转基因甘蔗BtG-2的T-DNA侧翼序列分析及其转化事件特异性检测

转基因甘蔗BtG-2是利用农杆菌介导法把Cry1Ac-2A-gna融合抗虫基因导入‘新台糖22号’的转基因甘蔗株系,具有良好的抗虫特性和农艺性状。为了明确转基因甘蔗BtG-2的分子特征及其检测方法,推进其生物安全性评价工作,以BtG-2的T2代为研究材料,利用Southern杂交检测外源基因在转基因甘蔗基因组内的拷贝数;利用染色体步移技术分离外源基因在甘蔗基因组中插入位点的侧翼序列,并建立了该转化体高效灵敏的特异性PCR检测方法。结果表明：Southern杂交检测证明外源T-DNA以单拷贝方式插入BtG-2株系;经过3次的热不对称巢式PCR扩增,获得外源基因T-DNA左边侧翼序列984 bp和右边侧翼序列705 bp;以这2个序列和相应的T-DNA的左右端序列分别设计3对检测引物对,建立了BtG-2株系的转化事件特异性PCR检测方法,扩增效率最高的引物对LS011/LA451和RS160/RA588分别扩增到440 bp和428 bp的特异片段。其中T-DNA左侧设计的LS011/LA451检测引物对扩增的灵敏度高、特异性强,能够在甘蔗BtG-2基因组DNA相对含量为0.1%的模板中检测出转基因目的成分,相当于9个单倍体基因组拷贝数。本研究完成了转基因株系BtG-2的分子特征及其转化事件特异性检测,为该转基因甘蔗及其衍生产品的检测和身份识别提供技术依据。     

病原微生物荚膜多糖的生物学功能

荚膜多糖（capsular polysaccharide，CPS）是一种广泛存在于细菌、支原体、部分真菌等菌体表面的碳水化合物。同时，荚膜多糖有助于菌体抵抗干燥和低温等不利环境，并通过在菌体表面形成物理屏障阻碍宿主补体的杀伤与吞噬作用。在长期多种应激-压力环境下，病原菌已进化出多种免疫逃避机制并促进宿主感染；在非病原微生物中，荚膜多糖可正向调节宿主免疫作用，并拮抗机体免疫因子，保护宿主免受病原菌引起的炎症性疾病。本文将结合本团队的相关研究工作，对荚膜多糖的结构、合成调控机制、生物学功能、免疫逃避机制和致病机制，特别是荚膜多糖正向调节宿主免疫系统及其应用潜力等方面作一综述，为病原菌致病机制的研究和疫病的有效防控提供参考依据。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

基于Copula 函数的边坡可靠度高效分析方法

将Copula函数与高效蒙特卡洛方法结合,提出了含相关随机变量的边坡可靠度高效分析方法。以两个岩质边坡稳定性问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法相比于直接蒙特卡洛方法在保证边坡失效概率的准确性的同时计算效率更高。Copula函数可以构造出具有不同相关结构的岩土体参数的联合概率分布,与高效蒙特卡洛方法(即蒙特卡洛重要抽样方法和子集模拟)结合能高效地处理含多种相关随机变量的边坡可靠度计算问题,相比于现行的Nataf变换方法结果更能体现岩土边坡真实稳定性。此外,该方法也能高效地计算含有复杂的隐式功能函数的边坡可靠度,研究成果拓展了高效蒙特卡洛方法在边坡可靠度分析中的应用。     

猪乙型脑炎病毒GZ0409-31分离株E基因遗传进化分析

本研究采用RT-PCR方法对分离自贵州省发病猪睾丸组织中的流行性乙型脑炎病毒GZ0409-31株的E基因进行克隆和序列测定,利用生物信息学软件对E基因核苷酸序列和推导的氨基酸序列进行分子遗传进化关系分析。结果表明,乙型脑炎病毒GZ0409-31毒株与基因Ⅲ型的乙脑病毒毒株属同一分支,遗传进化关系较近。     

禾谷镰孢菌FGSG＿09482基因功能初探

为研究禾谷镰孢菌FGSG09482基因的生物学功能,以禾谷镰孢菌为试材,采用Split-Marker基因敲除技术构建基因敲除盒,PEG (聚乙二醇)介导转化法转化禾谷镰孢菌原生质体,在含有潮霉素的培养基上培养筛选,获得FGSG09482基因敲除突变株。通过观察比较其敲除突变体表型,从而分析鉴定该基因的生物学功能。结果表明:以野生型PH-1作为对照,敲除突变体的菌落形态没有明显变化,分生孢子形态没有明显差异,培养滤液颜色没有明显区别。分生孢子侵染番茄果实实验表明,以番茄果实为侵染宿主,对比野生型PH-1,突变体致病力没有减弱。但突变体菌落的生长速率滞后于野生型PH-1;敲除突变体的产孢量低于野生型PH-1;有性杂交实验表明,敲除突变体几乎不产生子囊壳,野生型PH-1可以。本研究初步表明,FGSG09482基因对禾谷镰孢菌菌落的生长速率有一定的调控作用;对禾谷镰孢菌的分生孢子的产量、子囊壳的产生也有影响,推测FGSG09482基因可能与禾谷镰孢菌有性生殖、无性生殖过程相关。     

病程相关蛋白在采后果蔬诱导抗病性中的研究进展

果蔬受到真菌、细菌或病毒侵染时,自身能诱导产生病程相关蛋白(Pathogenesis-related proteins,PRs)。根据它们的结构亲缘关系和生物活性,PRs被分为17个功能家族。在控制果蔬采后病害的研究中,利用激发子诱导产生果蔬抗性已逐渐成为果蔬采后病害防治中一种安全、高效的保鲜方法,这也成为果蔬采后抗病研究的热点和发展趋势。本文综述了果蔬病程相关蛋白的分类、功能、诱导表达,以及蛋白组学技术在果蔬采后PRs表达水平上的应用,以期为果蔬病程相关蛋白的研究提供借鉴和参考。     

甘蔗叶不同还田方式对土壤养分的影响

为减轻秸秆焚烧所带来的环境问题和充分利用甘蔗叶资源,在大田环境下动态监测甘蔗叶粉碎、焚烧和深埋3种还田方式对土壤养分的影响。结果表明:甘蔗叶粉碎还田和深埋还田有利于甘蔗叶中有机碳及氮、磷、钾养分的缓慢释放;甘蔗叶焚烧还田提高了土壤碱解氮含量5.6~20.9 mg/kg和速效磷含量0.8~4.0 mg/kg,促进土壤中氮磷向有效态转化,焚烧还田初期显著增加了土壤速效钾的含量12.3~18.3 mg/kg,但焚烧会损失部分甘蔗叶中碳氮元素,也造成环境污染。综合分析认为甘蔗叶粉碎还田是比较省工、方便的处理方式。     

马铃薯AP2/ERF转录因子的克隆及植物表达载体构建

AP2/ERF基因家族转录因子普遍存在于植物中,参与植物体内的各种生物学过程,包括植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应等。前期转录组测序的结果发现马铃薯‘加湘1号’一个AP2/ERF家族基因(PGSC0003DMG400012154)在接种晚疫病菌(Phytophthora infestans)24 h后被显著激活。从接种P.infestans 24 h的‘加湘1号’的总RNA中通过RT-PCR获得了该基因CDS序列为885 bp,BLAST分析显示该基因编码一个295个氨基酸残基的蛋白,并且含有1个AP2/ERF结构域,是AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族的一员。本研究将该基因与XcmⅠ酶切的表达载体pCXSN连接,转化大肠杆菌,通过测序挑选插入正确克隆酶切验证,并成功转化农杆菌。本研究结果为进一步研究该基因的功能提供了帮助。