甜瓜VQ家族基因鉴定及白粉病菌响应分析

VQ家族基因是植物特有的一类基因,其编码蛋白主要与WRKY蛋白相互作用协同调控下游基因表达,在植物生长发育及抵御各种外界环境胁迫中起重要作用。为揭示甜瓜VQ家族基因在抗白粉病中的功能,本研究采用生物信息学方法从甜瓜基因组中鉴定到26个VQ家族基因,这些基因不均匀地分布在甜瓜11条染色体上。系统进化分析表明,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥VQ家族蛋白不同成员聚在一起。基因结构分析表明,甜瓜VQ家族基因序列均无内含子,只有1个外显子。组织表达分析表明,1个甜瓜VQ家族基因组成性表达,23个甜瓜VQ家族基因组织特异性表达。此外,白粉病菌侵染之后,6个VQ家族基因呈现不同程度的响应。本研究结果为进一步研究甜瓜VQ家族基因在甜瓜抗白粉病中的功能奠定了理论基础。     

杨树微管功能研究植物表达载体构建及验证

[目的]分别构建84K杨的微管蛋白TUA5和TUB16与红色荧光蛋白mCherry融合的植物过表达载体,瞬时表达验证载体在植物体内表达后的荧光信号,为研究杨树微管功能奠定基础。[方法]以毛果杨微管蛋白TUA5和TUB16的基因序列为模板,设计84K杨的皿5和7TZB76基因的引物,提取野生型84K杨的RNA并反转录成cDNA,同源克隆得到84KTUA5和84KTUB16基因,分别连接在pCAMBIA 1300载体mCh-ep荧光标签的N,端和C端,转化到大肠杆菌TOP10感受态细胞中,通过菌落PCR和测序鉴定获得阳性单克隆,并通过电击法将重组质粒转化到农杆菌GV3101中,瞬时转化烟草后进行荧光观察。[结果]克隆得到了84KTUA5和84KTUB16基因,成功与pCAMBIA 1300-mCherry载体连接,烟草瞬时表达荧光观察结果显示:仅目的基因与mCherry标签C,端相连的融合蛋白能够成功表达,且荧光明显。[结论]成功构建了84K杨皿5和TUB16基因与pCAMBIA 1300-mCherry的融合表达载体,为进一步研究杨树微管功能提供了背景材料。     

玉米pTAC2影响苗期叶片叶绿素合成的转录组分析

【目的】叶绿素是参与光合途径最为重要的光合色素。叶绿体的发育及叶绿素的合成在很大程度上依赖于质体基因组与核基因组之间的双向信号传导来精确协调基因表达。通过对白化表型的CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因阳性纯合突变材料进行RNA-seq研究,筛选和鉴定参与叶绿素合成的相关基因,为明确叶绿素的合成途径奠定基础。【方法】以CRISPR/Cas9-ZmpTAC2玉米转基因编辑纯合突变株系为研究材料,使用透射电镜观察叶绿体超微结构和分光光度法测定叶片叶绿素含量,确定叶绿体发育状态及叶绿素合成情况。对转基因阴性材料（CK）和CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因纯合编辑材料（zmptac2）苗期叶片取样进行转录组测序。通过生物信息学分析,寻找CK与zmptac2间差异表达的基因;qRT-PCR对差异表达基因进行验证。通过酵母双杂交筛选与玉米pTAC2互作的蛋白质。【结果】共获得15株T₀转基因植株,包括绿色植株（7株）和白色植株（8株）。绿色幼苗中3株为转基因阴性材料,4株为转基因阳性（2株为未编辑,2株为杂合编辑突变）,白色植株(8株)均为转基因阳性纯合编辑。与CK相比,突变体（zmptac2）叶绿体发异常,叶绿素含量显著降低。RNA-seq的结果显示,CK与zmptac2之间共检测到1 367个基因差异表达,其中618个基因上调表达（zmptac2/CK）,749个基因下调表达（zmptac2/CK）。GO富集分析显示,下调基因显著富集到叶绿体和质体中。KEGG分析表明下调表达基因显著富集在苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和异喹啉生物碱生物合成等途径。选取的15个差异基因表达模式均与测序数据相一致,表明测序结果是可靠的。与CK相比,zmptac2中依赖PEP（plastid-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量显著降低,而依赖NEP（nuclear gene-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量则显著上升。通过对玉米cDNA文库筛选和互作验证,鉴定出ZmpTAC3与ZmpTAC2存在互作。【结论】ZmpTAC2突变会导致叶绿体早期生物合成受阻,该基因参与叶绿体发育及叶绿素合成,且该种作用是由ZmpTAC2调控PEP相关基因表达而实现的。     

白背飞虱酚氧化酶原PPO基因特性及其免疫应答

【目的】酚氧化酶（phenoloxidase,PO）是昆虫体内的免疫蛋白,在昆虫体内起重要的调节作用,主要以无活性的酚氧化酶原（prophenoloxidase,PPO）形式存在。本研究在转录组测序获得白背飞虱（Sogatella furcifera）3条PPO序列的基础上,通过分析白背飞虱体内不同SfPPO的发育和组织表达模式,并进一步抑制SfPPO的表达以及病原菌诱导,探讨SfPPO在白背飞虱体内的生物学功能。【方法】以白背飞虱3条SfPPO序列为研究对象,利用生物信息学方法分析其蛋白结构以及与其他昆虫之间的同源性。并以注射绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）的dsRNA作为对照组,通过注射合成的dsSfPPO后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测基因表达抑制效果;此外,为了探究SfPPO在白背飞虱生长发育和免疫应答方面的作用,利用qRT-PCR检测SfPPO在不同发育阶段及组织中的表达情况,以及注射大肠杆菌（Escherichia coli）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）后3个SfPPO的诱导表达情况。【结果】SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2的开放阅读框长度分别为2 079、999、2 070 bp,分别编码692、332、689个氨基酸,预测蛋白分子量分别为79.84、37.67、79.53 kD,等电点分别为6.43、9.56、6.20。生物信息学分析表明,白背飞虱的3个PPO蛋白具有较高的同源性,且与褐飞虱（Nilaparvata lugens）的亲缘关系最近;SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2均在成虫第3天表达量最高,其中SfPPO2-1和SfPPO2-2的发育表达模式相似;SfPPO1和SfPPO2-1在表皮和脂肪体内表达量较高,而SfPPO2-2在翅和脂肪体内表达量较高,在头、足、中肠、马氏管中表达量相对较低;与注射dsGFP组相比,注射靶标基因的dsRNA后都能够显著沉默目的基因的表达,而且当SfPPO2-1表达被沉默后,SfPPO1出现显著高表达,说明不同的PPO之间可能具有补偿功能;大肠杆菌诱导后12 h,SfPPO2-1和SfPPO2-2表达量显著升高,SfPPO1表达量则在诱导24 h后显著升高;枯草芽胞杆菌诱导24 h后,SfPPO1、SfPPO2-1和SfPPO2-2表达量均显著升高。【结论】SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2的表达存在组织和龄期特异性,且在不同菌诱导情况下存在免疫应答差异性。研究结果有助于更加全面、深入地探索白背飞虱酚氧化酶在调控昆虫发育及免疫中的潜在分子机理。     

一个水稻小热休克蛋白的异源表达及寡聚特性分析

【目的】在前期研究中,本实验室已克隆了一个水稻小热休克蛋白基因(OsSHSP17.6),并发现该基因的表达明显受到热激和病毒侵染调控,表明该蛋白可能在逆境胁迫过程中起重要作用。本研究的目的在于进一步明确OsSHSP17.6的特性。【方法】在本研究中,进一步将该基因亚克隆至原核表达载体p ET-32a并导入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)pLysS诱导表达,通过亲和层析的方法纯化了该重组蛋白,进一步用于非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和Western blotting分析。【结果】异源表达的重组OsSHSP17.6能减轻IPTG对宿主菌的毒害。非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和Western blotting分析显示纯化的重组OsSHSP17.6蛋白在体外能形成同源二聚体和寡聚体。【结论】这些结果支持OsSHSP17.6是一个有功能的分子伴侣蛋白并表明该蛋白可能通过形成同源寡聚体的方式参与逆境胁迫反应,这为进一步明确OsSHSP17.6的功能机制奠定基础。     

SPF大白猪和长白猪CIITA基因剪接突变体的鉴定分析及在不同组织中的表达模式

为了鉴定分析SPF大白猪和长白猪CIITA剪接突变体，研究其在猪不同组织中的表达模式。本研究以5周龄的8头SPF大白猪和7头SPF长白猪为研究对象，设计特异性引物对CIITA基因进行扩增、克隆和测序，对获得的序列分析其剪接突变体特征，利用在线软件对不同剪接突变体进行生物信息学分析，同时利用荧光定量PCR方法检测CIITA基因剪接突变体在2头SPF长白猪8种组织中的表达模式。结果显示，在SPF大白猪和长白猪CIITA基因CDS区存在3种不同的剪接突变体（CIITA-A、CIITA-B和CIITA-C），其CDS长分别为939、984和1 698 bp。CIITA-A和CIITA-B突变体由于Exon 11部分核苷酸缺失（40和199 bp）使终止密码子提前，从而致使编码CIITA蛋白的结构域受到了剪接的影响，缺失了末端富含亮氨酸的4个重复结构域，蛋白结构发生了明显的改变。进化树结果表明，针对CIITA，猪与绵羊和牛具有较近的亲缘关系，在不同猪品种中具有较高的保守性。同时，CIITA不同剪接突变体在猪8种组织中均有表达，且表达量趋于一致，均在脾或肺中表达量较高，其次是肾、脊髓、甲状腺、肝、胸腺，在心脏中表达最低。本研究从SPF大白猪和长白猪上共获得了3个CIITA剪接突变体，其中两个蛋白结构缺失了4个富含亮氨酸的重复结构域，且不同剪接突变体在猪不同组织中均有表达，表达量稍有差异，为后续CIITA基因在机体内的免疫调控功能研究奠定了理论基础。     

Effect of melatonin on visceral fat deposition,lipid metabolism and hepatic lipo-metabolic gene expression in male rats

Melatonin (MT) influences lipid metabolism in animals; however, the mechanistic effect of melatonin on liver fat and abdominal adipose deposition requires further clarity. In order to study the effects of melatonin on lipid metabolism, and hepatic fat and abdominal adipose deposition in animals, twenty Sprague–Dawley (SD) rats of 6 weeks of age with similar bodyweight were randomly divided into two groups: control (CTL) and MT-treated (10 mg/kg/day). During a 60-day experiment, food intake and bodyweight were measured daily and weekly respectively. At the end of treatment, blood samples were collected to collect plasma to quantify hormones and metabolic indicators of lipid metabolism. In addition, organ and abdominal adipose depots including liver, and omental, perirenal, and epididymal fat were weighed. Liver tissue was sampled for sectioning, long-chain fatty acid (LCFA) quantification, and gene chip and Real-time quantitative PCR (qPCR) analyses. The results showed that liver weight and index (ratio of liver weight to body weight) in MT group reduced by 20.69% and 9.63% respectively; omentum weight and index reduced by 59.88% and 54.93% respectively, and epididymal fat weight reduced by 45.34% (p = 0.049), relative to CTL. Plasma lipid indices, triglyceride (TG), high-density lipoprotein (HDL), low-density lipoprotein (LDL) and total cholesterol (TC) with MT treatment decreased significantly compared with the control. Fat and 8 LCFA content in liver in MT group also decreased. Gene chip and qPCR demonstrated that there were 289 genes up-regulated and 293 genes down-regulated by MT. Further analysis found that the mRNA expression of lipolysis-related genes increased, while the mRNA expression of lipogenesis-related enzymes decreased (p < 0.05) with MT. This study concluded that melatonin greatly affected fat deposition, and hepatic LCFA supply and the expression of genes associated with lipogenesis and lipolysis.     

甘草总黄酮对高脂条件下罗非鱼肝损伤的保护作用

为了研究甘草总黄酮对高脂饲料造成的罗非鱼(Oreochromis niloticus)脂肪肝损伤是否具有保护作用,随机将180尾健康无伤罗非鱼分成6组,即对照组、高脂饲料模型组和4个不同浓度甘草总黄酮组(0.05、0.10、0.50、1.00 g·kg^-1甘草总黄酮),每组30尾。饲喂90 d后,采集罗非鱼各实验组肝,测定肝匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)活性、还原型谷胱甘肽(GSH)活性、丙二醛(MDA)含量、甘油三酯(TG)含量、总胆固醇(TC)含量、总抗氧化能力(T-AOC)水平,Western blotting法检测肝中核转录因子-κB P65(NF-κB P65)和核转录因子-κB C-Rel (NF-κB C-Rel)蛋白表达水平,RT-PCR法测定肝中微粒体甘油三酸酯转移蛋白(MTTP)和载脂蛋白B100(ApoB100)基因表达情况。结果表明:与对照组相比,高脂饲料模型组罗非鱼肝匀浆中TG、TC、MDA含量极显著(P<0.01)升高,GSH活性、SOD活性、T-AOC水平均极显著(P<0.01)降低;MTTP和ApoB100 mRNA表达水平降低(P<0.01或P<0.05);Western blotting结果显示,NF-κB P 65和C-Rel蛋白表达水平升高。饲料中加入甘草总黄酮后,与高脂饲料模型组相比,罗非鱼肝中GSH活性、SOD活性、T-AOC水平不同程度提高,TC、TG、MDA含量和NF-κB P65、C-Rel蛋白表达水平不同程度降低,MTTP和ApoB100的mRNA表达水平升高,以0.50 g·kg^-1甘草总黄酮组效果较好。说明甘草总黄酮对于罗非鱼脂肪肝损伤具有一定的保护作用,可以缓解高脂饲料造成的脂肪肝损伤。