早酥梨及其红色芽变Ty1-copia反转录转座子逆转录酶的克隆与分析

【目的】从早酥梨及其红色芽变基因组中克隆Ty1-copia反转录转座子逆转录酶序列,分析其特点和差异。【方法】根据Ty1-copia反转录转座子逆转录酶保守区域设计简并引物,建立并优化PCR扩增体系,回收、克隆、测序得到的目的基因序列。【结果】成功从早酥梨基因组和红色芽变材料中分别获得29,30条逆转录酶序列,序列大小均为260bp左右。生物信息学分析表明,与早酥梨相比,红色芽变的逆转录酶序列多发生终止子突变、缺失突变、替换突变。聚类分析可将所得序列分为7个家族,基于逆转录酶序列进行的不同物种进化树分析显示,第7家族序列与苹果和李具有很高的同源性,可能是反转录转座子横向传递的结果。【结论】早酥梨及其红色芽变Ty1-copia反转录转座子逆转录酶序列具有普遍性、异质性等特点,虽均已不具备转录活性,但红色芽变的逆转录酶序列突变程度更高。     

火龙果IRAP分子标记反应体系的建立与优化

基于火龙果Ty1-copia类反转录转座子的长末端重复序列信息设计引物,采用5因素4水平L16(45)的完全随机正交试验,对Mg2+浓度、dNTPs浓度、Taq DNA聚合酶用量、引物浓度和DNA含量进行优化,建立火龙果IRAP分子标记反应体系。结果表明,25μL反应体系含基因组DNA 20ng、2.5mmol/L MgCl2、0.10mmol/L dNTPs、10×PCR Buffer 2.5μL、Taq DNA聚合酶0.75U、0.25μmol/L LTR引物,0.080g/mL的非变性PAGE胶适于IRAP多态性检测。     

苹果S-SAP分子标记体系建立及应用

【目的】建立和优化苹果S-SAP分子标记体系,探讨应用S-SAP技术区分元帅芽变的可能性,为从DNA分子水平上对苹果芽变鉴定和利用奠定基础。【方法】利用富士、寒富和嘎啦初步建立S-SAP分析体系;根据谱带量和多态性等对32对引物组合进行筛选;从DNA酶切、PCR扩增、银染方法等角度对影响S-SAP反应的因子进行优化;利用6对多态性引物,对8个元帅芽变进行S-SAP分析,采用NTsys-pc2软件的SIMQUAL程序计算相似系数,UPGAM方法进行循环同化阶层聚类分析,并通过Treeplot程序生成聚类图。【结果】优化的苹果S-SAP分析体系为,改良CTAB法提取基因组总DNA;MseⅠ和PstⅠ双酶切基因组总DNA;Fermentas公司的TaqDNA聚合酶进行PCR扩增;6%变性聚丙烯酰胺凝胶分离选择性扩增产物;改良弱碱法银染检测差异片段。筛选出6个适宜苹果品种分析的S-SAP引物。发现LTRP1/Mtcc引物组合在元帅芽变分析中具有多态性,矮红、红星与新元帅等具有多态性位点,供试芽变资源的遗传相似系数在0.88—0.98之间,以相似系数0.93为标准,8个元帅芽变资源可分为4类。【结论】建立了基于Ty1-copia组反转录转座子的苹果S-SAP标记体系,筛选出了6个适宜苹果品种分析的S-SAP引物,利用LTRP1/Mtcc引物组合成功区分了元帅芽变。     

毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析

  目的   研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons, LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础。   方法   通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析。   结果   在毛竹基因组中共注释得到1 014 565个LTR反转录转座子,1 562个家族,占毛竹基因组的54.97%。其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77∶1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组。毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系。毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整。毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0~2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态。   结论   第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子。基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子。不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性。毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一。图3表3参52     

梨极早熟芽变品种‘六月酥’的AFLP分析

【目的】从DNA分子水平研究‘早酥梨’及其极早熟芽变品种‘六月酥’的遗传差异,为极早熟梨的分子育种提供理论依据。【方法】以‘早酥梨’和‘六月酥’梨的幼叶为试材,采用改良CTAB法提取梨叶片基因组DNA,应用AFLP技术对‘早酥梨’和‘六月酥’进行遗传差异分析。【结果】DNA完整性较好,纯度高。64对AFLP引物组合中有47对检测出DNA分子多态性,产生了1 931条清晰谱带,其中多态性位点有95个,多态性条带比例为9.38%,遗传相似系数为95.24%,差异片段主要集中在200~900 bp;47对不同引物组合均能在‘早酥梨’和‘六月酥’梨间检测到AFLP扩增差异位点。【结论】‘六月酥’和‘早酥梨’之间的差异与遗传物质的改变相关,其中一些差异可能与决定梨极早熟性状的基因有关。     

燕麦EST数据库中Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的频数分析

为研究转座元件(Transposable elements,TES)在燕麦中的表达模式,以14个Ty1-copia型反转录转座子和3个Ty3-gypsy型反转录转座子序列为种子序列对燕麦属(Avena)表达序列标签(EST)数据库中的Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子进行检索和分析。结果表明:燕麦根中反转录转座子的频率显著高于叶(P0.05);强降雨模式的胁迫环境下叶组织中反转录转座子的EST频率显著高于大气降雨下的(P0.05),约为正常条件下的(Ee-10,0.12%)2倍;Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子在根的分蘖期频率差异极显著(P0.01)。这些结果揭示了燕麦属Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的转录存在组织和发育的时空特异性及环境应答现象,为预测重复元件的表达模式提供了依据。同时,检索到的反转录转座子也有助于对燕麦基因组序列的注释。     

萝卜IRAP技术体系建立与品种指纹图谱构建

为建立萝卜逆转座子间扩增多态性(IRAP)技术体系,基于萝卜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶的保守序列设计引物,对IRAP-PCR反应主要因素进行分析。建立的萝卜IRAP标记技术体系(20μl)为:20 ng基因组DNA模板,1×PCR buffer,0.25 mmol/L d NTPs,2.0 mmol/L Mg2+,0.4μmol/L引物,1 U Taq DNA聚合酶。将所建立的IRAP标记技术体系应用于14个萝卜品种指纹图谱分析,结果显示,筛选出的2个特异引物Rs Ty1F5和Rs Ty1F10在14份萝卜材料中共扩增得到了16个多态性条带,可以将14份萝卜材料完全区分开,每份种质都有独特的指纹图谱,表明IRAP技术可以有效地应用于萝卜种质鉴定和指纹图谱的构建。     

毛竹Phyllostachys edulis retrotransposon 7（PHRE7）转座子的克隆与鉴定

长末端重复序列（LTR）反转录转座子广泛存在于植物基因组中,本质是一段可移动的脱氧核糖核酸（DNA）序列。大多数LTR反转录转座子在外界环境变化下能够被激活转录,对环境变化做出响应。为研究毛竹基因组中的LTR反转录转座子的转录活性及在非生物环境胁迫下表达量的具体变化,克隆和鉴定了1个毛竹Phyllostachys edulis反转录转座子PHRE7。该转座子全长为6 073 bp,属于Ty1-copia家族中的Tork分支,LTR序列相似性为96.7%,插入时间为126.923万a前。对毛竹实生苗分别进行辐照（30,50,70 Gy）,甲基化抑制剂（50,100,150 μmol·L-1）,高温（42℃）,低温（4℃）,高盐（0.1,0.2,0.3 mol·L-1）等5种不同胁迫处理,通过定量荧光聚合酶链式反应（PCR）检测,PHRE7在INT,RT和RH等3个结构域中的表达量仅在辐照及0.2~0.3 mol·L-1高盐处理下随处理强度的上升而下降,其余所有处理（甲基化抑制剂、高温、低温、高盐0.1~0.2 mol·L-1）的表达量都随处理强度呈上升趋势。这些结果表明:PHRE7转座子是一个具有转录活性的LTR反转录转座子,且外界非生物环境胁迫对其表达模式有较大影响,表明PHRE7转座子能够响应外界环境变化。     

燕麦C基因组反转录转座子分离与特异性标记的建立

燕麦属是禾本科中重要的属,其中,栽培燕麦是一种营养价值很高的粮、经、饲、药多用途作物,而野生物种中则含有多种优良农艺性状基因,是遗传改良的重要资源。基因组和染色体特异性的分子标记是分子育种工作的重要工具,以燕麦属不同倍性和基因组物种为材料,利用300条随机引物(random amplified polymorphic DNA,RAPD),从燕麦C基因组中筛选到一条基因组特异性序列OPR51655;比对和原位杂交发现,OPR51655为一Ty1-copia型反转录转座子重复序列,其同源序列分布于除端部和着丝粒外的整个染色体臂上;根据OPR51655建立了燕麦C基因组特异性(sequence-characterized amplified region,SCAR)标记,利用该标记能有效地检测燕麦栽培种和野生种中的C基因组染色质。     

瓜实蝇生物学特性研究

通过对瓜实蝇B actrocera(Z eug od acus)cucurbitae在10、14、18、22、26、30、34和38℃下卵、幼虫和蛹的发育历期及成虫羽化、取食、交尾和产卵等生物学特性的研究表明,瓜实蝇的卵、幼虫和蛹的发育历期随温度的升高而缩短,其最适发育温度在26~30℃范围内。14℃下卵期3.5~4.0 d,平均(3.68±0.14)d,30℃下仅需1 d;幼虫于14℃下历期最长为(9.0~16.0)d,平均(11.73±1.21)d,30℃下最短为4.0~6.0 d,平均(4.83±0.24)d;蛹14℃下最长为24.0~33.0 d,平均(26.95±0.41)d,最短30℃下为6.0~7.0 d,平均(6.39±0.02)d。成虫白天活动,黄昏时交尾,羽化多集中于凌晨。卵产于瓜皮内,以幼虫蛀食瓜肉为害,老熟幼虫脱离瓜果进入土中化蛹。     

欧洲千里光CYCLOIDEA(CYC)类SvRAY1基因的克隆及功能分析

  目的  揭示菊科Asteraceae欧洲千里光Senecio vulgaris CYC2类RAY1基因过表达使舌状花发生不同程度变宽现象的机制,进一步探究其产生原因。  方法  克隆欧洲千里光SvRAY1基因,利用生物信息学、实时荧光定量PCR反应(qRT-PCR)、超表达载体构建、扫描电镜观察、转基因植株形态学观察与统计等方法与技术,进一步进行SvRAY1基因功能分析。  结果  qRT-PCR反应显示:SvRAY1基因主要在欧洲千里光舌状花及筒状花中表达,且生殖发育第S3和S4阶段舌状花中表达量最高;形态学观察表明转基因欧洲千里光SvRAY1超表达植株的舌状花比野生型长度较短、显著变宽。扫描电镜观察舌状花腹侧表皮细胞大小与形状,宽度显著变宽的株系中显示远轴端细胞排列紧密且细胞分裂旺盛,中轴端细胞形状由边缘弯曲变为平滑,细胞长度变短且分裂旺盛。  结论  欧洲千里光舌状花发育过程中,SvRAY1基因可能促进细胞横向分裂,进而舌状花细胞形态和排列发生不同程度的变化引起舌状花变宽。图6表2参28     

关于不定方程5x(x+1)(x+2)(x+3)=18y(y+1)(y+2)(y+3)

运用Pell方程、递推序列、同余式及平方剩余等初等数论知识,证明了不定方程5x(x+1)(x+2)(x+3)=18y(y+1)(y+2)(y+3)仅有4组非平凡整数解(x,y)=(6, 4),(-9, 4),(6,-7),(-9,-7),同时给出该不定方程的全部整数解,分别为(x,y)=(0, 0),(0,-1),(0,-2),(0,-3),(-1, 0),(-1,-1),(-1,-2),(-1,-3),(-2, 0),(-2,-1),(-2,-2),(-2,-3),(-3, 0),(-3,-1),(-3,-2),(-3,-3),(6, 4),(-9, 4),(6,-7),(-9,-7).     

大豆铁蛋白基因GmFerritin在玉米中的遗传转化

使用In-Fusion试剂盒构建表达载体pCUB-Zein::ferritin-35s::bar,以玉米自交系齐319茎尖分生组织为受体,采用农杆菌介导法,将玉米胚乳特异启动子基因15 kDβ-Zein驱动的大豆铁蛋白ferritin基因转入玉米,共筛选出272株除草剂(草铵膦)抗性植株,其中108株PCR检测呈阳性,转化率达3.6%,初步判断Zein::ferritin基因已转入玉米基因组中。     

大白菜SRAP反应体系的建立与优化

以大白菜基因组DNA为模板,通过正交试验设计,从Mgz^2＋、Taq酶、dNTPs、引物、模板5种因素4个水平对大白菜SRAP（Sequence-related amplified polymorphism,序列相关扩增多态性）反应体系进行优化,建立了适合于大白菜的SRAP-PCR优化反应体系,该体系为25 μL：Mg^2＋浓度为3.0 mmol/L,dNTPs为0.2 mmol/L,Taq酶1.5 U,引物为0.2 μmol/L,模板DNA73.2 ng.PCR反应程序为：94 ℃预变性5 min;94 ℃变性1 min,35 ℃复性1 min,72 ℃延伸1 min,5个循环;94 ℃变性1 min,50 ℃复性1 min,72 ℃延伸1 min,35个循环,72 ℃延伸10 min.     

桔小实蝇P450基因CYP6A41的克隆与表达分析

【目的】克隆桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)P450基因,研究其在不同组织及发育时期的表达情况,探索其可能存在的生理功能。【方法】采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术,克隆桔小实蝇P450基因CYP6A41;采用实时荧光定量PCR（real-time PCR）方法,研究CYP6A41mRNA在桔小实蝇不同组织及不同发育时期的相对表达量。采用Homology程序模拟构建CYP6A41蛋白的三维结构,应用CDOCK程序将之与甲酸乙酯、乙酸乙酯、甲基丁香酚3种气味分子进行模拟对接分析。【结果】克隆获得了桔小实蝇P450基因,并命名为CYP6A41。CYP6A41阅读框全长1 530 bp,编码509个氨基酸,该蛋白序列与桔小实蝇的另外一种P450蛋白CYP4D46序列的一致性最高,达99.2%。荧光定量PCR分析表明,CYP6A41在桔小实蝇不同发育时期都有表达,并且在化蛹第1天表达量达到最高峰;CYP6A41在各组织中也都有表达,但以触角中的表达量最高;雄虫生殖节中的表达量约是雌虫的6.8倍;对接结果表明,CYP6A41蛋白与3种小分子化合物均能形成稳定的复合物。【结论】CYP6A41在桔小实蝇雌雄生殖节中的差异表达,暗示该蛋白在雄虫生殖生理过程中发挥作用;CYP6A41在化蛹第1天及触角中的高表达量暗示CYP6A41不仅参与了蛹早期的发育过程,且可能参与了嗅觉气味分子的降解过程。     

In vivo and in vitro development of Tibetan antelope (Pantholops hodgsonii) interspecific cloned embryos

The Tibetan antelope is endemic to the Tibetan Plateau, China, and is now considered an endangered species. As a possible rescue strategy, the development of embryos constructed by interspecies somatic cell nuclear transfer (iSCNT) was examined. Tibetan antelope fibroblast cells were transferred into enucleated bovine, ovine and caprine oocytes. These cloned embryos were then cultured in vitro or in the oviducts of intermediate animals. Less than 0.5% of the reconstructed antelope-bovine embryos cultured in vitro developed to the blastocyst stage. However, when the cloned antelope-bovine embryos were transferred to caprine oviducts, about 1.6% of the embryos developed to the blastocyst stage. In contrast, only 0.7% of the antelope-ovine embryos developed to the morula stage and none developed to blastocysts in ovine oviducts. The treatment of donor cells and bovine oocytes with trichostatin A did not improve the embryo development even when cultured in the oviducts of ovine and caprine. When the antelope-bovine embryos, constructed from oocytes treated with roscovitine or trichostatin A, were cultured in rabbit oviducts 2.3% and 14.3% developed to blastocysts, respectively. It is concluded that although some success was achieved with the protocols used, interspecies cloning of Tibetan antelope presents difficulties still to be overcome. The mechanisms resulting in the low embryo development need investigation and progress might require a deeper understanding of cellular reprogramming.     

‘无籽’瓯柑CsLTP和CsLOX基因的克隆与表达分析

采用同源序列法, 结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术, 克隆获得‘无籽’瓯柑Citrus suavissima ‘Seedless’脂转移酶基因CsLTP和脂氧合酶基因CsLOX的全长cDNA序列; CsLTP cDNA全长667 bp, 1个开放阅读框, 编码215个氨基酸, 与脐橙C. sinensis, 粗柠檬C. jambhiri的脂转移蛋白的相似性分别为95%和60%;CsLOX cDNA全长2 915 bp, 1个开放阅读框, 编码895个氨基酸, 与粗柠檬、美洲黑杨Populus deltoids的相似性分别为99%和51%。荧光定量聚合酶链式反应(PCR)表明:CsLTP和CsLOX的表达量均在‘无籽’瓯柑花粉粒形成期开始显著下降, 并显著低于普通瓯柑Citrus suavissima。‘无籽’瓯柑花粉发育过程中油脂的转运及氧化的异常, 可能成为‘无籽’瓯柑花粉败育的原因之一。     

瓯江彩鲤酪氨酸酶(TYR)基因的选择压力分析

酪氨酸酶是生物体黑色素合成的关键限速酶,黑色斑纹是瓯江彩鲤(Cyprinus carpio var. color) 体色的主要特点之一。以瓯江彩鲤的5种体色选育系F₅为材料,探讨酪氨酸酶基因5个外显子及其在不同体色间的变异特性和承受选择压力的敏感性。结果发现:酪氨酸酶基因外显子1和外显子5的核苷酸变异率最高,选择性位点最多,易承受到选择压力;5个外显子的非同义替换率(d_N) 与同义替换率(d_S) 的比值(ω值)均小于1(0.10~0.67),表明它们均受到净化选择压力;不同体色瓯江彩鲤的酪氨酸酶基因也均受到净化选择压力(ω=0.12~0.23)。应用PAML软件中的M2a和M8两种模型检测显示:无黑斑体色瓯江彩鲤所受正向选择压力位点数高于有黑斑体色,但不存在显著差异(P>0.05);酪氨酸酶基因中的部分氨基酸位点较易受正向选择压力。研究结果表明:瓯江彩鲤酪氨酸酶基因较保守,主要受净化选择作用,当前的人工选育未对酪氨酸酶基因造成显著的选择压力。     

黄曲条跳甲RCN基因的克隆与表达

【目的】克隆黄曲条跳甲钙离子结合蛋白（reticulocalbin, RCN）,并分析其序列特征和表达谱。【方法】结合转录组测序及荧光定量PCR技术,鉴定和分析黄曲条跳甲钙离子结合蛋白基因的序列特征、功能及表达谱。【结果】获得的黄曲条跳甲RCN基因的cDNA序列全长为1 197 bp,开放阅读框为984 bp,共编码327个氨基酸残基。其蛋白分子含有5个亮氨酸拉链结构域（EF-hand）,与钙离子结合的模体可能为DX（N/D）X（D/N）XXXXXXE。cDNA序列的系统发育分析表明,黄曲条跳甲的RCN与赤拟谷盗的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,RCN在黄曲条跳甲雌雄成虫的不同部位都有表达,具有一定的广谱性,其中在头部和中肠的表达量相对较高;触角中雌虫的相对表达量是雄虫的1.9倍,而在生殖系统中,雄虫的相对表达量是雌虫的2.1倍。【结论】成功鉴定了黄曲条跳甲的一种钙离子结合蛋白基因,初步分析了该基因与钙离子结合的模体序列及在虫体不同部位转录水平的表达情况。