甘薯肌醇-1-磷酸合成酶基因的克隆及序列分析

甘薯(Ipomoea batatas (L.) Lam.)新品系农大603是从感茎线虫(Ditylenchus destructor)病品种徐薯18的辐照后代中获得的一个抗茎线虫病的突变体。以农大603和徐薯18块根的mRNA为模板，根据植物抗线虫病基因NBS保守氨基酸序列设计引物，进行 RT-PCR分析，发现农大603的肌醇-1-磷酸合成酶(Myo inositol-1-phosphate synthase , MIPS)基因的表达量高于徐薯18。采用3'RACE技术扩增出MIPS基因的3'末端cDNA。根据植物MIPS基因 5'端一段保守的氨基酸序列设计兼并引物，并与3'端的特异引物组合，扩增出该基因的5'端cDNA序列。DNA序列比对表明，甘薯MIPS基因与大豆(Glycine max)、番茄(Lycopersicon esculentum )的MIPS基因同源性较高，分别达83.63 %和83.89 %。甘薯MIPS基因全长cDNA的克隆，有利于进一步研究该基因与抗甘薯茎线虫病的关系。     

甘薯抗茎线虫病基因AFLP标记的开发

以甘薯(Ipomoea batatas)抗茎线虫病品种徐781和感茎线虫病品种徐薯18杂交F1分离群体的186株单株为材料,利用分离群体分组分析法(BSA法)和AFLP技术,在抗感池中共筛选了800对AFLP引物,结果表明,其中245对引物具有多态性.用这245对引物检测两亲本以及建池单株,发现引物组合E2M23和E33M20分别在抗病单株中扩增出l条在感病单株中未出现的特异条带,长度分别约为500和200 bp,认为这2个AFLP标记与甘薯抗茎线虫病基因连锁,分别命名为E2M23500和E33M20200.根据这2个AFLP标记对F1代186个单株的扩增结果,经Mapmaker 3.0软件分析,发现这2个分子标记与抗茎线虫病基因位于同一连锁群并紧密连锁,它们与抗茎线虫病基因间的遗传距离分别为6.9和11.1 cM.用这2个分子标记对10个中国甘薯主栽品种进行检测,所得结果与常规方法鉴定结果完全一致,表明2个分子标记可用于甘薯抗茎线虫病分子标记辅助育种.     

轮作方式对甘薯根际土壤线虫群落结构及甘薯产量的影响

甘薯茎线虫（Ditylenchus destructor）是国际检疫植物寄生线虫,甘薯茎线虫病是危害我国甘薯生产的严重病害之一。本文通过不同种植方式下甘薯根际土壤线虫群落结构的变化,探索轮作对甘薯茎线虫病防治的作用,明确变性梯度凝胶电泳（DGGE）在土壤线虫群落研究上应用的可行性。试验在河北省卢龙县多年连作的甘薯地上进行,种植方式分别为：A1,休闲→甘薯;A2,玉米-冬闲→甘薯;A3,玉米-黑麦→甘薯;A4,大豆-冬闲→甘薯;A5,大豆-黑麦→甘薯;CK,甘薯连作。提取3个时期甘薯根际土壤线虫,扩增线虫ITS区序列,采用DGGE技术分析土壤线虫群落。结果表明,与连作相比,轮作方式显著提高甘薯根际土壤线虫群落多样性,降低根际土壤甘薯茎线虫数量（P<0.05）,冬季轮作黑麦（A3,A5）使甘薯根际土壤线虫群落结构更加稳定,随时间变化幅度小。甘薯根际土壤中检测到的线虫优势属有：茎线虫属、矛线虫属、滑刃线虫属、头叶线虫属、短体线虫属、小环线虫属、刺线虫属、真滑刃线虫属、双胃线虫属。轮作方式提高甘薯产量42.08%~55.83%,降低病情指数22.72%~30.79%,不同轮作方式之间对甘薯产量和病情的影响差异不显著,收获期的甘薯茎线虫数量与甘薯产量和病情指数显著相关（P<0.05）。因此,轮作方式能够显著提高甘薯根际土壤线虫群落多样性和甘薯产量,DGGE可有效检测土壤线虫群落;大豆-黑麦→甘薯是经济效益和生态效益较好的轮作措施。     

黄秋葵对南方根结线虫抗性的转录组分析

为了解黄秋葵抗南方根结线虫相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究受南方根结线虫侵染后黄秋葵种质12C2转录组基因的差异表达。结果表明,接种南方根结线虫18 h后,从接种和未接种的黄秋葵种质12C2根尖中共获得71.49 Gb有效数据,Q30碱基百分比均达到94.0%以上。共获得2 318个差异表达基因(DEGs),包括1 156个上调基因,1 162个下调基因,其中功能注释基因2 202个。根据unigene库序列进行GO、KOG和KEGG注释,细胞壁代谢相关基因——内切葡聚糖酶基因家族、聚半乳糖醛酸酶基因家族、葡聚糖内-1,3-β葡糖苷酶基因家族和果胶裂解酶基因家族下调表达,植物激素代谢相关基因——生长素响应蛋白基因、生长素流入运输载体基因下调表达,茉莉酸合成酶基因上调表达,调控相关基因表达的WRKY和MYB转录因子基因家族上调表达,参与植物细胞的膜联蛋白基因家族上调表达,植物细胞周期蛋白基因家族下调表达。本研究结果为开展黄秋葵抗南方根结线虫基因组学和分子生物学研究奠定了基础。     

扇贝性腺和肠组织表达序列标签的初步识别*

构建了扇贝(Placopecten magellanicus)的性腺和肠组织cDNA文库,并对96个克隆进行部分测序,获得82个表达序列标签(ESTs)序列.序列同源性搜索结果表明,72个EST序列与GenBank中的已知序列具有很高的同源性(e<10-8).其中19个序列属于rRNA基因;53个序列分别属于44个不同的基因.在44个基因中,有36个是编码已知功能的蛋白质基因,8个与未知功能的开放阅读框具同源性(假定蛋白);此外,44个基因全部是首次在扇贝中鉴定的基因;基因的功能分类显示,36个已知功能的基因分别属于基因表达与蛋白质合成、细胞结构、物质运输、代谢、细胞调节和信号传导等6大类.     

甘薯抗茎线虫病基因的AFLP标记的开发

以甘薯抗茎线虫病品种徐781和感茎线虫病品种徐薯18的杂交F1分离群体的186株单株为材料,利用分离群体分组分析法（BSA法）和AFLP技术,在抗感池中共筛选了800对AFLP引物,结果表明其中245对引物具有多态性。用这245对引物检测两亲本以及建池单株,发现引物组合E2M23和E33M20分别在抗病单株中扩增出1条在感病单株中未出现的特异条带,长度分别约为500 bp和200 bp,认为这2个AFLP标记与甘薯抗茎线虫病基因连锁,分别命名为E2M23500和E33M20200。根据这2个AFLP标记对F1代186个单株的扩增结果,经Mapmaker 3.0软件分析,发现这2个分子标记与抗茎线虫病基因位于同一连锁群并紧密连锁,它们与抗茎线虫病基因间的遗传距离分别为6.94 cM和11.1 cM。用这2个分子标记对10个中国甘薯主栽品种进行检测,所得结果与常规方法鉴定结果完全一致,表明2个分子标记可用于甘薯抗茎线虫病分子标记辅助育种。     

马铃薯腐烂茎线虫类FMRF酰胺多肽基因(Dd-flp-1)的克隆与表达定位分析

植物寄生性线虫类FMRF酰胺多肽(FMRFamide-like neuropeptides,FLPs)在线虫的取食、分泌、迁移入侵和繁殖过程中发挥着重要的作用。本研究根据EST序列结合RACE方法,获得了一个马铃薯腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)类FMRF酰胺多肽基因的cDNA全长。该基因cDNA全长序列为891bp,包括一个681bp的完整开放阅读框,编码一个包含227个氨基酸的蛋白,预测的分子量为25.36kD。序列分析表明,该蛋白N端有一个由43个氨基酸残基组成的信号肽,C端含117个氨基酸的FMRF酰胺肽的特征区,其中包含有5个NFLRFG的FLPs肽,属于典型的FLP-1型蛋白,该基因命名为Dd-flp-1(GenBank登录号为GU198750)。系统发育分析表明,Dd-FLP-1与自由生活线虫、动物寄生线虫和其他迁移性植物寄生线虫的FLPs属于同一支,推测线虫FLP的进化与其生活习性密切相关。原位杂交结果表明,Dd-flp-1在马铃薯腐烂茎线虫的咽神经环、后膀胱神经节多个细胞特异表达。推测DD-FLP-1主要与马铃薯腐烂茎线虫的取食、运动和排泄功能相关。本研究结果将为植...     

结球白菜结球前期基因表达序列标签（EST）分析

以结球白菜(Brassica rapa L.ssp．pekinensis)结球前期心叶为材料，构建了结球前期球叶cDNA文库，随机挑选克隆单向单次测序后，共得到1162条峰图良好和插入片段长度大于150bp的可用序列。BLASTX及BLASTN序列比对分析表明，94．8％(1102／1162)的表达序列标签(EST)可在蛋白质或核苷酸水平上找到同源类似物。同源性最大的蛋白质按物种来源分析后发现，大约77％的功能已知蛋白质来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)，另外还有60个EST与已发表的植物基因没有同源性，这一部分EST对于研究结球白菜独特的生理和形态发育途径以及开展基因组分子作图具有重要的意义。同源蛋白质按其功能进行分类表明，参与蛋白质合成过程的酶或蛋白质的EST数量最多，其次是参与能量代谢过程(包括光合作用)的EST序列。在核苷酸水平上，全部EST中只有51％的同源物来自拟南芥。对上述1162条EST进行片段重叠群分析(contig analysis)共获得895个非冗余片段重叠群，其中723个仅由一个EST组成(即singletons)，表明结球白菜结球过程中表达的基因种类繁多。大量EST的获得为进一步了解结球白菜结球机制及获取相关基因提供了重要的序列信息。     

甘薯抗茎线虫病基因的RAPD标记

以甘薯（Ipomoea batats）高抗品种徐781和高感品种徐薯18的200个后代为实验材料，对其进行抗病性鉴定和RAPD分析，获得与抗茎线虫病基因相连锁的RAPD标记OPD01-700。经13个高抗后代、5个高感后代、8个感病后代以及已鉴定的具有稳定抗性的10个品种验证表明，该标记可作为甘薯抗茎线虫病辅助育种的分子标记。     

甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因ace-3全长cDNA的克隆和序列分析

利用RT- PCR结合RACE技术克隆了甘薯茎线虫（Ditylenchus destructor）乙酰胆碱酯酶基因cDNA,Dd-ace-3,提交GenBank登录号EF583057。该cDNA序列5’端存在反式剪接引导序列SL1,全长2517bp ,包含一个1836bp的开放阅读框;在推导出的611个氨基酸残基的前体蛋白中, N 端的前21个氨基酸残基为信号肽, C-28的位置存在糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定位点,除此之外的562个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的分子量为64396.81D。在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基 (Ser232 ,Glu360 和His479) ,以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守;在电鳐乙酰胆碱酯酶分子的催化功能域中存在14个保守的芳香族氨基酸残基,其中11个在甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶中完全保守。该酶的氨基酸序列与秀丽小杆线虫（Caenorhabditis elegans）ACE-3和ACE-4的同源性达56.1%和50.0%。与其它线虫和物种乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,甘薯茎线虫的乙酰胆碱酯酶与Ш型乙酰胆碱酯酶ACE-3同属一个支系。     

小麦成株抗条锈性抑制差减杂交文库构建及表达序列标签分析

以成株期抗条锈小麦(Triticum aestivum)品种兴资9104为材料,依照CLONTECH公司PCR-SelectTMcDNA Subtraction Kit方法构建了小麦成株期条锈菌(Puccinia striiformis)诱导的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)cDNA文库。建库质量分析表明,接头连接效率高,插入片段平均300bp,文库质量较好。对文库中随机挑取的96个阳性克隆进行测序,用CAP3软件聚类拼接,得到unigenes41个。与GenBank已知序列进行Blastx分析表明,所得基因主要涉及植物的信号传导、转录调控、能量与代谢、蛋白质合成与代谢、膜转运、细胞生长分化等。利用RT-PCR对3条基因进行分析,明确其在抗病过程中的表达模式。     

香菇表达序列标签(EST)的SSR分析及EST-SSR引物的筛选

从真菌基因组计划网站(FGP)和NCBI网站数据库下载了总长度为8.1Mb的11150条香菇的EST(包括香菇的10条cDNA)序列，通过SSRhunter 1.3软件结合手工查找，从中发现2.83％即316条EST含有一共469个SSR.，平均每17.3kb出现一个EST-SSR。在所有EST-SSR中，三碱基和六碱基SSR出现最多，分别占EST-SSR总数的38.00％和20.00%，出现较多的基元为(A)n、(T)n、(GA)n、(AG)n、(TGA)n、(GAT)n和(TCTTT)n，占所有EST-SSR的35.39％。利用Oligo 6.0软件设计了51对EST-SSR引物，并选用其它物种的24对引物，对香菇菌株进行了PCR扩增。实验结果表明，设计的51对引物有39对具有明显的扩增产物，选用的其它物种的24对引物均没有清晰可见的特异性扩增产物。部分有扩增产物的EST-SSR引物具有多态性。     

利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术快速鉴定两个马铃薯晚疫病抗性相关EST片段EL732276和EL732318的功能

马铃薯晚疫病是由致病疫霉[Phytophthora infestans(Mont.)deBary]引起的第一大作物病害,目前已严重限制了全球马铃薯的生产和发展。马铃薯晚疫病抗性分子机理的研究一直是抗病育种中的热点问题。本研究利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术,在本氏烟草(Nicotina benthamiana)中沉默两个马铃薯晚疫病水平抗性相关的基因片段EL732276和EL732318。目的基因沉默后的烟草接种晚疫病菌P.infestans,根据病斑生长速率LGR(length grow rate)来了解这两个基因是否参与烟草对晚疫病的抗性反应。结果表明,目的基因片段EL732276和EL732318被成功地插入烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)载体中。利用携带八氢番茄红素脱氢酶基因(phytoene desaturae,PDS)的TRV重组载体病毒接种烟草,感染病毒的烟草植株表现光漂白现象,说明VIGS体系有效。用携带目的片段的重组载体病毒TRV:EL732276和TRV:EL732318感染烟草植株,一个月后,烟草叶片接种晚疫病菌P.infestans,从接种P.infestans的烟草叶片上可以看出,感染TRV空载体的对照烟草叶片上病斑扩展速率非常缓慢,而目的片段EL732276和EL732318沉默后的烟草叶片可见明显的水浸状病斑和少量白色的晚疫病菌菌丝。进一步的分析表明TRV:EL732276重组载体病毒侵染的烟草接种P.infestans后LGR值极显著上升,TRV:EL732318病毒侵染的烟草接种P.infestans后LGR值显著上升,表明EL732276和EL732318同源基因在烟草中沉默后,烟草对P.infestans的抗性显著降低。研究结果认为,病毒诱导的基因沉默技术可在本氏烟草中初步快速鉴定马铃薯抗病相关基因的功能。     

梅山猪、大白猪和梅大杂交猪背最长肌中差异表达的14个表达序列标签的分离、鉴定及组织表达分析

为了揭示猪杂种优势的分子机理,利用mRNA差异显示技术研究梅山猪,大白猪和梅大杂交猪背最长肌中基因表达的差异,分离14条在杂种与纯种背最长肌中差异表达的表达序列标签(EST),并用半定量RT-PCR鉴定.核苷酸序列分析表明,这14个EST与已知的基因或表达序列标签没有明显的同源性,随后这14条EST被提交到GenBank数据库.组织表达谱分析揭示了这些EST在心、脾、肝、肾、小肠、卵巢、肺等绝大多数组织中表达,说明这些基因对生命过程很重要.这些研究结果表明梅山×大白杂交组合的杂种与纯种之间的不同基因差异表达的方向存在巨大差异,猪杂种优势可能是在一定阶段有诸多不同的必不可少的基因向各种方向差异表达共同作用的结果.     

菠菜性别相关EST-SSR标记的开发及应用

为了明确菠菜EST序列中SSR的总体特点,开发菠菜EST-SSR引物;为利用EST-SSR引物进行菠菜性别相关特异序列的克隆奠定基础,本文从NCBI上获得1093条EST,利用在线软件SSRIT检测所含SSR序列,并进行分析。共检索出68条SSR序列,分布于64条EST中,检出率为6.22%,包括22种重复基元。其中二核苷酸重复基元的EST-SSR占主导地位,占总SSR数目的32.3%。利用在线引物设计软件Primer3.0设计了7对EST-SSR引物,在适合的PCR反应体系下,分别以雌、雄菠菜DNA基因组为模板,对设计的EST-SSR引物进行筛选,结果显示以EST序列HS097148设计的一对引物从菠菜雌雄基因组中扩增出一条雄性特异的条带,表明通过菠菜EST-SSR引物获得菠菜性别相关特异序列是可行的。     

核桃EST-SSR标记的开发

从GenBank数据库上公布的5025条核桃（Juglans regia）EST序列中,用SSRHunter软件搜索到485条EST序列中含有540个SSR,SSR出现频率为10.75%,SSR-ESTs检出率为9.7%。利用检出的SSR-ESTs序列设计SSR引物43对,对6个核桃样品、1个黑核桃（J. nigra）样品和1个核桃楸（J. mandshurica）样品进行了PCR扩增,其中40对引物有扩增带,占设计引物的93%,35对引物有多态性,占可扩增引物的87.5%。在有多态性的35对引物中,27对引物在核桃种内有多态性;8对引物在核桃种内无多态性,而在核桃、核桃楸和黑核桃种间有多态性。应用UPGMA方法对检测样品进行聚类分析,结果与传统分类一致。     

华东葡萄白河-35-1株系抗霜霉病基因cDNA文库构建及EST分析

以中国原产抗霜霉病葡萄野生种华东葡萄（Vitis pseudoreticulata）白河-35-1为材料,用SMARTTM技术构建葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）诱导的葡萄叶片cDNA文库。经检测,原始文库滴度0.92×106 pfu/mL,重组率97%,插入片段500～2 200 bp,扩增文库滴度为5×109 pfu/mL。随机挑取克隆5'端测序,获得254条有效EST序列（GenBank登录号：FG269201~FG269449和FG396006~FG396010）。经BlastX分析,有56.3% ESTs与GenBank中功能已知基因有较高同源性,14.6%ESTs与功能尚未确定的假设蛋白或未知蛋白同源性很高,20.9%ESTs在GenBank中无匹配的同源产物。     

铁皮石斛EST-SSR分子标记的开发

为了开发铁皮石斛EST-SSR分子标记,利用SSRIT软件对铁皮石斛近缘物种-金钗石斛的15 383条EST序列进行SSR位点查找,利用Primer 5和Oligo 7软件进行引物设计和评价,之后经PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳对引物进行初步筛选,并通过聚丙烯酰氨凝胶电泳对所筛选的引物进行有效性检测。结果表明,SSRIT软件共查找到370条SSR位点序列,共有379个SSR位点,候选SSR位点出现的频率为2.46%。二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复是最主要的重复类型,分别占41.42%、26.91%和27.44%,其中二核苷酸重复中AG/CT(20.84%)和GA/TC(18.73%)最丰富;三核苷酸重复中TCT/AGA(4.22%)和GA/TC(3.96%)最丰富;而六核苷酸重复基元较多。EST-SSR平均长度为24 bp,平均每8.5条EST序列包含1个SSR位点。设计的106对EST-SSR引物中有50对能扩增出理想的PCR产物,引物有效扩增率为47.17%,其中有43对能够扩增出多态性条带,占可扩增引物的86%。本研究开发的43对引物为铁皮石斛遗传多样性分析、种质鉴定、遗传图谱构建和功能基因研究等提供了重要的参考价值。     

杂种和纯种猪之间脂肪组织差异表达基因的分离、克隆和序列分析

实验选取中国地方品种梅山猪和外国品种大白猪进行正反向杂交产生杂种梅大和大梅猪，用mRNA差异显示技术，分析了亲本和杂种猪背部皮下脂肪组织间基因差异表达。结果发现，在10条5＇端随机引物和10条3＇端锚定引物共100对引物组合的差异显示扩增下，共获得l500多条可重复的扩增条带，选取其中能够重复出现的40条差异表达带（在4组样本中不能同时出现的条带）进行重扩增、克隆并测序。通过GenBank／BLAST比对发现，其中有4条EST分别与GenBank序列同源性较高，其余36条属于新的EST，将这36条EST提交GenBank获得注册号，并选取其中的3条进行半定量RT-PCR验证并检测其相对表达，其中2条表现不同程度的差异，l条没有明显差异。为提高DDRT-PCR真阳性，实验中的4种组合各屠宰6头以建立RNA池，采取低高严谨结合的退火温度进行差异显示扩增以及只回收在2次PCR扩增均能重复出现的条带。结果表明，所获得的36条新的EST在亲子代之间的差异表达方式不尽相同，这些差异表达的基因可能与脂肪组织杂种优势的形成有关。