万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段的克隆及分析

为了研究万寿菊中玉米黄质生物合成途径的关键酶基因,首先根据不同物种的ZEP基因进行序列比对找到保守区域设计简并引物,然后利用RT-PCR方法,以万寿菊花瓣总RNA为模板克隆万寿菊ZEP基因cDNA的片段,并进行序列分析。结果表明,万寿菊ZEP基因片段长度为1 058 bp,编码352个氨基酸残基,其序列与其他植物ZEP基因同源性最大为92%;其翻译产物属于亲水性蛋白;且结构域预测结果发现TeZEP基因编码的氨基酸序列含有一个NADB_Rossmann超家族和玉米黄质环氧化酶的特征性结构黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合位点。本研究成功克隆了万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段并对其进行了序列分析,这为进一步研究该基因功能提供了依据,也为构建转基因植物和沉默基因植株以提高玉米黄质合成量提供了一定的参考。     

谷氨酰胺对斜带石斑鱼GF-1细胞中C-Myc蛋白的表达与神经坏死病毒复制的影响

为探讨C-Myc表达、谷氨酰胺代谢和神经坏死病毒复制三者之间的关系,本研究首先克隆了斜带石斑鱼鳍条细胞(GF-1)中的C-Myc基因(GF-1-C-Myc),结果显示GF-1-CMyc基因cDNA全长814 bp,开放阅读框(ORF)为285 bp,编码95个氨基酸(aa),有亮氨酸拉链结构域与螺旋-环-螺旋(HLH)结构域。实验表达和纯化了GF-1-C-Myc蛋白,并制备其多克隆抗体。采用实时定量PCR技术(qRT-PCR)与免疫印迹法(WB)检测了GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒的复制。结果显示,缺乏谷氨酰胺会同时抑制GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒(NNV)的复制,添加谷氨酰胺可同时促进GF-1-C-Myc的表达和NNV的复制;此外,NNV感染可上调GF-1-C-Myc基因的表达,并显著消耗GF-1细胞培养液中的谷氨酰胺。研究表明,GF-1-C-Myc基因可调控宿主谷氨酰胺代谢,从而有利于神经坏死病毒的复制。本结果为防控NNV的感染提供了参考。     

罗氏沼虾细胞色素P450家族CYP302a1基因克隆及其在蜕皮周期中的表达

蜕皮是甲壳动物重要的生理活动,与其蜕皮激素的合成密切相关,细胞色素P450(CYP)302a1是甲壳动物蜕皮激素合成通路中的关键酶之一。本研究克隆了罗氏沼虾CYP302a1基因(Mr-CYP302a1),cDNA全长1859 bp,开放阅读框(ORF)为1629 bp,编码543个氨基酸(aa),分子量大小为61.09 ku,等电点为8.42。氨基酸序列分析显示CYP302a1基因的保守结构域含有5个P450基因家族特征保守区域:heme-binding、helix-K、helixC、helix-I及PERF。系统进化分析结果显示Mr-CYP302a1首先与绿虾CYP302a1聚为一支,然后与凡纳滨对虾及三疣梭子蟹等十足目甲壳动物的CYP302a1聚为一支,与甲壳动物的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测表明Mr-CYP302a1在罗氏沼虾的多个组织中均有表达,其中在Y器官中的表达量最高,性腺中次之。同时研究发现,MrCYP302a1基因在罗氏沼虾的蜕皮后期(A期和B期)表达量很低,蜕皮间期(C期)表达量开始上升,在蜕皮前期D1亚期达到峰值。对Mr-CYP302a1进行蛋白表达及多克隆抗体制备,蛋白印迹法(Western blot,WB)检测表明Mr-CYP302a1蛋白在罗氏沼虾Y器官中的表达量最高,在蜕皮过程中的蜕皮前期D1亚期达到峰值。综上所述,该基因在罗氏沼虾的蜕皮过程中扮演着十分重要的角色。     

Agrobacterium-mediated transformation of the CrDAT gene and selection of transgenic periwinkle lines with a high vincristine accumulation

Catharanthus roseus contains vincristine and vinblastine, which are outstanding drugs for cancer. In the biosynthetic pathways of terpenoid indole alkaloids (TIAs) in C. roseus, deacetylvindoline 4-O-acetyltransferase (DAT) is a key enzyme that catalyses the last reaction of vindoline biosynthesis to form vinblastine and vincristine. In this study, the CrDAT transgene was transferred into the periwinkle by Agrobacterium-mediated transformation and generated transgenic periwinkle lines with an increase in vincristine accumulation. The C. roseus DAT gene was introduced into C. roseus plants and it was confirmed that CrDAT was successfully transferred into the genome of periwinkle plants and efficiently translated to synthesise recombinant DAT protein. Four transgenic periwinkle lines in T1 generation, T1-1, T1-3, T1-6, and T1-7, expressed recombinant DAT protein with the total protein content in the range of 2.86 μg.mg^?1 to 5.12 μg.mg^?1. Moreover, the vincristine contents of four transgenic lines increased by 1.63?2.48-fold compared to non-transgenic plants, ranging from 6.91 µg.g^?1 (fresh weight) to 10.53 µg.g^?1 (fresh weight). The T1-1 line had the highest vincristine content. Hence, the overexpression of the recombinant DAT protein can improve the vincristine accumulation of transgenic C. roseus plants.

Abbreviation: CrDAT - Catharanthus roseus Deacetylvindoline-4-O-Acetyl Transferase; D4H - Deacetoxyvindoline 4-hydroxylase; ELISA - Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Monoterpene indole alkaloid; T0, T1 - Generations of transgenic plants; TIAs - Terpenoid indole alkaloids; WT- The wild-type tobacco plants (non transgenic plant); 35S - Cauliflower mosaic virus 35S promoter     

水稻温敏型叶片白化转绿突变体tsa2的表型鉴定与基因定位

水稻温敏型叶色突变体是研究植物光合作用、叶绿体结构和功能以及温度影响叶绿体发育的理想材料。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼型水稻(OryzasativaL.)三系保持系西农1B,从其后代中筛选到一个突变性状稳定遗传的温敏型叶片白化转绿突变体tsa2 (temperature-sensitive green-revertible albino 2)。与野生型相比, tsa2突变表型受温度影响, 22°C条件下萌发的野生型幼苗表型正常,而tsa2幼苗完全白化,且约40%白化苗死亡,存活白化苗的光合色素含量、光合速率均显著降低,成熟期主要农艺性状均显著变劣;在28°C下萌发的tsa2幼苗叶片呈浅绿色并伴有白条纹,其光合色素含量显著降低,光合速率及主要农艺性状差异较小; 32°C下萌发的tsa2幼苗叶片无明显差异。透射电镜观察显示,与野生型相比,tsa2在22°C下叶肉细胞中无叶绿体或存在异常发育叶绿体(尚未分化出基粒和基层),在28°C下部分叶肉细胞含少量发育完整的叶绿体,在32°C下叶肉细胞数量及形态均正常。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,与野生型相比,tsa2突变体中部分光合色素代谢途径基因、叶绿体发育相关基因及光合作用相关基因的表达水平呈不同程度变化。遗传分析表明, tsa2突变表型受一对隐性核基因控制, TSA2被定位于第5染色体SSR标记S5-57和S5-119之间,物理距离为718 kb。本研究为水稻遗传改良及研究温度影响叶绿体发育机制奠定了基础。     

草原红牛Acot2基因克隆及其在各组织中的表达差异研究

本研究旨在探究草原红牛酰基辅酶A硫酯酶2（Acot2）的基因功能，并对其进行生物信息学分析，检测Acot2基因在草原红牛不同组织中的表达差异。根据GenBank中公布的牛Acot2基因序列（登录号：NM_001101938.1）设计引物，PCR扩增获得草原红牛Acot2基因的完整CDS并进行测序，利用分析软件进行序列同源性比对并构建系统进化树；获得对应的氨基酸序列并分析蛋白理化特性及蛋白亚细胞结构、亲疏水性和磷酸化位点，预测蛋白二级结构并构建蛋白质三级结构模型；利用实时荧光定量PCR方法检测Acot2基因在不同组织中的表达差异。结果显示，草原红牛Acot2基因CDS大小为1 395 bp，编码464个氨基酸，其核苷酸序列与亚洲水牛的同源性较高（98.3%），与猕猴和黑猩猩的同源性较低（80.5%和80.4%）。Acot2蛋白分子式为C₂₃₁₇H₃₆₀₆N₆₄₀O₆₂₈S₁₄，分子质量为50.924 ku，理论等电点为8.84。蛋白质不稳定指数为37.50，氨基酸残基多数为亲水性残基，总平均亲水性为-0.094。亚细胞定位分析表明，Acot2蛋白分布在内质网（30.4%）、线粒体（26.1%）、高尔基体（17.4%）、细胞质（17.4%）、液泡（4.3%）和细胞质（4.3%）中；磷酸化位点分析发现，Acot2蛋白存在20个磷酸化位点。二级结构主要形式有α-螺旋（21.8%）、β-转角（33.4%）、β-折叠（18.4%）和无规则卷曲（26.4%），三级结构预测结果与其相一致。实时荧光定量结果显示，Acot2基因在草原红牛胃中表达量最高，在肺脏中表达量极少。Acot2基因在生物进化过程中具有低保守性，其编码氨基酸组成的蛋白质结构稳定，属于水溶性蛋白，在线粒体和内质网中发挥作用，在草原红牛不同组织的表达量有明显差异。本研究结果为进一步探究Acot2基因对家畜脂代谢的影响和筛选草原红牛肉质候选基因提供资料。     

利用CRISPR/Cas9敲除葡萄VviPDS1基因的研究

选择葡萄八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase)基因VviPDS1为靶标,利用CRISPR/Cas9系统构建基因敲除载体,瞬时转化葡萄叶片原生质体,检测到不同类型的突变。通过农杆菌介导转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织,筛选获得卡那霉素抗性植株71株。经PCR鉴定,其中53株为阳性植株,阳性率为74.64%。测序结果表明,共有20株在靶点发生不同类型的突变,编辑效率为37.74%;其中9株产生了双等位基因突变。对其进行氨基酸序列预测,在第202位氨基酸之后发生了不同程度的变异。利用CRISPR/Cas9系统敲除VviPDS1获得的突变体植株呈现整体矮化,其叶片出现不同程度白化。表明CRISPR/Cas9系统可以通过细胞中的瞬时或稳定表达进行基因编辑,可以实现在葡萄编辑植株中产生纯合敲除。     

基于侯选基因标记的四倍体马铃薯休眠QTL关联分析

休眠期是马铃薯(SolanumtuberosumL.)重要的块茎性状之一,寻找调控马铃薯块茎休眠的关键基因,揭示其分子机制以选育具有适宜休眠期长度的马铃薯品种,对于解决当前马铃薯产业中过长或过短休眠期带来的经济损失和食品安全隐患等问题十分关键。前期研究在二倍体马铃薯连锁群体中定位了6个加性休眠QTL,本研究拟在四倍体马铃薯育种材料中验证这些休眠QTL。基于休眠QTL连锁的候选基因标记,采用混合线性模型(MLM),模型中考虑群体结构和亲缘关系(Q+K),在四倍体马铃薯自然群体St-hzau中对马铃薯块茎休眠期进行了关联分析。5号染色体上休眠QTL DorB5.3连锁的候选基因标记S199_300和GWD (根据葡聚糖水双激酶α-glucan water dikinase基因设计)与马铃薯块茎休眠期具有显著的关联(P0.05),分别解释了休眠期表型变异的7.8%和3.2%,分别能增加休眠期7.1 d和4.5 d,即在二倍体马铃薯连锁群体中定位的稳定主效休眠QTL DorB5.3在四倍体马铃薯关联群体St-hzau中也表现显著, DorB5.3的稳定性在关联分析结果中得到了验证,表明候选基因标记策略在马铃薯块茎休眠QTL关联分析中是一种有效的策略。本研究所验证的主效休眠QTL DorB5.3及相应连锁标记可以直接用于马铃薯休眠育种。据此可以推测GWD可能在控制还原糖含量和块茎休眠2个方面均发挥作用,马铃薯块茎休眠机制与还原糖含量变化机制可能存在着部分交叉。