fl(2)d单等位基因的敲除显著降低小菜蛾的生殖力和育性

【目的】RNA甲基化是基因转录后水平表观修饰的主要形式,参与了众多重要的细胞学过程。小菜蛾（Plutella xylostella）是危害十字花科蔬菜的重要寡食性害虫,与RNA甲基化相关基因的功能尚未见报道。本研究通过克隆小菜蛾的RNA甲基化蛋白同源基因fl(2)d,鉴定其表达模式,并敲除该基因以探究其生物学功能。【方法】通过小菜蛾基因组网站查找fl(2)d基因序列,PCR扩增其蛋白质编码序列（CDS）;采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术,检测小菜蛾不同发育阶段个体以及成虫生殖腺中fl(2)d的相对表达量;运用CRISPR/Cas9结合卵的显微注射技术,对小菜蛾fl(2)d进行编辑;将fl(2)d被编辑过的成虫与野生型成虫杂交,并对其产生的后代进行近交,筛选fl(2)d突变品系;观测并比较突变体与野生型个体遗传特性、生物学参数和表型的差异,明确fl(2)d的功能。【结果】克隆得到长度为912 bp的fl(2)d CDS,fl(2)d在雌蛹、雌成虫和卵中的表达量较高,雄成虫和雄蛹的表达量较低,幼虫期的表达量最低,成虫卵巢中表达量显著高于精巢。通过向小菜蛾的卵注射靶向fl(2)d的向导RNA（sgRNA）和Cas9蛋白的混合物,对所产生的阳性后代进行10代的单对近交筛选,获得3种杂合的移码突变品系,分别缺失了4个（Δfl(2)d213-4）、5个（Δfl(2)d213-5）和7个（Δfl(2)d214-7）碱基。在上述品系的筛选过程中,发现了6只缺失4个碱基的纯合突变个体,2只缺失5个碱基的纯合突变个体;缺失4个碱基的纯合个体成功配成了两对,近交未产卵;剩余的2只缺失4个碱基的雄性纯合个体和2只缺失5个碱基的雄性纯合个体分别与同世代的雌性杂合突变个体近交后仍未产卵。说明fl(2)d纯合突变的个体存活率极低,且可能无法产生后代。通过分析后代基因型的分离比,发现杂合突变个体近交以及杂合突变个体与野生型个体杂交产生的后代中,杂合突变个体与野生型个体的比例分别略小于2和1,说明fl(2)d杂合突变会影响小菜蛾正常的生长发育,并导致部分个体死亡。杂合突变体后代中含有突变的雌雄个体比例接近1﹕1（P<0.05）,推测小菜蛾fl(2)d可能与性别决定无关。只要是有突变品系小菜蛾所参与的交配,雌成虫产卵量和卵的孵化率均显著低于野生型（P<0.01）,所产的卵多数发育异常,表现为失水皱缩、不能正常孵化。通过对成虫的生殖腺进行解剖,发现在野生型雌成虫与突变体雄成虫交配后,卵巢内卵的附着量较未交配的个体明显减少;未交配的突变体雌成虫卵巢内卵的附着量亦少于野生型,而突变体雄成虫的精巢未见明显异常。部分能够孵化的杂合突变个体在整个发育过程会发生不同程度的畸变,导致不能正常完成整个世代;另外一些杂合突变个体未见异常,可以将突变类型遗传给后代。根据上述发现,提出了基于fl(2)d的小菜蛾遗传防控模型。【结论】fl(2)d参与小菜蛾的生殖过程和胚胎发育,突变后显著影响后代种群数量,是开展小菜蛾遗传控制的理想靶标。     

番木瓜果肉果胶裂解酶基因克隆及反义植物表达载体的构建

采用cDNA末端快速扩增方法.获得了番木瓜果肉果胶裂解酶(Pectate lyase,PL)基因的完整3′端和部分5′端序列.然后,根据本实验室已经获得的PL基因5′端DNA序列及笔者得到的3′端序列设计上、下游引物,以番木瓜基因组DNA为模板扩增得到PL基因的开放性阅读框.该序列编码385个氨基酸,与草莓、桃、芒果、拟南芥氨基酸序列的同源性分别为83.38%、75.76%、73.68%、65.96%.根据PL基因设计特异引物,扩增其保守区片段,将其反向插入pBI 121的CaMV 35 S启动子和Nos终止子之间,成功构建反义植物表达载体pBP,并导入到根癌农杆菌EHA 105中.     

低氧胁迫下小菜蛾的两性生命表研究

为探明低氧胁迫对小菜蛾生长发育和种群动态参数的影响,为了解小菜蛾适应低氧环境提供相关的理论依据。在福建福州和西藏拉萨分别饲养福州品系的小菜蛾,将人工气候箱温度控制在(25±1)℃,空气相对湿度(65±5)%,光周期L∶D=8∶16。按照年龄-龄期两性生命表理论的统计方法记录原始数据,组建两性生命表,共记录3代。结果表明,通过分析两种氧环境下小菜蛾的生长发育历期、繁殖力和存活率等指标,以及相关的种群动态参数后发现,低氧环境对小菜蛾的发育历期有显著的影响:与在福州饲养的小菜蛾相比,在拉萨饲养的小菜蛾整体发育历期显著变短;但随着世代的增加在拉萨饲养的小菜蛾发育历期逐渐变长,到第3代的时候在拉萨饲养的小菜蛾的整体发育历期显著长于在福州饲养的小菜蛾,但生殖力无显著性差异。两种不同氧含量环境下小菜蛾的种群动态参数存在显著差异,在拉萨饲养的小菜蛾的r、λ、R_0、T随世代增加逐渐增加,且第一代的r、λ、R_0、T都显著低于第2代或第3代。说明在低氧环境下,小菜蛾在经过一代至二代的快速适应后提高了对低氧的耐受性,但是整体发育历期显著缩短,存在一定的适合度代价;当世代发展到第3代时,在2种含氧量环境下小菜蛾的生殖力、存活率及种群动态参数r、λ、R_0、T都无显著性差异,说明小菜蛾有很强的适应能力,小菜蛾可以在比较短的时间适应青藏高原的低氧环境,低氧并不能成为阻止小菜蛾向高原扩散的障碍。     

多花水仙花朵全长cDNA文库的构建

采用SMART技术,以多花水仙‘黄花水仙2号’盛开期花朵为材料,构建其全长cDNA文库,并对文库质量进行鉴定．结果表明,所构建初始文库的滴度为6.30×10^5 cfu·mL^-1,扩增后文库的滴度为1.58×10^8 cfu·mL^-1,重组率为84％,插入片段大小集中在500-2000bp之间,平均长度约970bp,符合eDNA文库的质量标准．可见,所构建的文库比较完整,能够反映黄花水仙花朵盛开期基因的表达情况．     

番木瓜GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的克隆及分析

采用cDNA末端快速扩增方法,获得了番木瓜果实GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶(GMP)基因的cDNA全长序列,将其命名为CpGMP,GenBank登录号为FJ489652.然后,根据拼接序列设计开放性阅读框上、下游引物,扩增得到了CpGMP基因的开放性阅读框序列和DNA序列.ORF序列编码361个氨基酸,DNA序列包含4...     

番木瓜PL和β-Gal基因双价反义表达载体的构建

在已报道的番木瓜果胶裂解酶(PL)和β-半乳糖苷酶(β-Gal)基因序列的基础上,设计特异引物,分别扩增保守区序列,将其分别反向插入植物表达载体pCAMB IA1301-35S-GUS-Nos的CaMV35S启动子和Nos终止子之间,构建反义表达载体pCP和pCG.然后用2种不同的方法将带有完整启动子和终止子的PL和-βGal基因引入pCAMB IA2301中,获得PL和β-Gal基因的双价植物反义表达载体pCPG,并对2种方法进行比较.     

2个番木瓜多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆与分析

采用RT-PCR扩增获得了2个番木瓜果实多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因cDNA和DNA全长序列,将其命名为CpPGIP1和CpPGIP2.CpPGIP1基因全长为984 bp,编码325个氨基酸；CpPGIP2基因全长为1 025 bp,编码326个氨基酸.2基因均没有内含子序列,核苷酸序列有66.54％的相...     

番木瓜叶片、叶柄胚性愈伤组织的诱导及其体胚植株的发生

以“漳红”番木瓜组培苗的叶片和叶柄为外植体,在改良MS＋0．5mg／LKT＋1．0mg／L2,4-D＋0．5mg／L BA＋0．1mg／L NAA＋400mg／L Glu＋30g/L蔗糖的固体培养基上诱导出了胚性愈伤组织。其中,CⅡa型胚性愈伤在一定条件下能够继代增殖,并能向CⅡb型转变,CⅡb型胚性愈伤则容易发生体胚。采用两步生根法,将体胚再生植株先接种于1／2 MS＋0．5mg／L IBA＋1．0g/L AC＋30g／L蔗糖的固体培养基中暗培养7d后,转移至1／2 MS＋1．0g/L AC＋25μmol／L VB2＋30g/L蔗糖的固体培养基上光照培养,生根效果最好。移栽后,成活率可达45％以上。     

番木瓜果实成熟相关基因的cDNA-AFLP分析及克隆

 为了探讨番木瓜果实成熟机理,利用cDNA-AFLP技术对破色期和半黄期的番木瓜果实进行基因差异表达分析,获得了50个与果实成熟相关的差异基因片段,其中28个与GenBank数据库中的功能基因同源,分别参与了果实成熟过程中基因表达调控,DNA与蛋白质合成及运输,蛋白质降解,能量代谢,营养物质代谢和逆境胁迫反应等过程。在差异片段序列基础上设计特异引物,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术成功克隆了4条差异基因cDNA全长,分别命名为CpGMP、CpPAA1、CpPOD和CpMYB。半定量RT-PCR分析结果表明,随着果实的成熟衰老,4个基因的表达量相应变化,说明其可能参与果实的成熟过程。     

黄花水仙和南日岛水仙的组培快繁

以黄花水仙和南日岛水仙为材料,对2个水仙品种的组培快繁技术进行了研究.结果表明:以低温处理1个月的带鳞茎盘基部的鳞片为外植体,接种于MS+0.5 mg.L-1BA+0.1 mg.L-12,4-D的诱导培养基和MS+1.0 mg.L-1BA+0.5或1.0 mg.L-12,4-D的继代增殖培养基中,诱导黄花水仙形成的小鳞茎数量多,增殖率高;南日岛水仙以MS+0.5 mg.L-1BA+2.0 mg.L-1NAA的诱导培养基和MS+1.0 mg.L-1BA+0.5或1.0 mg.L-12,4-D的增殖培养基效果较好.生根培养基为1/2MS+0.05 mg.L-1NAA,移栽后成活率很高.