cDNA-AFLP技术及其在基因差异表达中的应用

cDNA-AFLP技术是一种在转录水平上研究基因差异表达的分子生物学实验技术,由于其具有起始材料量少、假阳性低、重现性、灵敏度高且不需预先知晓序列信息等优点,被广泛应用于各类生物差异表达基因的研究。就cDNA-AFLP技术的基本原理、发展历史和技术特点以及在微生物研究尤其是乳酸菌发酵研究中的潜在应用价值进行了综述。     

黄瓜cDNA-AFLP分析体系的建立

以黄瓜为研究材料,研究了影响cDNA-AFLP反应体系的几个关键因素,建立了适宜黄瓜的cDNA-AFLP分析体系,并得到了较为清晰可辨的cDNA-AFLP指纹图谱。结果表明,适用于黄瓜dscDNA的酶切组合为TaqI和VspI,dscDNA酶切用量为300 ng,用作预扩增模板的连接产物稀释倍数为1倍,作为选择性扩增模板的预扩增反应产物的适宜稀释倍数为30倍。     

cDNA-AFLP技术及在差异表达基因克隆上的应用

cDNA-AFLP技术是在AFLP技术基础上发展起来的主要用于研究基因差异的技术，具有高效可靠的优点，受到研究者的青睐，被广泛应用于包括植物在内的各类生物的基因表达的研究中。简要阐述了cDNA-AFLP技术的原理，重点讨论了操作过程中可能出现的问题和技术关键，并就该技术与其他差异表达技术进行了比较，以说明其在克隆差异表达基因上的优势，还简要列举了一些在抗病育种等领域的应用实例。     

四种甘蓝雄性不育类型差异基因表达分析

通过cDNA-AFLP分析了4种甘蓝(Brassicaoleracea)雄性不育类型的花粉败育特异中断基因表达特点,并对不同特异表达类型分别选取代表性TDFs克隆测序。结果表明,表达差异在转录片段多态性上能反应出不同雄性不育类型在细胞学水平上的败育时期和特征差异,4种不育类型中萝卜胞质不育(OguCMS)与可育类型遗传距离最近。实验未检出萝卜胞质不育特异中断的TDFs,说明其特异中断基因数目较少,因此检测到这一类基因较为困难。三种代表黑芥胞质不育(NiCMS),隐性核不育(Ms-cr1)和显性核不育(Ms-cd1)特异中断表达的TDFs共计46条。序列分析结果表明,黑芥胞质不育,隐性核不育和显性核不育类型分别与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶,具RNA识别结构域(RRM)的蛋白,质膜类钙转运ATP酶基因表达受阻有关。     

Isolation and Characterization of the Wheat cDNA Fragments Involved in salt Stress

cDNA-AFLP(amplified fragment length polymorphism) is used to isolate genes differentially expressed in salt-stressed and unstressed wheat lines RH8706-49 and H8706-34 derived from a single seed,representing a salt-stress resistant (SR) and salt-stress sensitive(SS) line,respectively.About 88.1% cDNA fragment are expressed in all the four samples,11.9% are different between the samples.68 cDNA fragments were cloned,of which 35 were subject to sequence analysis.Database searches indicate that 11 cDNA fragment show high homology to known genes,which mainly include proteins related to ion transport,signal transduction and oxidative stress.The remaining 24 cDNA show no detectable homology to known genes,suggesting that they probably represent novel genes.     

Chilling Tolerance of Cucumber During Germination is Related to Expression of Lysine Decarboxylase Gene

Using cDNA-AFLP technique, a specific fragment was isolated from cucumber cultivar Changchun mici possessing chilling tolerance induced at low temperature （15℃）. This fragment, named cctr 132, could not be induced in the chilling sensitive cucumber cultivar Beijing jietou. After recovering the fragment, sequencing and translating, the results of blastx and blastp in GenBank of NCBI indicated that CCTR132 had 88.37% identities and 100% positives with Oryza sativa putative lysine decarboxylase-like protein respectively, and PGGXGTXXE, the putative conserved domain of lysine decarboxylase family, was detected from CCTR132, suggesting the cucumber chilling tolerance during germination is related to the expression of the lysine decarboxylase gene.     

大白菜-结球甘蓝易位系AT4系列抽薹相关基因表达差异的cDNA-AFLP分析

抽薹开花时间是大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)的重要性状,未熟抽薹直接影响大白菜的产量和品质.本研究以添加结球甘蓝(Brassica oleracea var.capitata)4号染色体片段的大白菜-结球甘蓝易位系AT4系列为材料,结合抽薹性鉴定,获得了45株耐抽薹和15株易抽薹植株;利用cDNA-扩增片段长度多态性(cDNA-amplified fragment length polymorphism,cDNA-AFLP)技术,对不同春化处理的耐抽薹和易抽薹植株叶片差异表达片段进行分离,获得了126条与抽薹性相关的差异表达条带,这些差异包括条带的有无和表达量的差异;通过差异条带回收、克隆和测序,获得了74条差异表达序列.同源性比对结果表明,61条差异表达序列具有同源序列,其中41条差异表达序列功能预测涉及代谢、能量、细胞物质运输、信号转导、表达调控、DNA修饰、细胞周期等,20条差异表达序列功能未知;13条在NCBI中找不到同源序列,可能是一些新基因.本研究获得了耐抽薹大白菜-结球甘蓝易位系,为耐抽薹大白菜新品种的培育提供新材料;同时获得了耐抽薹和易抽薹材料间的差异表达序列,为获得影响大白菜抽薹性的关键基因,揭示大白菜抽薹开花机制提供支撑.     

盐胁迫下棉属野生种旱地棉（Gossypium aridum）差异表达基因的cDNA-AFLP分析

 以一个耐盐的二倍体野生种旱地棉和对盐敏感的陆地棉栽培种苏棉12号为材料,运用cDNA-AFLP技术,比较两个材料分别在盐胁迫前后的表达情况,获得了25个仅在旱地棉盐胁迫下特异表达的转录片段（TDF）。将这些片段进行电子克隆,延伸后的序列进行BLAST分析,结果显示23个转录片段推断的氨基酸序列与已知的蛋白同源,这些盐诱导表达的基因主要涉及离子转运、活性氧清除、细胞信号传导、细胞分裂、转录调节、膜保护、渗透调节等功能蛋白。从23个差异表达的转录片段中选择9个进行实时定量PCR（qRT-PCR）分析,结果表明这些基因在盐胁迫后表达显著增强,而且多数在12~24 h达到高峰。这些cDNA克隆是开展棉花耐盐性分子基础研究的重要资源。     

大白菜杂交种和亲本之间基因表达差异分析

利用cDNA-AFLP技术研究大白菜白引2号杂交种及其亲本在幼苗期、莲座期、结球期的基因差异表达。结果表明：在3个发育期,发现有29条差异片段,其中5个差异片段出现在幼苗期,14个差异片段出现在莲座期,10个差异片段出现在结球期|19个差异片段在杂种中表达,3个差异片段在双亲中同时表达,2个差异片段仅在母本中表达,5个差异片段仅在父本中表达。将29个差异片段的序列在白菜基因组序列数据库网站（http://brassicadb.org/brad/）进行BLAST分析,均找到了对应的染色体位置。其中17个差异片段分别有明确的基因及编码蛋白与其相对应。其中有两个基因片段分别含有AP2/EREBP结构域和PPR结构域,这两个结构域在控制植物生长发育方面具有重要作用。     

低温胁迫下西瓜同源二倍体和三倍体甲基化及基因表达的差异分析

为了揭示西瓜二倍体及三倍体在低温胁迫下的耐冷性分子机制,以西瓜二倍体自交系‘83166’（‘京欣1号’品种的母本）及其同源三倍体为材料,利用MSAP及cDNA-AFLP技术研究低温处理前后基因表达的差异,并对差异带进行克隆、测序和比对。28对MSAP引物扩增得到2 356个位点,其中二倍体经低温处理后总甲基化率下降8.5%,三倍体下降10.4%。将13条差异带与西瓜基因组数据库比对,有7条带确定是西瓜基因组序列。26对cDNA-AFLP引物组合扩增出1 267条带,其中二倍体上调表达占48.2%,下调表达占51.8%;三倍体上调表达占51.3%,下调表达占48.7%。21条差异带在NCBI中找到了同源序列基因,包括假定蛋白（38.1%）、能量与代谢（38.1%）、信号转导（9.5%）、物质运输（9.5%）以及DNA修饰（4.8%）,另有9条无同源序列。低温胁迫后,三倍体去甲基化率与上调表达量均大于二倍体,而且三倍体诱导出更多的差异基因参与了能量代谢调控、信号转导、物质运输等过程,说明在抵御低温胁迫中三倍体比二倍体有更强的耐冷性。