浅谈遗传学课程本科教学思考与体会

遗传学已成为众多高等教育院校生物类专业本科生重要的必修或选修课程，但是由于该课程理论性较强、前沿知识和技术发展迅速、内容广、难点多，本科生在学习过程中往往觉得难度大、缺乏主观能动性；本文针对目前遗传学课程本科教学中存在的问题，探讨遗传学课程教学改革的措施，以期建立合理完善的课程体系、制定合理的教学方法，提高遗传学课程的教学质量。     

以谷蛋白GluA-2信号肽增强外源蛋白在转基因水稻胚乳中的表达与积累

提高外源蛋白在特定目标组织器官中的表达量是转基因植物研究与开发的核心技术之一。谷蛋白是水稻种子中最主要的贮藏蛋白,其表达具有严格的时空特异性。为进一步研究谷蛋白信号肽序列在指导基因表达中的作用,本研究克隆了水稻谷蛋白Glu A-2基因的启动子及其信号肽编码序列,并与GUS报告基因编码区融合,构建了分别含有和不含有信号肽的表达载体p13GG和p13GSG;经农杆菌介导法分别转入同一水稻品种中,获得了20多个独立转化子,PCR证明外源基因都已整合进了水稻基因组中。Northern杂交结果表明,融合Glu A-2信号肽编码序列可显著提高GUS基因在水稻胚乳中的转录;利用GUS特异的抗体进行Western杂交分析,显示该信号肽序列可显著提高外源蛋白在转基因水稻胚乳中的积累,但是其所指导表达的GUS蛋白在水稻胚乳中并没有表现出相应的活性,其机制有待进一步深入解析。相关结果对于水稻品质改良基因工程研究以及以水稻种子作为生物反应器高效表达外源蛋白具有重要的指导作用。     

高直链淀粉含量水稻品种间淀粉消化特性的差异分析

以4个具有相似的高直链淀粉含量水稻品种为试验材料,分析其淀粉和米粉的消化特性以及影n向消化特性的因素.结果 表明:相对于其他2个品种,MRX和ZXM的米粉和淀粉的酶解消化程度最低;所有品种水稻基本理化特性如表观直链淀粉含量、胶稠度、总淀粉以及蛋白质含量等对淀粉的消化特性无实质影响;不同品种间淀粉消化特性差异主要是由淀粉粒的结构差异引起的,MRX和ZXM淀粉粒在酶解消化过程中较为稳定,不易被酶侵蚀而破碎;其糊化温度和热焓值均显著高于其他2个品种,可能与其支链淀粉具有较高比例的短支链(DP 12-24)有关.     

水稻胚乳RNA定量RT-PCR分析中参照基因选择

以6个籼粳稻品种胚乳总RNA为研究材料,检测包括eEF-la、eIF-4a、UBC、GAPDH、UBQ-5、TBL和ACTl在内的7个常用管家基因的表达稳定性情况,通过geNorm软件分析选择最佳参照基因.结果表明:不同的品种间,eEF-la和ACT1的表达最为稳定,UBC的表达变化最为明显.当利用多基因作为内参基因时,使用两个最稳定表达的管家基因即可达到准确校正的目的.该结果为水稻等植物中基因表达分析时内参基因的选择提供了参考.     

水稻异淀粉酶基因ISA1及其启动子的表达特性分析

 利用实时定量RT-PCR方法研究了水稻异淀粉酶基因ISA1在各组织及不同发育阶段籽粒中的表达模式，结果表明该基因只在发育籽粒中表达。同时，克隆了ISA1基因起始密码子上游1.1 kb和2.1 kb两个不同长度的启动子片段，并分别与GUS报告基因融合，经农杆菌介导转入水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量结果表明，2.1 kb的ISA1启动子具有很好的胚乳表达特异性，与内源基因定量表达分析的结果一致；而1.1 kb的ISA1启动子则不具备该表达特性，它在胚乳、茎、茎节及谷壳中都有很高的表达。这可能是因为 2.1 kb启动子中含有抑制目的基因在茎等组织或器官中表达的顺式作用元件。     

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种，同时也可作为两系杂交稻的重要亲本，但其直链淀粉含量较高，蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记（称为PCR-AccⅠ）进行辅助选择育种，经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因，选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降，直链淀粉合成大幅减少，由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状，而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。     

转玉米PEPC基因水稻的创建及其农艺性状分析

将水稻Cab基因启动子与来自玉米的PEPC基因融合后通过农杆菌介导的转化法转入粳稻品种武香粳9号中,经分子鉴定和表达分析明确PEPC基因成功转入水稻并获表达.对pCab::PEPC转基因水稻的产量和品质性状进行了系统分析,发现其具有较好的增产潜力,且对稻米品质有一定的改良作用.此外,pCab::PEPC转基因水稻在苗期和种子萌发阶段均表现出良好的非生物胁迫抗性.综上所述,通过选择合适的启动子驱动PEPC基因在水稻中特异性表达,可显著增强水稻产量、品质和抗逆性,具有良好的育种应用前景.     

水稻OsWRKY78转录因子响应盐胁迫的表达与功能研究

以OsWRKY78基因及其相应的RNAi转基因水稻为研究对象,分析OsWRKY78转录因子响应盐胁迫的表达和功能,研究WRKY转录因子参与水稻耐盐的机制。结果表明:水稻OsWRKY78基因启动子中存在30多个与非生物胁迫相关的顺式调控元件。基因表达和GUS组织化学染色分析表明OsWRKY78的表达受盐诱导。抑制OsWRKY78基因表达可显著增强水稻在种子萌发和小苗生长阶段的耐盐性,一定程度上是通过调节OsLEA3、OsRAB21等与逆境相关基因的表达来实现的。     

Wx与ALK主要等位基因不同组合对稻米品质的影响

【目的】稻米蒸煮和食味品质主要受Wx和ALK两个主效基因的调控。这两个基因在栽培稻中存在多个复等位变异,本研究旨在明确Wx和ALK基因的主要等位变异及其组合对稻米品质的影响。【方法】将Wx的3个主要等位基因(Wx^a、Wx^b和wx)与ALK的2个主要等位基因(ALK^a和ALK^c)进行不同的组合,在粳稻品种日本晴(Nip)背景下创建6个含有Wx和ALK基因不同等位变异组合的近等基因系。通过测定近等基因系的稻米理化品质明确不同等位基因及其组合对稻米品质的效应。【结果】在相同的ALK基因型背景下,含Wx^a等位基因稻米的糊化温度极显著低于wx型和Wxb型的近等基因系。稻米黏滞性受Wx和ALK等位基因组合影响较大,Wx等位变异主要影响稻米的峰值黏度、峰值时间和冷胶黏度;在相同Wx背景下,ALK等位基因主要影响稻米RVA谱的起浆温度,对稻米崩解值和消减值的影响不显著。总体来看,Nip-Wx^a/ALK^a和Nip-Wx^a/ALK^c型稻米具有较高直链淀粉含量和崩解值,较低的胶稠度,因而食味值较差;Nip-wx/ALK^a和Nip-Wx^b/ALK^a型水稻具有适中的直链淀粉含量、较软的胶稠度以及较低的糊化温度,因此这两个近等基因系热饭和冷饭的食味值较好;虽然Nip-Wx^b/ALK^c的糊化温度较高,但因其适中的直链淀粉含量和较高的胶稠度,其冷饭食味值降幅较小;Nip-wx/ALK^c稻米的热饭食味值与Nip-wx/ALK^a、Nip-Wx^b/ALK^a和Nip-Wx^b/ALK^c无差异,但因其较高的糊化温度,其冷饭食味值显著下降。【结论】Wx基因变异主要影响稻米直链淀粉含量和胶稠度,对糊化温度有一定的影响;ALK基因变异主要影响糊化温度,对直链淀粉含量无显著影响,对胶稠度存在微效影响。