猪的GAD2基因的克隆及其系统发育的分析

通过RT-PCR克隆和测定了猪的谷氨酸脱羧酶-2(Glutamic acid decarboxylase 2, GAD2)基因的核苷酸序列并构建了该基因编码蛋白的三维结构分子模型。结果显示猪的谷氨酸脱羧酶-2基因的核苷酸长度由1758bp个碱基组成,编码产物为由585个氨基酸残基组成的多肽,编码产物中含有5-磷酸吡哆醛互作的结构域。构建包括共19物种的系统进化树,所得数据有利于我们了解谷氨酸脱羧酶趋同和趋异的进化途径。     

稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

为揭示C₄野生植物稗草（Echinochloa crusgalli）PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,本研究首次克隆了稗草（E. crusgalli）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸（GenBank登录号：AY251482）;核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C₃型、高粱(Sorghum bicolor) C_3-2型、玉米(Zea mays) C_3-2型、水稻(Oryza sativa)C₃型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%、93.0%和89.7%。推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸（A）,表明是一个C₃型基因。与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C₃型序列的同源性均远远高于与C₄型的同源性。与玉米、高粱C_3-2型PEPCase的同源性分别高达到96.5%、96.4%,与高粱、玉米的C_3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C₄型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%、76.6%。因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C_3-2型。对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测。     

黄瓜EPSPS基因的克隆及其组织特异性表达分析

黄瓜是世界上重要的蔬菜植物之一,对其抗性基因的研究十分必要。5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)是莽草酸合成通路中关键的合成酶,也是除草剂草甘膦的靶向酶。为了研究黄瓜EPSPS基因的结构及功能,基于黄瓜基因组数据库信息,利用RT-PCR的方法克隆得到黄瓜的EPSPS基因,命名为CumEPSPS。克隆得到CumEPSPS基因的ORF全长1 581 bp,编码526个氨基酸,分子质量为56.28 kD,等电点为6.23。CumEPSPS蛋白属于Ⅰ型的EPSPS,与葫芦科的甜瓜和冬瓜的EPSPS蛋白序列高度同源。CumEPSPS基因在黄瓜的不同组织中均有表达,其中叶片中的表达量最高。黄瓜CumEPSPS基因的克隆及其生物信息学分析将为黄瓜抗草甘膦的研究提供理论依据。     

月季EPSPS基因的克隆及生物信息学分析

月季是园林绿化中常用的花卉,因此十分有必要对其抗性基因进行研究。5-烯醇丙酮酸莽草酸3-磷酸合酶(EPSP; 3-磷酸莽草酸1-羧基乙烯基转移酶; EC 2.5.1.19)为莽草酸途径中的关键酶,也是除草剂草甘膦的靶向酶。为了探究月季EPSPS基因的结构和功能,本研究利用月季基因组信息设计特异引物克隆得到月季的EPSPS基因,命名为RcEPSPS。经RT-PCR克隆后得到RcEPSPS基因的ORF全长为1 566 bp,共编码521个氨基酸,分子质量为55.19 kD,等电点为7.5,亲水系数为0.009。初步研究得知RcEPSPS属于EPSPS I型蛋白,与同属蔷薇科的野草莓的序列同源性极高。研究结果可为后续抗性基因的利用提供理论基础。     

水稻ygl98黄绿叶突变基因的精细定位与遗传分析

通过EMS诱变获得一份遗传稳定的水稻黄绿叶突变体ygl98,该突变体整个生育期呈黄绿色。与野生型相比,突变体的叶绿素和类胡萝卜素含量分别下降45.3%和45.6%,有效穗数和结实率分别减少14.4%和10.7%,株高降低7.4%。透射电镜观察表明,ygl98突变体的叶绿体形状不规则,叶绿体中有许多空的囊泡状结构,类囊体数目减少,每个基粒仅由少数几个类囊体垛叠而成。遗传分析表明,ygl98的突变性状由1对隐性核基因控制。利用(ygl98/浙辐802) F₂作为定位群体,将突变基因定位在第3染色体长臂InDel标记I3和I4之间,遗传距离分别为0.07 cM和0.19 cM,两标记之间的物理距离约为44.2 kb,此区间内包含8个预测基因。基因组序列分析发现,ygl98突变体在编码镁离子螯合酶ChlD亚基的OsChlD基因编码区第1 522碱基处(位于第10外显子),碱基G突变为碱基A,从而造成编码蛋白序列第508位的丙氨酸(Ala)突变成苏氨酸(Thr)。该基因是已报道的水稻黄绿叶基因Chlorina-1的等位基因,但突变体表型有明显区别,Chlorina-1突变体在2~3周龄幼苗时开始出现黄绿叶,且该黄绿叶性状仅在苗期表现,而ygl98突变体整个生育期都表现为黄绿叶,这可能是OsChlD基因组序列的突变位点不同造成的。     

中华猕猴桃AcNOD基因的生物信息学分析

结瘤素(nodulin, NOD)是一类主要存在于根瘤细胞中并参与共生固氮作用的植物基因产物,在豆科植物的其他组织细胞中以及非豆科植物体内都有发现。为了探究NOD基因在中华猕猴桃这类非豆科植物中的作用和功能,本研究对其编码序列进行生物信息学分析。结果显示,该基因编码蛋白的分子式为C₄₃₂H₇₁₅N₁₃₁O₁₂₀S₃,含有94个氨基酸残基,等电点pI为10.68,属于疏水蛋白。带正电的残基(Arg+Lys) 11个,带负电的残基(Asp+Glu) 3个,不稳定系数为14.00,脂肪系数为107.23,总平均亲水性系数为0.395;AcNOD蛋白含有一个ENOD93保守结构域;二级结构显示该蛋白主要由59.57%的α-螺旋、17.02%的无规卷曲、15.96%的延伸链和7.45%的β-转角所组成;三级结构的预测结果显示该蛋白扭曲和折叠较多,亚细胞定位于内质网中,存在4个糖基化位点的12个磷酸化位点,不存在信号肽序列,有两个跨膜区域。进化树分析表明该蛋白与豆科植物结瘤素的同源性很高,...     

玉米阳离子/质子逆向转运蛋白ZmNHX7的功能鉴定

植物阳离子/质子逆向转运蛋白可以维持细胞内的离子平衡,在抵御离子毒害过程中发挥重要作用。本研究克隆了一个编码玉米阳离子/质子逆向转运蛋白的基因,命名为ZmNHX7。该基因编码序列(codingsequence,CDS)全长3411 bp,编码一条含1136个氨基酸的多肽链。ZmNHX7基因在玉米各组织部位均有表达,在V7 (第7片叶完全展开)时期的根和茎中表达量较高。在NaCl与LiCl的胁迫条件下,该基因表达量上调。系统进化树分析将ZmNHX7与拟南芥质膜阳离子/质子逆向转运蛋白AtNHX7和AtNHX8归为一类,亚细胞定位结果表明该蛋白定位于细胞膜和核膜上。将ZmNHX7基因转入拟南芥T-DNA插入突变体中,转基因互补株系可以恢复该突变体对Li+的耐受性。这些结果表明, ZmNHX7编码一个玉米质膜阳离子/质子逆向转运蛋白,在缓解Li+对植物的毒害和维持细胞内的离子平衡等方面发挥重要作用。     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆与转化水稻的研究

EPSPS (5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶EC 2.5.1.19)是植物芳香族氨基酸和植物次生代谢产物生物合成中莽草酸途径的关键酶; 同时也是广谱性除草剂草甘膦的作用目标。本实验通过对草甘膦污染土壤宏基因组文库的建立及筛选, 成功克隆了一个新的草甘膦抗性的EPSPS基因(命名为soilEPSPS)。序列分析表明soilEPSPS基因全长1404 bp, 其编码的467个氨基酸中未涉及已公布专利中保护的氨基酸序列。原核功能验证表明该基因对草甘膦的耐受能力优于EPSPS CP4基因。将该基因与水稻Rubisco SSU引导肽相融合构建由actin启动子驱动的植物表达载体, 用农杆菌介导法实现了水稻的遗传转化。抗性再生植株的PCR和Southern杂交结果表明所获得的26株再生植株均为转基因阳性植株, 其中共有3个单拷贝转化事件。草甘膦抗性鉴定证明纯合体T₂代植株能够耐受高达500 mmol L^-1的草甘膦。本研究为转基因抗除草剂水稻新品种的培育奠定了基础。     

犬细小病毒VP2基因序列分析

2006~2007年间,从中国农业大学动物医院采集的犬细小病毒粪便样本中随机抽取20份,采用PCR技术,扩增了这20份样本的犬细小病毒VP2全基因序列。经核苷酸及推导的氨基酸序列分析发现,20个样本中,有19个样本属于CPV-2a,1个为CPV-2b,且所有病毒样本的297位均发生Ser→Ala的置换;基因型为CPV-2a病毒样本的555位均发生回归性置换(Ile→Val)。与经典的CPV-2a/b毒株比较,部分样本还出现了新位点氨基酸置换现象。其中,样本CPV/BJ005/07与CPV/BJ008/07 VP2的139位氨基酸残基由Val置换为Ile;80%（16/20）的样本在324位有Tyr→Ile的置换;样本CPV/BJ004/07和CPV/BJ050/07分别在226（Ser→Asn）与382(Arg→Lys)位发生置换。运用DNAStar软件对上述置换的氨基酸残基进行综合分析发现,除Ile-139突变意义不大外,Ile-324、Asn-226和Lys-382均处在VP2蛋白潜在的抗原表位区域,有着重要的生物学意义。     

亚洲棉腺苷酸环化酶结合蛋白基因GaCAP的克隆及序列分析

 在腺苷酸环化酶结合蛋白（CAP）的编码区两端设计引物,利用PCR方法,克隆了亚洲棉CAP基因DNA和cDNA序列。经测序及生物信息学分析发现：该基因DNA序列中存在9个内含子;cDNA序列全长1425个核苷酸,总共编码471个氨基酸残基,其序列特征包含CAP蛋白家族所特有的四个结构域,因此被命名为GaCAP。它的C末端氨基酸残基可以与Actin蛋白结合;N末端带有CAP蛋白特有的RLE残基区,可介导CAP与腺苷酸环化酶发生互作,因此,该蛋白可能参与细胞对信号的应答反应进而影响细胞骨架结构的生物过程。     

氮素肥料施用对稻米品质及产量影响

为探明氮肥对稻米品质和产量的影响,以优质常规稻滇屯502、优质杂交稻宜香优2115、杂交稻区试苗头组合源两优325为材料,研究不同施氮量、施肥时期对3个品种的稻米品质及产量的影响。结果表明:增施氮肥不利于食味品质改善,但对产量增加有一定促进作用、对碾米品质和外观品质均有改善作用,且常规稻较杂交稻对氮肥反应敏感。从相关性分析可知,味值与蛋白质含量呈极显著负相关关系。说明氮肥施用是影响稻米品质的主要栽培因素之一。     

优质杂稻内香优6139丢秧不同施肥方法试验研究

以优质稻内香优6139为材料,进行旱育丢秧施肥试验研究,结果表明,在种植中每667m^2土地施基肥纯氮3.68kg、分蘖肥纯氮4.12kg、穗肥纯氮5.2kg产量最高,为644.8kg;其次是每667m^2土地施基肥纯氮3.68kg、分蘖肥纯氮5.42kg、穗肥纯氮3.9kg,产量为621.4kg;当每667m2土地施基肥纯氮3.68kg、分蘖肥纯氮6.72kg、穗肥纯氮2.6kg时产量最低,为584.7kg。经优质稻内香优6139在海拔780m地区丢秧,在基肥施用量相同前题下,基蘖与穗肥比例以0.6∶0.4或0.7∶0.3较恰当。     

黄花蒿对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感效应

以绿豆种子为受体,采用室内生测法,探讨黄花蒿不同部位水浸提液对绿豆种子的萌发率、幼苗生长及叶绿素含量的影响。结果表明:黄花蒿各部位(根、茎、叶)水浸提液随处理浓度增加,对绿豆的化感效应增强,对种子萌发的抑制强弱为:叶>茎>根,且随处理浓度升高,发芽率降低;对幼苗的根系生长表现为低浓度(20mg/mL根、茎水浸提液)促进,当浓度高达40mg/mL均有明显抑制作用;幼苗高度总体降低,最高降幅分别为46.29%,47.67%和56.48%;叶绿素a和叶绿素b的含量也不同程度减少。可见黄花蒿影响绿豆种子萌发及幼苗生长,因此大面积栽培黄花蒿或绿豆种植应考虑黄花蒿的化感效应。     

杜仲Dirigent1基因的原核表达及蛋白纯化

植物Dirigent蛋白认为指导木脂素和木质素的生物合成,同时在生物防御应答,次生代谢调控和病原体抗性的过程中起到了重要的作用。本研究以实验室前期克隆得到杜仲Dirigent1基因(EuDIR1)为基础,利用基因重组技术构建pET-30a-EuDIR1原核表达载体。重组载体转化大肠杆菌BL21 (DE3)中,在15℃下0.1 mmol/L异丙基硫代β-D-半乳糖苷诱导6 h后,蛋白的沉积量达到最高值,表达模式主要为包涵体。对包涵体进行溶解,使用镍-亚氨基二乙酸亲和层析柱进行纯化。收集纯度较高的洗脱组分进行透析复性,并用15%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和Western Blot鉴定重组蛋白。结果表明,成功构建了pET-30a-EuDIR1原核表达载体,表达菌株诱导后在相对分子质量约18 kD处有1条特异性蛋白条带,包涵体纯化、复性后,经Western Blot鉴定,获得可溶性且纯度较高的重组蛋白。实验中得到的EuDIR1蛋白为体外生化实验提供了科学依据。     

红肉火龙果(Hylocereus polyrhizus)果实与茎转录组测序分析

为探讨红肉火龙果果实和茎转录组模式及可溶性糖和甜菜苷色素积累的分子基础,采用Illumina HiSeq 4000技术对果实果肉和茎进行转录组测序。共获得28.81 Gb的Clean read,组装获得79 658个Unigene(54.98 Mb),平均长度为690 bp。35 139个Unigene能够在NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、COG、PFAM和GO数据库中注释。大量Unigene参与多条代谢途径,包括碳水化合物和氨基酸代谢、次生代谢、柠檬酸循环、果糖和甘露糖代谢等。在果实果肉中上调表达的Unigene主要参与淀粉、蔗糖代谢途径和谷胱甘肽代谢,在茎中上调表达的Unigene主要参与碳代谢和光合作用代谢。筛选获得5个与果实可溶性糖和甜菜苷色素积累的重要候选Unigene。本研究结果克隆的火龙果果实可溶性糖和甜菜苷色素积累相关功能基因,对探讨基因的生理功能和调控机制,改良火龙果果实品质提供重要基础。     

棕榈雌雄花发育过程中内源激素的变化

棕榈为典型的雌雄异株植物,以棕榈雌雄株不同发育时期的花为材料,采用酶联免疫法(ELISA)对赤霉素(GA_3)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)的含量进行了测定,并对其动态变化规律进行了分析。结果表明:在棕榈雌雄花发育过程中,雌花的IAA、ABA和ZR含量在相对应的时期均高于雄花,高含量的IAA、ABA和ZR更有利于雌花的发育与成熟;高含量的GA_3更有利于雄花花粉的成熟。在激素平衡中,高水平的IAA/ABA、ABA/GA_3和ZR/GA_3比值,有利于雌花的发育和雄花花粉的成熟;低水平的ZR/ABA比值有利于雌花和雄花花粉的成熟。     

硬粒小麦染色体的FISH核型分析

采用FISH(荧光原位杂交)技术,分析硬粒小麦(Sauwne 20)染色体的FISH核型特点,为该种质在小麦新品种选育上的应用提供参考。结果表明,Sauwne 20包括14对染色体,Oligo-pTa 535-2红色探针信号主要分布在A组染色体上,而B组染色体上主要分布着明亮丰富Oligo-pSc 119.2-1绿色探针信号;根据这2种探针在Sauwne 20染色体上的分布特点,可以将其不同染色体进行准确地一一鉴别。Sauwne 20与中国春普通小麦的A组和B组染色体的FISH核型基本相似,但又有一定的差别,不同小麦材料间DNA重复序列表现出遗传多样性。     

植物生长调节剂对草石蚕愈伤组织和不定芽诱导的影响

以草石蚕叶片和茎段为外植体,研究植物生长调节剂对草石蚕愈伤组织和不定芽诱导的影响,筛选愈伤组织及不定芽诱导的适宜培养基配方。结果表明,茎段在MS+NAA0.6mg·L^-1+6-BA6mg·L^-1培养基上愈伤组织诱导率和干重最高,分别为96.25%和0.027g;叶片在MS+NAA0.6mg·L^-1+6-BA6mg·L^-1培养基上愈伤组织诱导率、干重和鲜重均最大,分别为97.5%、0.647g和0.132g;在MS+NAA0.1mg·L^-1+6-BA6mg·L^-1+GA33mg·L^-1培养基上愈伤组织分化不定芽率最高,为76.67%;分化芽数最多的是MS+NAA0.1mg·L^-1+6-BA4mg·L^-1+GA32mg·L^-1培养基,其芽数为13.25个。     

一株溶磷菌的抗逆促生特性及对种子萌发的研究

对一株经分子鉴定的溶磷菌进行溶磷能力的动态测定,分析其对酸碱、热及盐的抗性,在盐胁迫下的溶磷性,以及分泌ACC脱氨酶的能力,并评价该菌株对辣椒和花生种子萌发及幼苗的促生作用。结果表明,HGD12菌株是一株有较强溶磷能力的芽孢杆菌属细菌菌株,可溶磷含量达248.04μg·mL^-1;该菌株在20~45℃、pH值为5.0~11.0及1%~10%盐浓度下均可生长,且在7%盐浓度下的溶磷量仍为60.65μg·mL^-1;分泌ACC脱氨酶活性为0.27μmol·(mg·h)^-1。浸种结果显示,HGD12菌株可以显著提高辣椒和花生种子的发芽率及促进幼苗的生长,尤其对根长的增长影响显著,辣椒和花生的根长较对照分别提高了118.40%和56.73%,研究结果为下一步拌种剂的研制及微生物菌剂的制备提供了优良菌株。     

苗药红禾麻表型性状遗传多样性研究

为了分析红禾麻(Laportea bulbifera)表型性状遗传多样性特征,应用主成分分析与聚类分析对栽培红禾麻植株性状、产量、浸出物含量与总黄酮含量等22个表型性状多样性进行评价研究。结果表明:红禾麻个体间叶部遗传多样性指数最高的是叶长宽比(2.3759),最大展幅面积最低(1.9280);茎部一级分枝数遗传多样性指数最高(2.1046),单株主茎数最低(1.8801);药材产量和质量指标中,总黄酮含量的遗传多样性指数最高(2.0464),其次为浸出物含量(2.0287)、总生物量干重最低(1.8075)。主成分分析显示,前四主成分反映了22个性状的茎叶性状、叶片数、产量、浸出物含量和总黄酮含量等重要信息,累计贡献率达66.424%。聚类分析将红禾麻种质分为四大类群,第Ⅱ类群为质量选育的最优材料,第Ⅳ类群产量选育的理想材料。研究表明:红禾麻的表型性状多样性丰富。