芸薹属及其他异源多倍体植物的基因表达特征研究进展

远缘杂交及异源多倍化导致许多重要作物的起源与进化，而芸薹属栽培异源四倍种是研究作物异源多倍化的模式系统之一。异源多倍体是如何调控及协调来自不同二倍体祖先的不同基因组的遗传行为及基因表达，是过去二十年间的研究热点和重要的生物学问题。利用不断发展的分子生物学技术，一方面揭示出芸薹属及其他多倍体物种基因组表现出动态性质，即在形成初期及长期进化过程中持续发生遗传及表观遗传的变化；另一方面发现异源多倍化过程中伴随着大量的基因表达模式改变，包括非加性表达、超亲表达、表达水平显性、部分同源偏向表达、基因剂量平衡效应等现象。上述基因组结构、表观遗传改变以及基因表达模式的调控，使新产生的多倍体得以成功进化为新物种。     

辣椒ARF基因家族的鉴定与表达分析（英文）

为进一步研究辣椒ARF (Auxin Response Factor)基因家族在其生长发育及逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法从辣椒基因组中鉴定出20个ARF基因,这些基因不均匀地分布在辣椒12条染色体上。进化关系显示辣椒ARF基因可分为Class I和II两大类,进一步可细分为Ia、Ib、Ic、Id、Ie、IIa和IIb等7个亚类。基因结构图表明,该基因家族由1～15个外显子构成,且各基因在不同发育时期不同组织中的表达量不同,具有一定的特异性。qRT-PCR结果表明,高盐胁迫可以明显激活或抑制ARF基因家族的表达。     

茶树牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因CsGGDPS的克隆及表达分析

以铁观音芽叶为材料,验证从茶树转录组数据库中筛选到的1条牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGDPS)的编码全长序列c DNA。该c DNA全长1 661 bp,含有1个1 137 bp完整的开放阅读框,命名为Cs GGDPS。该基因编码378个氨基酸,氨基酸序列具有类异戊二烯合成酶家族的5个保守域和2个特征功能域;序列分析显示,该c DNA与其他植物GGDPS高度保守,与三七(Panax notoginseng)的亲缘关系最近。Cs GGDPS属于不稳定、亲水蛋白,可能定位到叶绿体中,不存在跨膜结构,无信号肽,发生磷酸化的位点可能有20个;二级结构主要由α-螺旋构成,三级结构与拟南芥GGPPS11匹配度最高。实时荧光定量PCR结果表明,在茶树发育过程和不同叶位Cs GGDPS的表达量随芽叶成熟度的增加呈上升趋势,随着做青过程的进行,Cs GGDPS的表达量逐渐升高;Cs GGDPS在父本黄旦、母本铁观音和子一代金观音中均有表达,但表达量存在差异。     

不同类型烟草种质的烟碱含量变化与相关基因表达水平

为研究不同类型烟草种质的烟碱含量变化规律与相关基因的表达情况,以烤烟K326、香料烟巴斯玛、白肋烟TN90、晾烟马里兰为材料,采用荧光定量PCR技术,测定了烟草不同生育时期上部叶、中部叶、下部叶的烟碱含量与烟碱代谢过程中相关基因PMT、QPT、CYP82E5V2、A622的表达水平。结果表明,随着生育期的推进,烟碱含量缓慢上升,打顶后急剧增加,除巴斯玛打顶后还继续上升外,K326、TN90和马里兰烟均表现为:打顶后烟碱含量急剧增加,后缓慢下降,再渐趋平稳。不同类型烟草种质的PMT在不同生育期均有表达,苗期PMT表达量较高,其变化趋势与烟碱含量的基本一致;QPT在烟草发育前期表达量较高,而后下降,至打顶前1周表达量出现一个峰值,打顶后表达量持续增加,与烟碱含量变化呈正相关;CYP82E5V2表达量在不同生育时期均维持在较高水平,呈波浪型,生长旺期时表达量上升,打顶前后均出现峰值,但巴斯玛成熟期时其表达量下降,打顶前CYP82E5V2表达量与烟碱含量变化呈正相关,打顶后期至成熟期两者呈一定程度的负相关;K326和马里兰烟的A622表达量呈波浪型上升,至成熟时仍维持较高水平,而TN90和巴斯玛在打顶前后1周表达量较高,后表达下降再上升,成熟时表达量较低,与烟碱含量变化无明显一致性。     

系统解析低值粗饲料饲喂奶牛的营养与代谢缺陷

我国有丰富的作物秸秆饲料资源,如能有效利用在奶牛养殖中,不仅能够缓解我国优质粗饲料短缺的问题,还能大大降低养殖成本,减少秸秆焚烧带来的环境问题。除了已知的秸秆饲料营养价值较低以外,奶牛对秸秆的消化和代谢机理研究较少,自身调节和应答机制解析不足,这都限制了对秸秆利用的系统认识。文章根据近些年来国内外同行及本研究室对秸秆类粗饲料的研究结果进行综述,特别是基于本研究室利用现代营养生理学以及分子生物学技术对秸秆饲料做出的系统性研究成果,从秸秆物理性状、养分组成与消化率,秸秆饲喂奶牛造成的氮代谢与氨基酸利用,葡萄糖代谢等营养缺陷,代谢物质及代谢通路下调等代谢缺陷和基因表达差异进行了综述,旨在探讨秸秆作为粗饲料应用于泌乳奶牛的可行性以及探究提高其应用的调控措施,为实现秸秆在奶牛生产中的应用提供参考。     

基于iTRAQ技术分析家蚕微孢子虫感染家蚕精巢的蛋白质组表达变化

为了获取家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)与宿主家蚕之间互作的新线索,利用定量蛋白质组学同位素标记相对定量和绝对定量(i TRAQ)技术分析感染与未感染Nb的家蚕5龄末幼虫精巢组织的蛋白质组表达变化,在置信度≥95%的1 326个蛋白质中,共发现78个蛋白质的表达量发生了变化,其中63个蛋白质表达上调,15个蛋白质表达下调。GO注释差异表达蛋白质参与了14个生物学过程,以参与代谢过程和细胞内过程的蛋白质占比较高;参与的细胞组分有9个,以胞外结构域占比较高;参与的分子功能有4个,以催化活性及蛋白质结合的占比较高。KEGG通路分析差异表达蛋白质共参与57个信号转导通路,主要包括代谢通路,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路以及溶酶体途径。利用qRT-PCR测定随机选取的8个差异表达蛋白质的编码基因mRNA转录水平变化,结果有5个基因mRNA的转录变化与i TRAQ检测蛋白质的表达变化趋势一致,而另外3个基因mRNA转录变化与蛋白质的表达变化不一致。研究结果显示差异蛋白质与能量代谢、氨基酸转运、发育调节、免疫调控等多个生物学过程有关,提示Nb与宿主家蚕之间存在复杂的相互作用关系。     

RNA干扰对大鲵蛙病毒主要功能基因表达及其增殖的影响

采用q PCR与病毒滴度测定观察RNA干扰(RNA interference,RNAi)对大鲵蛙病毒(Chinese giant salamander ranavirus,CGSRV)主要衣壳蛋白(major capsid protein,MCP)、甲基转移酶(methyltransferases,MTases)、DNA多聚酶(DNA polymerase)基因表达与病毒增殖的影响。结果表明,小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)能推迟鲤鱼上皮瘤细胞(epithelioma papillosum cyprini,EPC)出现病变,且病变程度也较对照组轻。在各功能基因表达量上,NC-FAM对照组与阴性对照组差异不显著(P0.05);而干扰组的干扰率极显著高于阴性对照组,其中siR-DP-1组siRNA对MCP基因的干扰率为79%,极显著高于其余组(P0.01);siR-MT-1、siR-MT-2组siRNA对MTases基因的干扰率为77%,极显著高于其余组(P0.01);siR-DP-1组siRNA对DNA polymerase基因的干扰率为79%,极显著高于其余组(P0.01)。干扰实验组病毒滴度与NC-FAM对照组和阴性对照组相比也有不同程度的降低。阴性对照组lg TCID50为8.362,NC-FAM对照组lg TCID50为7.848,siR-MCP、siR-MT、siR-DP实验组最低lg TCID50分别为5.764、5.317、5.362。证实RNAi能够抑制CGSRV主要功能基因的表达并影响病毒的复制。     

花生栽野种间杂交异源多倍化早期世代基因表达变化分析

为了进一步认识花生种间杂交异源多倍体进化过程中的基因表达变化规律,采用cDNA-HFO-TAG技术,研究花生种间杂交组合(四倍体栽培种‘仲恺花4号’×二倍体野生种Arachis. diogio)杂种F_1和早期多倍体世代S0~S3的基因表达变化情况。14条HFO-TAG引物共扩增出121条cDNA片段,其中差异片段84个,主要包括三种类型:亲本转录物完全沉默(3个),双亲转录物在后代部分材料中沉默(59个)和新转录物激活(22个),上述变化在F1代即开始发生。筛选其中大小为500~2 000 bp的35个TDFs进行克隆测序,有27个和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,包括抗逆相关基因(10条)、未知功能蛋白基因(8条)、能量与代谢相关基因(7条)和转录因子相关的基因(2条)。这些研究结果进一步表明在花生种间杂交异源多倍化早期发生着快速、剧烈的基因表达变化,从中获得的差异基因片段,有助于了解花生属种间杂交异源多倍化早期分子机制变化,这对有效利用野生花生种质优异基因具有重要意义。cDNA-HFO-TAG技术简单、有效且实用,完全适用于花生属基因表达变化研究,可以作为花生属及其它物种基因表达变化分析技术的有效补充。     

不同耐热三色堇材料HSP70基因克隆及热胁迫下的表达分析

以三色堇耐热材料DFM-16和热敏材料08H为试材,采用PCR技术扩增到VtHSP70基因的cDNA和gDNA序列,通过real-time PCR技术分析了该基因在热胁迫下的表达。结果表明,2种材料中的VtHSP70cDNA序列长度和开放阅读框长度相同,编码649个氨基酸,氨基酸序列相似性为98.61%。2个材料中的VtHSP70gDNA结构相似,均包含1个内含子。同源比对和系统进化树表明,VtHSP70基因与拟南芥和水稻中胞质HSP70基因同源性较高。42℃热激处理0、1、2、6、12 h后,2种材料中VtHSP70基因表达量都明显上升,但耐热材料DFM-16的升高幅度显著高于热敏材料08H。