福建地区草莓斑驳病毒全基因组测序和分子变异分析

为了深入解析草莓斑驳病毒(strawberry mottle virus,SMoV)的分子变异以及遗传多样性,采用小RNA高通量测序结合RACE和RT-PCR技术获得了福建地区SMoV基因组全长序列。SMoV基因组RNA1和RNA2分别为7034 nt和6354 nt,均含有1个ORF,分别编码多聚蛋白P1和P2;SMoV福建分离物同其他15个SMoV分离物的同源性分析表明,RNA1核苷酸和多聚蛋白P1氨基酸同源性分别为79.2%~96.8%和89.0%~99.5%;RNA2核苷酸和多聚蛋白P2氨基酸同源性分别为77.9%~97.8%和89.9%~98.9%。SMoV福建分离物各编码蛋白同其他15个SMoV分离物的同源性分析表明,仅病毒基因组连接蛋白最为保守,其他各蛋白核苷酸序列和氨基酸序列变异均较大。福建分离物和中国部分分离物聚在一个大分支上,和中国分离物DGHY3亲缘关系最近。SMoV中国福建分离物的基因组结构与其他分离物相一致,其核苷酸序列和氨基酸序列分子变异较大,并且和中国其他分离物具有较丰富的遗传多样性,在进化上有一定的地理相关性。     

小麦黄花叶病毒罗田分离物28kD蛋白基因的克隆及序列分析

通过RT－PCR，获得了小麦黄花叶病毒罗田分离物28kD蛋白基因的cDNA克隆pUW28-10。序列分析结果表明，小麦黄花叶病毒不同分离物的28kD蛋白基因的核苷酸序列存在一定的差异：湖北罗田和河南潢川分离物在第326，327和336位较四川雅安、江苏扬州及日本分离物缺少3个核苷酸（nt)，前两者核苷酸长度为762nt，后三者为765nt；不同分离物核苷酸序列同源性从92．1％到96．9％，相应的氨基酸序列同源性从89．8％到97．3％。     

灰飞虱来源的水稻条纹病毒病害特异性蛋白基因遗传多样性

对来自江苏、云南、山东、河北等地灰飞虱来源的21个水稻条纹病毒分离物的病害特异性蛋白(sp)基因进行了遗传多样性分析研究。序列测定表明,所有分离物的sp基因大小相同,均由537个核苷酸组成,编码178个氨基酸和1个终止密码子。采用DNAStar软件进行分析,21个RSV分离物核苷酸和推导的编码蛋白氨基酸序列同源性分别为96.1%~100%和95.5%~100%。与已报道水稻来源的27个RSV分离物一起进行序列同源性比较和系统进化树分析,结果表明,RSV-sp基因核苷酸序列变异相对较大,除灰飞虱来源的或者云南来源的分离物相对独立成组外无明显的规律性。从功能上分析,其遗传多样性首先与寄主相关,从寄主角度可以划分为灰飞虱和水稻两个寄主群;其次与地缘相关,在灰飞虱寄主群中可以分成中国云南及云南以外的两个地理亚群,在水稻寄主群中可以划分为中国云南和云南以外的多个地理亚群。     

番茄褪绿病毒CP基因克隆、序列分析及原核表达

为制备番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,To CV)抗血清,以番茄病叶为试验材料,提取总RNA,根据To CV CP基因设计特异性引物,利用RT-PCR方法克隆目的基因,构建原核表达载体p ET32a-To CVCP,在大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中表达CP蛋白。结果表明:To CV CP基因(Gen Bank登录号:KT809400)全长774 bp,编码257个氨基酸,与Gen Bank中其他地区分离物核苷酸序列同源性为97.2%~99.6%,推导的氨基酸序列同源性为97.3%~100.0%。核苷酸序列保守位点占全部位点的91.3%,氨基酸序列保守位点占全部位点的88.3%,表明不同地理来源的番茄褪绿病毒的CP基因保守性较高。将To CV CP基因克隆到原核表达载体p ET-32a(+)上,并在体外条件下诱导表达出融合蛋白。SDS-PAGE分析表明,转p ET32a-To CVCP载体的大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株表达了分子量约33 k Da的重组蛋白。该重组蛋白在37℃,1.0 mmol/L IPTG、诱导6 h,表达量最大。     

草莓轻型黄边病毒北京分离物的CP基因序列分析

为了明确引起北京地区草莓病毒病的病毒种类和病毒序列的分子变异特点,从北京地区表现畸形症状的草莓叶片中提取总RNA,利用RT-PCR技术扩增得到草莓轻型黄边病毒(Strawberry mild yellow edge virus,SMYEV)的含有外壳蛋白(CP)基因的729 nt特异性核苷酸片段。经序列测定和分析可知,北京地区存在2种不同的SMYEV分离物（BJ1和BJ2）,两者间的核苷酸序列同源性仅为82.72%~82.96%。将北京分离物与分别来自德国、美国、智利、捷克、澳大利亚、比利时、意大利、韩国和中国沈阳等国家或地区的不同分离物的CP基因序列进行分析比较。结果显示,33个分离物可以分为四大组群,BJI和BJ2分别归属不同组群,BJ1与19个其他国家的分离物亲缘关系较近,BJ2与中国沈阳的2个分离物亲缘关系较近。BJ1和BJ2与其他分离物的CP基因核苷酸序列同源性分别为81.10%~98.35%和82.03%~98.63%,氨基酸序列同源性介于82.17%~99.17%和90.91%~94.63%。     

江苏水稻黑条矮缩病病毒的RT-PCR分析和快速检测

为了明确江苏新发生的矮缩病害为水稻黑条矮缩病,采用RT-PCR和序列测定方法对其病原进行了精确鉴定。根据水稻黑条矮缩病病毒基因组序列的信息,设计扩增RNA聚合酶基因、外壳蛋白基因和RNA沉默抑制子基因以及核心蛋白基因部分编码区的4对引物,提取感染水稻黑条矮缩病病毒的水稻植株总RNA并进行RT-PCR扩增,可以在感病植株中分别扩增出水稻黑条矮缩病病毒基因组特有的4个条带,测序结果表明,来源于江苏南京的分离物的4个基因部分编码片段与已登录的对应基因片段核苷酸序列同源性达99％以上,共发现7个碱基的突变。经生物信息学分析发现7个单碱基突变都是同义突变,氨基酸序列没有改变。根据以上结果确认该病病原为水稻黑条矮缩病病毒。利用该方法可以对水稻和其他寄主进行早期病毒检测。     

葡萄A病毒外壳蛋白基因克隆及分子变异分析

为获得葡萄A病毒(Grapevine virus A,GVA)外壳蛋白(CP)基因,并为开展GVA-CP介导的抗病毒转基因研究提供基础,本研究从葡萄休眠枝条中扩增获得12个GVA分离物的CP基因序列,全长597nt,编码198个氨基酸。所得分离物间核苷酸和氨基酸序列同源性分别为83.9%~99.8%和92.4%~99.5%,与GenBank中12个GVA CP序列比较,核苷酸和氨基酸序列同源性分别为71.0%~93.1%和81.8%~98.0%。系统进化分析表明,本研究12个分离物CP序列与已报道的GVA Ⅰ组亲缘关系最近。种群变异分析表明,GVA种群具有多种变异体类型,并且多个样品存在不同变异体类型的复合侵染。但绝大多数变异体克隆聚集在GVA Ⅰ组分支,有60%的克隆序列间同源性较高,并且聚集在同一个次级分支Ⅰ Aa,表明其为该GVA种群的优势序列。克隆的GVA CP基因以及优势序列群体的分析为葡萄抗病毒转基因研究奠定了基础。     

李矮缩病毒外壳蛋白基因克隆及原核表达研究

为制备李矮缩病毒(Prunus dwarf virus, PDV)抗血清,克隆PDV外壳蛋白(CP)基因,构建原核表达载体,优化蛋白表达条件。以阳性感病甜樱桃叶片为试验材料,提取总RNA,根据PDV CP基因(L28145.1)设计特异引物,RT-PCR方法扩增,克隆、测序,构建原核表达载体pET30a-PDVCP,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株表达。PDV CP基因（Genbank登录号：JF333587.1）全长657 bp,编码217个氨基酸,与GenBank其他PDV分离物CP基因核苷酸序列的同源性为89.2%~93.9%,推导的氨基酸序列同源性为97%~99%。根据完整CP基因核苷酸序列构建系统进化树显示：12个PDV分离物可分为3组,泰安分离物与巴西、土耳其等分离物属于Ⅰ组。成功构建原核表达载体pET30a-PDVCP,并在体外条件下诱导表达出融合蛋白。转pET30a-PDVCP载体的大肠杆菌BL21（DE3）菌株表达分子量约24 kDa的重组蛋白。该重组蛋白在30℃,1.0 mmol/L IPTG、诱导4 h表达量最大。     

宁夏地区马铃薯X病毒分离及其CP基因克隆

马铃薯X病毒(potato virus X,PVX)对马铃薯生产影响较大,不同区域内PVX存在多样性和株系差异。本研究通过指示植物法和分子生物学鉴定法,从宁夏隆德县区域内的感病马铃薯上分离到一株马铃薯X病毒(PVX-NX1)。利用RT-PCR技术,克隆该病毒的外壳蛋白(CP)基因,序列分析结果表明,CP基因全长714 bp,编码237个氨基酸残基,与已报道CP基因的核苷酸序列同源性为72.42%~97.34%,氨基酸序列同源性为91.53%~100%。其中,与荷兰分离物X3(属PVX的X3株系)、中国新疆的核苷酸序列同源性分别为96.36%、97.34%,氨基酸同源性均为100%。初步确定PVX-NX1属PVX的X3株系。     

OsI2基因的克隆及其植物表达载体的构建

在旱稻IRAT109干旱胁迫下cDNA芯片分析结果的基础上,通过RT-PCR,5'-RACE及3'-RACE方法,从IRAT109总RNA中扩增得到了干旱胁迫下芯片表达谱中上升表达强度第二的基因全长序列,命名为OsI2,全长有523 bp,并对基因序列结构进行了分析.该基因与全长cDNA文库中的CT836140.1有99%同源.OsI2基因编码产物对应1个包含57个氨基酸的开放阅读框(ORF),为一功能未知蛋白.其编码产物也可能对应两个中间相隔19 bp的较小ORFs(43个氨基酸和42个氨基酸),都是功能未知的蛋白.在pBI121载体的基础上,将OsI2基因与CaMV35S连接成功构建了pBl121-OsI2植物表达载体,为进一步研究其功能创造了条件.     

玉米ZmPT6基因的克隆及RNAi表达载体的构建

采用PCR方法分别从玉米郑单958基因组DNA及RNA中克隆了菌根共生磷酸盐转运蛋白基因ZmPT6,序列分析表明,ZmPT6基因全长cDNA 1 665 bp,包括一个长97 bp的内含子;编码554个氨基酸,属于Pht1家族成员,由12个疏水的跨膜结构域组成.并构建了35S启动子驱动的植物正义、反义及RNAi表达载体,为下一步玉米的遗传转化及ZmPT6基因的功能研究奠定了基础.     

柚CCoAOMT基因的克隆与超表达载体构建

为探明咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（CCoAOMT）在柚[Citrus maxima (Burm.) Merr.]果实发育中对木质素单体合成的影响,克隆了柚CCoAOMT基因ORF序列并构建超表达载体转化至农杆菌。采用Trizol法提取柚汁胞总RNA,经反转录得到cDNA,根据已知柚CCoAOMT片段序列,设计其ORF引物。PCR扩增得到柚CCoAOMT基因ORF序列,长度为744 bp,编码247个氨基酸,与龙眼(Dimocarpus longan)、麻疯树(Jatropha curcas)、杨树(Populus balsamifera)的CCoAOMT基因同源性大于90%。经软件预测,该酶定位于质膜的可能性最大,不具有跨膜结构。将柚CCoAOMT基因正向导入植物过表达载体p1301,位置在CaMV35S启动子的之后,并将载体转化至农杆菌EHA105。本研究得到的基因片段包含柚CCoAOMT基因ORF,成功构建植物超表达载体p1301-cmCCoAOMT,并导入农杆菌。含p1301-cm CCoAOMT的农杆菌株可转化多种植物受体,为深入研究该基因功能奠定了基础。     

花期前后稻穗水分含量与水通道蛋白基因家族表达关系研究

水稻开花期对水分胁迫非常敏感直接影响到结实率,水分供应主要通过水通道蛋白来完成,为了研究花期稻穗的相对含水量与水通道蛋白基因家族表达关系,探讨了花期前后6 d内稻穗相对含水量和水通道蛋白基因家族表达变化情况。结果表明:稻穗相对含水量呈现出花前最高、开花期当天最低、花后则再出现增加的规律;OsPIPs基因家族中各个基因表达的水平各有不同,其中OsPIP1-1、OsPIP1-2、OsPIP2-1、OsPIP2-4和OsPIP2-7的表达水平较高,而OsPIP2-2、OsPIP2-3和OsPIP2-8这3个基因在花期前后6 d内均没有表达;所有OsTIPs基因均表达,但不同OsTIPs基因表达水平在不同时间点也不同,除了OsTIP1-2和OsTIP3-2的表达量比较低外,其他基因的表达量都非常高;OsNIPs基因家族表达量相对较低,如OsNIP1-2、OsNIP1-4、OsNIP3-2及OsNIP3-3在花期前后均不表达,而OsNIP1-1和OsNIP2-1在开花前后均有表达,并在开花当天表达量较高;OsNIP2-2和OsNIP3-1只在开花当天表达,其他时间点均不表达;OsSIP1-1、OsSIP1-2在花前3 d表达量最大,而OsSIP2-1在开花当天表达量最大,其他时间点略有下降。结果说明,花期前后稻穗内OsTIPs基因家族表达量最大,然后是OsPIPs基因家族,再次是OsSIPs和OsNIPs基因家族,但不同水通道蛋白家族各基因间的表达模式也不同,可能与对水分运输分工差异有关,其中液泡膜水通道蛋白在水稻花期水分运输中的作用可能最大。     

INO启动子克隆及胚珠特异表达载体的构建

为了观察转基因植株胚珠特异性表达,采用CTAB法提取拟南芥基因组DNA,构建了35S::pCAMBIA1304-L117载体并对番茄进行遗传转化。根据已报道的INO启动子序列设计并合成一对特异引物,通过PCR对启动子进行扩增、连接并对其进行测序,结果表明：与GenBank中已注册的INO启动子序列的同源性为100%,并且构建了以INO代替CAMV35S启动子的pCAMBIA1304-L117植物表达载体,采用冷冻法将其转入根癌农杆菌EHA105。成功构建了35S::pCAMBIA1304-L117载体,并为进一步检测奠定了基础。     

水稻杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是一种普遍而广泛存在的生物学现象,作物杂种优势的遗传基础研究虽经历了百余年,但对其遗传机理的认识仍不甚深入。然而,在作物杂种优势的应用技术研究和杂交种的培育方面,成效斐然。本研究从杂种优势的经典遗传假说、水稻QTL单位点与杂种优势、QTL互作与杂种优势及基因差异表达与杂种优势等方面,综述了水稻杂种优势的遗传研究进展,提出在不同的杂交水稻组合中,显性作用、超显性作用和上位性互作效应均有体现,有利显性位点的积累可能是水稻亚种内杂种高产的基础,而少数超显性位点及基因间的互作可能在亚种间杂种优势中发挥着更重要的作用。随着籼粳亚种间杂种不育的遗传机制的破解,采用在籼稻或粳稻遗传背景下,通过籼渗粳或粳渗籼利用籼粳亚种间杂种优势的技术策略,已实现了杂交水稻高产育种的新跨跃。     

黄瓜芽黄突变相关基因ClpP克隆及植物表达载体构建

为了获得黄瓜中ClpP基因的cDNA全序列,研究其与黄瓜芽黄突变现象的关系,本研究采用TRNzol法提取芽黄突变的黄瓜叶片总RNA,并以其为模板反转录合成cDNA第一链。根据NCBI预测的黄瓜ClpP基因序列设计并合成1对特异引物,通过PCR扩增得到目的条带后测序,并构建植物表达载体;成功获得黄瓜中ClpP基因的cDNA全序列,并提交到NCBI。该基因编码区全长495 bp,共编码氨基酸158个。预测其理论等电点为5.22,理论蛋白质分子量为41.00356 KDa,编码的蛋白包含S14_ClpP_2保守结构域,无信号肽。通过与其他植物Clp蛋白酶的氨基酸序列比对发现与毛茛属植物的Clp蛋白酶同源性较高。并成功构建了以CaMV35S为启动子的植物表达载体pBI121-ClpP。黄瓜中ClpP基因的cDNA全序列的获得说明该基因在黄瓜中确实存在,这是首次克隆得到了黄瓜中的ClpP基因的cDNA全序列。     

水稻雄性不育及其育性恢复表达载体的构建

将ＰＣＲ扩增获得的水稻花药绒毡层特异表达基因Ｏｓｇ６Ｂ启动子（简写成６Ｂ）与来自质粒ｐＲＯＫⅡ上的ＮＯＳ终止子相连,产生了ｐＧＥＭ７Ｚ－６ＢＮＯＳ。然后将来自解淀粉芽孢杆菌中的Ｂａｒｎａｓｅ和Ｂａｒｓｔａｒ基因（简写成ＢＮ和ＢＳ）分别插入到ｐＧＥＭ７Ｚ－６ＢＮＯＳ上的ＢａｍＨ１和ＮｃｏＩ位点上,再用ＳａｌＩ和ＸｈｏＩ切下２．３ｋｂ的６ＢＢＮＮＯＳ和２．２ｋｂ的６ＢＢＳＮＯＳ片段,并分别将其插入到ｐ     

维管特异表达启动子BSP的克隆与活性检测

为了研究维管特异表达启动子BSP的活性和组织特异性,从杨树基因组中克隆得到维管特异表达启动子BSP,利用该启动子与绿色荧光蛋白（GFP）报告基因构建植物表达载体,采用基因枪法转化烟草叶片,并在高渗培养基上培养过夜,后转移到诱导培养基上(MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.05 mg/L+Kan 100 mg/L)培养生根并长到一定高度后,剪下已形成维管组织的叶脉和根,制成切片,然后在OLYPUS BX51/BX52型荧光显微镜下用蓝光激发,观察各个组织细胞中的绿色荧光,同时以未转化的烟草材料做为对照。结果表明：BSP启动子所驱动的GFP基因在烟草的维管组织细胞中得到了高水平的表达,而在烟草的其他组织及对照的任何组织中几乎不表达。通过GFP在烟草维管组织中的瞬时表达,表明了该启动子具有维管组织特异性表达活性特点。     

PEG预处理对水分胁迫下水稻叶片抗氧化酶同工酶及其表达的影响

采用聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫,研究水稻在10％PEG预处理及复水和更强的水分胁迫（15％PEG）处理条件下叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）同工酶及其基因表达的变化。结果表明PEG预处理能提高叶片SOD、CAT和POD同工酶的产生,并诱导产生新谱带。当水稻受到更强的水分胁迫（15%PEG）时SOD同工酶的酶II和IV的活性升高,并有新诱导出的酶III参与其中;对POD而言酶Ⅱ升高,酶Ⅴ减小,并有新诱导出的酶VI参与抗氧化过程;而对CAT同工酶却有着不同的调节作用。此外,直接15%PEG胁迫（即对照组2）的Cu/Zn-SOD、APX1和CAT1基因在转录水平有明显的上调,而预处理复水组和预处理组CAT1较对照组1略有降低,预处理组APX1与对照组1相似。说明15%PEG会使水稻受到伤害,但是经过预处理后的水稻能提高抗性使其抗氧化酶基因与对照组1有着相似的表达,表明植物在遇到较强的水分胁迫时,会通过调节自身的基因表达水平来抵抗外界水分胁迫。