序列与杜氏盐藻、莱茵衣藻等的同源性较高。系统发育分析表明,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白与杜氏盐藻的相似性最高。[结论]首次获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列,并发现巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因非常保守。     

高效、新T-DNA侧翼序列分离技术——Actail-PCR

 【目的】建立一种有效分离T-DNA插入突变体侧翼基因组序列的方法。【方法】分离侧翼的目标基因组序列是利用T-DNA标签法研究植物功能基因组学的一个关键步骤,笔者发展稳定高效的Actail-PCR分离技术。该技术一侧引物来自于T-DNA载体,另一侧引物为一个复性控制引物。复性控制引物在3'端为一个14 bp的随机简并引物,在5'端非目标尾部序列接上一个通用引物,中间由5个多聚脱氧次黄嘌呤核苷（poly（dI））连接。【结果】Actail-PCR技术将随机简并引物重新编辑成复性控制引物,在40℃的低严谨条件下,3'端的随机简并引物可以与T-DNA插入突变体的侧翼目标区段随机的结合,扩增得到目标片段,随后利用5'端的通用引物与T-DNA载体上的巢式引物依次组合,在65℃（10个循环后逐步降温至58℃）的高严谨条件下逐步扩增特异片段,同时抑制非特异性扩增,可以显著提高目标片段的扩增效率,减少假阳性。【结论】相对传统的TAIL-PCR,Actail-PCR技术可以更高效地分离T-DNA插入突变体的侧翼基因组序列。     

石榴DFR基因的同源克隆及分析

以石榴品种“重瓣粉花”的花瓣为材料,根据GenBank中登录的相关物种DFR基因的保守序列设计兼并引物,采用RT-PCR扩增出446 bp大小的cDNA片段.根据获得的保守片段,设计特异引物,进行3'RACE-PCR,获得了DFR基因的3'端,进行电子拼接后获得了1 161 bp的cDNA,编码327个氨基酸,编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域.GenBank登录号为KC430327.     

一个普通小麦γ-醇溶蛋白基因的分子标记

运用生物信息学方法,根据已知的黑麦75Kγ-黑麦碱DNA序列设计引物,对8份不同类型的普通小麦材料进行PCR扩增,均获得一条约400 bp的特异扩增带。对新中长和99L2的扩增带分别进行克隆测序,序列登录号为:DQ432029和DQ432030。分析表明,DQ432029和DQ432030序列完全一致,由377个碱基组成。BLAST分析发现,该序列与普通小麦γ-醇溶蛋白基因的同源性最高,相似性达92%,表明它是一个小麦γ-醇溶蛋白基因。同时,此序列与所有已知γ-醇溶蛋白基因序列存在显著差异,因而可以认为它是普通小麦γ-醇溶蛋白基因家族的一个新序列。所有不同类型的小麦材料都扩出一条同样大小的清晰、明亮带,此扩增带可以作为普通小麦该γ-醇溶蛋白新基因的特异分子标记。     

杨树形成层区域扩张蛋白PtEXP1基因的克隆与分析

以矮牵牛的cDNA核苷酸序列为基础,利用杨树EST数据库和毛果杨基因组测序结果,通过序列的拼接设计合成了基因特异引物,从毛白杨形成层cDNA中扩增出一个长为1 009 bp的cDNA片段,将该片段连接到pGEM-T载体中并测序。测序结果表明,该片段含有完整的开放阅读框,共编码258个氨基酸残基。蛋白序列系统进化分析结果表明,该基因属于exp ansin基因家族-αexp ansin中的A亚家族,编码的氨基酸序列与芒果、欧洲山杨×美洲山杨杂交种、拟南芥和矮牵牛的-αexp ansin基因编码的氨基酸序列同源性分别为91%,88%,86%和86%。     

小麦抗叶锈基因Lr45的SCAR标记

 【目的】建立小麦抗叶锈基因Lr45 SCAR（sequenced characterized amplified region序列特征扩增区域）标记。【方法】以小麦抗叶锈病基因材料TcLr45和感病材料Thatcher为亲本,利用黑麦基因组特异的RAPD标记引物OPH20进行PCR扩增,对获得的与预期大小相同的1.5kb的特异片段进行克隆测序,并根据该序列设计一对特异PCR引物LRYR和LRYF,对TcLr45×Thatcher F2代单株构建的分离群体进行扩增,验证该标记与Lr45的连锁关系,Mapmaker 3.0软件绘制遗传连锁图。【结果】该标记在TcLr45中扩增出单一条带,片段大小为1 272 bp（命名为Ypsc20H1272）,而在感病亲本中则无扩增条带。F2代分离群体进行连锁分析,遗传距离为8.2 cM,该标记为与Lr45连锁的SCAR标记。【结论】将Lr45的RAPD标记转化成SCAR标记。     

常规PCR法扩增口蹄疫病毒基因组5’端序列的探索

【目的】扩增口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)基因组5’端序列,为获得基因组全长准备基础。【方法】将FMDV O/Akesu/58 CE39A株液氮冻存基因组RNA反转录三次,对c DNA的5’端序列进行扩增、克隆、测序。【结果】以c DNA1与c DNA3为模板,用LA Taq DNA polymerase、EX Taq DNA polymerase、Prime STARHS DNA polymerase及3对引物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均未扩增出5’端目的片段;以c DNA2为模板,用LA Taq DNA polymerase为扩增酶,两对引物Ⅰ、Ⅱ均能扩增出5’端目的片段,且所测得的序列长度787 bp、797 bp与参考序列核苷酸同源性分别为86.2%和86.3%。【结论】常规PCR法扩增5’端序列较其它技术具有价格便宜、操作简便等优点,但扩增成功率偏低。试验共进行了72次PCR,成功率为6/72,说明FMDV 5’端序列的扩增难度大,应合理设计反转录引物和扩增引物。为许多RNA病毒反向遗传学研究提供了更多的选择。     

一种基于聚合酶链式反应检测SNP的方法

SNP是具有广泛利用潜力的第3代分子标记,本文旨在开发一种利用PCR技术快速检测SNP的方法。设计思路是:根据已知SNP位点设计2条特异正向引物,其最后一个碱基分别与已知SNP的2个碱基相同,同时在1条引物的5′端添加1段20 bp左右的其他物种的特异序列(如细菌DNA序列),然后选择1条合适的反向引物;最后同时加入3条引物,通过梯度PCR选择合适的退火温度进行PCR反应。利用这一方法成功将玉米的ZDS基因定位在玉米第7染色体短臂7.02 Bin。这种检测SNP的方法设计简单,费用低廉,尤其适合SNP标记的分子标记连锁图构建或者基因定位。     

茶树CHS基因结构及编码区单核苷酸多态性分析

【目的】通过试验获得茶树CHS基因（CsCHS）gDNA序列,以进一步确定CsCHS基因结构;研究CsCHS编码区单核苷酸多态性,并结合茶树多酚含量进行关联分析,寻找基因中可能存在的与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。【方法】根据NCBI数据库中已有CsCHS序列设计特异性引物,再分别以基因组DNA和cDNA为模板进行PCR扩增,经克隆、测序获得CsCHS1、CsCHS2、CsCHS3三个基因的gDNA和cDNA全长序列,通过序列比对方法确定CsCHS结构。利用Compute pI/Mw、SOPMA等软件对所得序列进行生物信息学分析,预测和比较CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构。以茶多酚含量差异较大的57份茶树品种为材料,分别以57份材料的cDNA为模板,用特异性引物进行PCR扩增,然后利用PCR产物直接测序法筛查CsCHS编码区序列的单核苷酸多态性。结合CsCHS编码区序列单核苷酸多态性和57份材料多酚含量,利用软件TASSEL进行关联分析,筛选基因中可能与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。【结果】试验获得CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的cDNA序列长度分别为1 277、1 320和1 242 bp,各自均包含一个长度为1 170 bp的开放阅读框;CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的gDNA序列长度分别为1 600、1 330和1 607 bp。通过gDNA序列和cDAN序列比对,结合真核生物内含子GT-AG法则,确定CsCHS1、CsCHS3分别包含2个外显子和1个内含子,内含子大小分别为323和356 bp,CsCHS2可能没有内含子。根据CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3 cDNA序列推导三者对应氨基酸序列,比较三条氨基酸序列发现三者氨基酸同源性较高,达到92.6%-95.4%,CHS蛋白亚家族中的特征性保守位点在这三条序列中都能找到,生物信息学分析结果显示CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构高度相似。CsCHS1编码区序列中共发现71个SNP位点,SNP出现频率为1SNP/16.48 bp,无Indel,基因核苷酸多样性（π）值为0.01088;CsCHS2编码区序列中共发现55个SNP位点,SNP出现频率分别为1SNP/21.27 bp,CsCHS2核苷酸多样性（π）值（0.00530）明显低于CsCHS1;因扩增CsCHS3 cDNA序列的PCR反应成功率低,未对该基因遗传多样性进行分析。通过关联分析分别从CsCHS1和CsCHS2中找到2个和4个与茶叶多酚含量相关的SNP位点。【结论】CsCHS1和CsCHS3属于保守型CHS基因,且CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3蛋白质结构高度相似,推测三者可能在茶树的不同部位或不同生长阶段发挥类似作用;CsCHS1和CsCHS2活跃,二者编码区内可能存在突变热点区。     

饲料中牛、羊、猪、鸡源性成分的PCR检测方法及其应用

 【目的】建立鉴定饲料中牛、羊、猪、鸡源性成分的PCR方法,进一步完善现有的动物源性饲料检测方法。【方法】根据牛、羊、猪、鸡、鱼以及马的mtDNA的16S rRNA基因序列选用了一对通用引物,初步检测出含有动物源性成分的样品;然后针对牛、羊、猪、鸡4种动物线粒体mtDNA中的保守序列,分别选用了4对特异性引物对检测出的样品进行PCR扩增,扩增的目的片段大小分别为271、274、149和266 bp。【结果】通过利用通用引物、优化PCR反应体系及其条件,建立了从未知样品中简便而快速的检测出是否含有动物源性成分的PCR方法;利用所选的针对不同动物的特异性引物,建立了鉴定牛、羊、猪、鸡这4种动物源性成分的方法,此方法最低检测限可达0.1%。【结论】建立的检测饲料中动物源性成分的方法操作简便,价格低廉,结果准确,可靠,可作为饲料中动物源性成分的鉴定方法之一。     

新开发的禾本科通用性分子标记的检测与评估

为开发更多的适用于禾本科Poaceae植物通用性分子标记, 丰富竹类植物的遗传信息, 依据禾本科单拷贝同源基因(COSⅡ)已知序列的保守区域设计了14对引物, 以此引物对刚竹属Phyllostachys植物进行聚合酶链式反应(PCR)扩增, 并对部分扩增产物进行测序。结果所有引物可以在至少1个材料中得到特异性扩增, 其中7对引物在5个供试材料中均能扩增到产物, 13对引物在5个样本中表现出多态性, 占引物总数的92.9%。对部分扩增产物进行测序, 所测序列均为特异性扩增序列。同一引物在不同样本中的扩增片段间存在单核苷酸多态性(SNP)位点, 部分SNP位点会导致氨基酸序列提前终止或酶切位点变化。对有合适内切酶存在的变异位点进行PCR-RFLP验证, 验证结果与测序结果一致。利用NTsys 2.10e软件, 对5个供试竹种材料进行了亲缘关系分析, 毛竹Phyllostachys edulis与绿粉竹Phyllostachys virdiglaucescens亲缘关系最近, 紫竹Phyllostachys nigra与其他4个竹种亲缘关系最远。所开发的14个COSⅡ引物在刚竹属植物中具一定通用性, 同时挖掘出更多竹类植物中的遗传信息。     

房山区4种动物源性成分PCR检测试验

本研究利用牛、羊、猪、鸡线粒体mtDNA中保守序列16s rRNA,设计一对动物的通用引物,检测了含有动物源性成分的样品,同时设计了针对牛、羊、猪、鸡mtDNA中的保守序列,选择4对特异性引物,扩增得到目的片段大小分别为271 bp、274 bp、212 bp和266 bp。利用通用引物,优化了PCR反应体系及其反应条件,建立了从未知样品中快速获取动物源性成分检测的PCR方法;利用牛、羊、猪、鸡特异性引物,建立了PCR方法快速鉴定牛、羊、猪、鸡这4种动物源性成分的方法。     

Development and Application of a PCR Approach for Detection of Bovis, Sheep, Pig, and Chicken Derived Materials in Feedstuff

A PCR method for detection of bovis, sheep, pig, and chicken derived materials in feedstuff was established, and the existing method was improved according to the research on general primer and species-specific primers. First, general primer designed according to 16S rRNA gene sequence of hovis, sheep, pig, chicken, fish, and horse mtDNA was used for primary detection of animal derived materials in feedstuff. Species-specific primers designed according to conserved sequence of mtDNA of bovis, sheep, pig, and chicken were used for amplification of a 271,274, 149, and 266 bp fragment, respectively. Further confirmation of the detection result was then carried out. PCR method for detection of animal derived materials in unknown feedstuff was developed by using general primer, relevant PCR system, and PCR condition. Also a PCR method for detection of each species （bovines, sheep, pig, and chicken） was designed by using our speciesspecific primers. High sensitivity and specificity of our method were confirmed with a minimum detection level of 0.1%. Method for detection of animal derived materials in this research is not only cheap and easy for operation but also precise and reliable results can be obtained. It could be one of the effective methods for the detection of animal derived materials in feedstuff.     

团花树木葡聚糖转葡糖苷酶cDNA克隆及序列分析

以团花树形成层组织中大量表达的RNA为材料,通过反转录、保守区域PCR、3′RACE和染色体步移等技术获得了团花树AcXET的全长cDNA序列,共1396bp。核苷酸序列分析表明:该序列含有1个960bp的开放阅读框,编码1个由320个氨基酸组成的蛋白质。该基因编码蛋白与已报道的其他植物的XET蛋白有较高的同源性,且含有XET的活性催化位点EIDFE。     

猪生殖和呼吸综合征中国分离株ORF5 基因的克隆及序列分析

本研究利用对应于PRRSV ATCC VR-2332株及LV株ORF     

稻蝗属特异性SCAR分子标记的鉴定

【目的】研究稻蝗属特异性DNA分子标记,为稻蝗属物种的分类鉴定提供快速有效的分子检测方法。【方法】基于稻蝗属物种及其近缘属种的大量RAPD-PCR结果,筛选出稻蝗属物种特异性的RAPD条带,对该特异RAPD条带进行克隆、测序。基于所测序列设计特异引物,以稻蝗属不同物种和蝗总科其它物种基因组DNA为模板进行PCR扩增。【结果】随机引物S823可在稻蝗属不同物种扩增出约650bp的RAPD条带,经对该条带的克隆、测序,发现在3个受试的稻蝗属物种中序列同源度达92.3%—96.6%,序列G+C含量大于15%,并富含大量的A、T重复区;基于已知序列设计的特异引物对稻蝗属7个物种可以扩增出目的条带(550bp),而对赤胫伪稻蝗及蝗总科其它物种均无扩增条带。【结论】鉴定了稻蝗属特异的RAPD条带,基于该条带序列设计的特异引物可用于稻蝗属物种的快速分子鉴定。     

油菜脂肪酸延长酶基因fae1片段的克隆与SNP分析

 脂肪酸延长酶基因fae1是调控油菜芥酸合成的关键基因。本研究利用GenBank中的fae1基因序列AF490462为模板设计引物，通过多聚酶链式反应（PCR）从白菜、甘蓝和甘蓝型油菜（包括2个人工合成种）的12个不同品种中扩增出长1 007bp的fae1基因片段。PCR产物经与克隆载体pGEM-T vector连接和序列测定，获得12个品种的fae1基因片段的DNA 序列。对来自12个不同品种的fae1基因序列进行比较分析表明：fae1基因具有高度序列保守性，扩增长度均为1 007 bp，核苷酸序列相似度达98%以上，氨基酸序列的保守性更高。在1007 bp的区间内共发现23个SNP(single nucleotide polymorphism)位点，其中有11个单核苷酸变异导致了编码氨基酸的改变。人工甘蓝型油菜和天然甘蓝型油菜的fae1基因片段未发现明显差异。发现了高芥酸品种与低芥酸品种的fae1基因、以及A基因组与C基因组的fae1基因特有SNP位点。