植物低温诱导基因及其产物的生物学功能

植物在适应低温胁迫的过程中,体内将会发生一系列生理生化反应,多种基因得以诱导表达,这些基因的表达在时空上是有序发生的,并相互联系形成了低温应答的分子机制。为促进我国桑树抗寒分子育种的研究,结合植物的抗冻特性和桑树低温胁迫反应,对植物的3种主要低温诱导蛋白(抗冻蛋白、胚胎后期富集蛋白和转录因子)的研究进展进行了综述,并以此阐述了植物抗寒抗冻特性和植物低温应答的分子机制。     

枇杷的防冻抗冻技术措施

枇杷的花蕾、花朵抗冻能力高于幼果，对易发生冻害的地区，可推迟疏花、疏果，同时多留一些中、晚花，待极端低温过后再进行疏花、疏果工作。     

低温和低pH胁迫下青贮乳酸菌OL77的内参基因筛选及CspP基因的表达模式分析

为了明确低温青贮中筛选出的优异耐低温乳酸菌菌株戊糖片球菌OL77在低温和低pH胁迫下的基因表达情况,探讨其耐低温机理,本研究通过同源克隆获得了OL77的CspP基因,运用GeNorm,NormFinder,BestKeeper和RefFinder程序,基于SYBR-Green的实时荧光定量PCR(RT-qPCR)筛选OL77在低温和低pH胁迫条件下表达稳定的内参基因,并利用其研究了CspP基因的低温表达模式。结果表明：OL77在受到外界低温和低pH胁迫时表达较稳定的内参基因为Ldh、tufA和6PGDH,而GAPDH和GyrA是表达较不稳定的内参基因。采用同源克隆获得OL77的CspP基因片段,以Ldh和6PGDH为内参基因,对25、15和5℃下培养0、1、3、6、12、24 h的OL77中CspP基因的相对表达量进行分析,发现低温条件下CspP基因瞬时表达量激增,在5℃下上调86倍,这可能是OL77耐低温的主要原因,OL77对低温的适应性部分来自其较强的冷休克蛋白表达能力。CspP基因可用作OL77低温适应性的指示基因。     

sikFBA4基因启动子的克隆及低温表达模式分析

天山雪莲生长于常年积雪覆盖高海拔处的高山区域,具有很强的极端低温生境适应能力,属于研究植物低温适应的良好模式植物。前期的研究表明,sikFBA4基因可以显著提高番茄的抗寒能力。为进一步研究sikFBA4基因的耐寒响应模式,以天山雪莲为材料,采用实时荧光定量PCR分析sikFBA4在低温胁迫下的表达模式;利用高效热不对称PCR法(Hi-Tail PCR)克隆sikFBA4启动子序列并进行生物信息学分析。为分析PsikFBA4序列克隆的完整性及转录表达特性,将PsikFBA4与GUS基因融合在烟草中进行瞬时表达。结果表明,sikFBA4在低温胁迫条件下的表达发生瞬时显著上调,并在1 h达到峰值,而后表达下调。通过启动子克隆分析,在PsikFBA4序列-1648 bp位置处具有冷响应元件LTRE;进一步的GUS染色和酶活力测定结果表明,低温能够显著提高GUS基因的表达活性,说明sikFBA4属于低温诱导型基因。SikFBA4基因启动子的克隆、序列分析以及表达分析,为进一步探究雪莲果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(sikFBAs)基因的表达与调控机制奠定了基础。     

柑橘TIFY基因的结构特征及响应低温的表达分析

TIFY基因家族是一类包含TIFY结构域的植物特有转录因子,与植物的生长发育密切相关,且在非生物逆境响应中起着重要作用。本研究基于柑橘基因组测序结果,分析了3个TIFY基因家族成员的基因结构特征,并利用qPCR分析了低温胁迫下这些基因的表达水平。结果表明：(1)3个TIFY基因含有TIFY结构域和Jas motif,属于JAZ蛋白亚家族基因;(2)3个TIFY基因的启动子含有LTR、DRE core、STRE、TC-rich repeats等逆境相关顺式作用元件以及MeJA响应元件、ABA响应元件等激素响应相关元件,推测3个TIFY基因可以响应多种非生物胁迫;(3)Cs1g17220和Cs4g07130在果实中高表达,推测其可能与果实发育相关;(4)3个TIFY基因受低温诱导在早期上调表达,且受低温胁迫的程度越大,其受诱导上调表达的倍数越高。本研究将为进一步解析TIFY基因家族在柑橘中的作用和功能提供重要线索。     

提高混凝土抗冻耐久性的措施

混凝土抗冻耐久性是当前建筑领域的一个重点难题,解决好混凝土抗冻耐久性问题必须要从多方面因素考虑,了解混凝土本身的特性,从而做出有效的预防。提高混凝土抗冻耐久性是系统性的工程,是一种有效的运用技术。提高混凝土抗冻耐久性,必须要从原材料选择、混凝土配合比设计、早期养护、外加剂等方面入手,本文以混凝土抗冻耐久性的提高为主体,展开论述,提出了改善混凝土抗冻耐久性的技术措施。     

日本结缕草ZjADH基因对拟南芥的转化及其耐寒性分析

为研究日本结缕草ZjADH基因是否与植物耐寒有关,通过DNA重组技术将ZjADH基因插入3302Y质粒中,成功构建了植物表达载体3302Y-ZjADH,通过农杆菌介导的花序侵染法获得具有草铵膦抗性的转基因植株。PCR和qRT-PCR鉴定表明,目的基因已整合入拟南芥基因组中并能够成功表达。对野生型和转基因拟南芥进行低温(4 ℃)处理和耐寒分析,结果表明,转基因拟南芥对低温胁迫的抵抗能力明显高于未转基因植株。在低温胁迫下,转基因拟南芥中脯氨酸的含量显著高于野生型植株,而活性氧的积累明显低于野生型植株;对转基因植物抗性相关基因的表达分析显示:转基因植物体内SOD、APX及LEA基因的表达水平明显高于未转基因植株,说明ZjADH基因可能通过提高转基因植物体内SOD、APX及LEA的表达活性来增强植物的抗寒性。综上所述,日本结缕草ZjADH基因的表达能够提高转基因植株的耐寒性,对ZjADH基因的研究也为进一步获得抗寒转基因日本结缕草植株奠定理论依据。     

鸡SGOL2基因的克隆测序和表达分析

本研究通过对前期研究得到的候选鸟类卵巢特异表达基因LOC100857982进行克隆测序和表达分析,检验该基因是否在成年母鸡卵巢高度特异表达并对其功能进行初步分析,为进一步揭示卵巢的生长发育和成熟机制奠定理论基础。本研究采用RACE方法克隆出LOC100857982的cDNA全长,并进一步分析了该基因的序列,利用qRT-PCR方法对该基因进行表达分析。结果表明:LOC100857982的cDNA全长为1 306 bp;比对序列分析发现该基因是鸡SGOL2基因;系统进化树分析表明该基因与非洲爪蛙的遗传距离最近,符合基本的进化规律。qPCR结果显示该基因在25周龄白来航母鸡的卵巢中过表达。本研究表明鸡SGOL2基因是卵巢组织的特异表达基因。结合序列分析和表达分析,本研究推测该基因对母鸡的开产具有重要的作用。本研究还表明了实际克隆测序全长cDNA对基因功能研究的重要性,即使在高质量的鸡基因组中,Ensembl预测基因仍然有很多缺陷,从而导致以此为基础的一些生物学推断发生错误。     

抗冻基因CBF2表达载体构建及转化紫花苜蓿的研究

本研究以拟南芥基因组DNA为模板,用PCR方法扩增目的基因,连接到PGEM-T Easy Vector载体上构建成克隆载体T-CBF2.用BamHI和Sacl分别对克隆载体T-CBF2和植物表达载体PBIl21进行双酶切,获得目的片段和线性质粒.在T4 DNA连接酶的作用下进行定向连接,构建成植物表达载体P-T-CBF...     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

动物冷应激反应中多种基因调控机制的研究

冷应激可引起动物生产性能下降,诱发多种疾病,甚至造成死亡。研究动物冷应激发生机制,探索科学的应激监测方法,对提高应激预防水平,保障畜牧业发展有重要意义。动物应激可涉及多种基因表达的改变。作者简要综述了包括抗冻蛋白(AFP)基因、热休克蛋白(HSP70)基因、即刻早期基因(c-fos)、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)基因在动物冷应激反应中的表达调控机制。     

昆虫抗冻蛋白研究进展

近年来昆虫抗冻蛋白(AFPs)的研究取得了较快的发展。本文综述了昆虫抗冻蛋白的发现过程、结构特点、表达规律、抗冻机制及相关的昆虫基因工程简况。     

山羊痘病毒P32基因重组表达载体的构建及原核表达

以含山羊痘病毒贵州LD株P32基因的质粒pMD18-T-P32/LD为模板,应用PCR方法扩增P32基因,将该基因片段克隆至原核表达载体pET-28a,构建了重组表达载体pET-28a-P32/LD,转化大肠杆菌BL21(DE3)中并诱导表达。SDS-PAGE分析结果显示,有分子量约为35.5 ku的融合蛋白获得表达,与预期结果相符;Western-Blotting证实该表达蛋白具有免疫学活性。P32蛋白的成功表达为山羊痘基因工程疫苗的研制及诊断方法的建立奠定了基础。     

野生大豆盐胁迫响应基因GsPIP的克隆及其序列分析

盐胁迫是影响植物生长、发育以至产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料,是天然的优质抗性基因库。本研究以耐盐东北野生大豆为试材,利用东北农业大学植物生物工程研究室已获得的基因芯片杂交结果,对植物生物工程研究室构建的野生大豆盐胁迫EST数据库中各EST在胁迫下的表达情况进行了分析,从中选出了1个在高盐、低温、干旱胁迫早期均上调表达的3′-EST,序列分析表明该EST编码质膜结合蛋白(plasma membrane intrinsic protein, PIP),属于主嵌入蛋白(major intrinsic protein, MIP)家族;通过电子克隆和改进的5′-RACE获得了基因完整的编码区;其翻译产物与含羞草质膜结合蛋白的相似性为90%,将该基因命名为GsPIP。GsPIP基因的翻译产物具有主嵌入蛋白家族特征性的跨膜结构域,无信号肽,与已发现的植物PIP蛋白一致。本研究获得的基因具有自主知识产权,通过进一步的功能分析,可为耐渗透胁迫基因工程研究提供基因资源,并为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据。     

MSTN基因的研究进展

肌生成抑素(MSTN)是1997年发现的一种新的生长因子,其基因产物对骨骼肌的生长具有负调控作用,该基因缺失会导致骨骼肌增生.本文综述了MSTN基因的结构、在畜禽中的表达情况、作用机理以及研究意义.     

纤维素酶基因克隆与表达

纤维素酶应用广泛,但因受到酶活低、成本高等诸多因素的制约,纤维素酶的工业化生产和应用受到限制.应用基因工程技术来获得高活性、高产量的纤维素酶资源越来越受到人们的重视.本文对纤维素酶分子结构、基因的克隆、原核与真核表达进展进行了综述,并提出构建纤维素酶酵母表达系统、木霉表达系统以及多个纤维素酶基因共表达系统是未来纤维素酶基因工程的发展趋势.     

冰冻灾害对庐山植物园猕猴桃生长发育与产量的影响

庐山植物园猕猴桃种质资源．圃位于庐山海拔1100m山林之中，占地面积1 hm2，主要功能是保育保存猕猴桃属优良活体种质资源。庐山冬季时间长，低温持续时间自当年11月中旬至翌年4月上中旬，因空气湿度大而容易形成冰冻，低温冰冻天气主要集中于1—4月。经2008—2010年对猕猴桃冻害调查发现，冰冻对猕猴桃的危害主要表现为：冬芽冻伤、主蔓受冻、根部受冻和果实受冻，并针对庐山的冰冻灾害提出对猕猴桃越冬的防护措施。     

Recombinant DNA, gene transfer and the future of animal agriculture

Recombinant deoxyribonucleic acid (DNA) technology and gene transfer are two areas of biotechnology that will have significant impact on animal agriculture. Applications to animal agriculture can be expected in animal health management, improved crops and feeds, manipulation of animal physiology, and genetic improvement of livestock species. Improved diagnostic reagents and vaccines that will improve herd health are currently under development. Yield of crop plants such as corn will be increased and the nutritional value of these feeds improved through applications of recombinant DNA technology. Administration of exogenous hormones synthesized by bacteria holds great promise for increasing the yield of milk and possibly meat. Research on the transfer of cloned genes into animals has progressed rapidly and has recently been accomplished in sheep and swine. Tissue-specific and developmentally regulated expression of transferred genes now seems possible with defined gene promoter sequences. Several applications of these biotechnologies can be expected within 5 to 10 yr, whereas others may require longer periods of research. The 21st century will herald a new era in animal science research and applications, with recombinant DNA and gene transfer playing major roles.     

冷诱导转录因子AtCBF1转化紫花苜蓿的研究

为研究冷诱导转录因子CBF1(C-repeat-binding-factor)基因对我国优良豆科牧草紫花苜蓿的抗寒性改良作用,本实验以拟南芥基因组DNA为模板,利用PCR方法克隆得到了冷诱导转录因子AtCBF1基因,测序结果表明所克隆的DNA片段长度为642 bp, 将该序列与GenBank上的CBF1基因序列进行DANMAN序列比较分析,同源性可达99.84%。在此基础上成功构建了含有AtCBF1基因的植物表达载体pBI121-CBF1,并采用根癌农杆菌介导法对紫花苜蓿进行了遗传转化,获得了经卡那霉素筛选的抗性转化植株,进一步经PCR和RT-PCR检测,得到了650 bp左右的电泳条带,表明AtCBF1基因已在紫花苜蓿中得到表达。这为选育紫花苜蓿抗寒新品种奠定了良好的基础。