棉花S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及表达分析

利用i TRAQ技术从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)HM-40中筛选并克隆到S-腺苷甲硫氨酸合成酶Gh SAMS基因。Gh SAMS基因的开放阅读框全长为1 182 bp,编码393个氨基酸,预测Gh SAMS蛋白质含有15个磷酸化位点,推测其功能的行使可能与激酶磷酸化相关,进化分析表明S-腺苷甲硫氨酸合成酶与茶树(Camellia sinensis)的SAMS蛋白质相似性最高。q RT-PCR分析表明,在接种黄萎病菌VD07菌系后,Gh SAMS表达量逐渐增加,随着接种时间的延长,其相对表达量随之增加,推测其在陆地棉抗黄萎病防卫反应中可能起重要作用。在嫁接棉株中,利用VIGS技术成功地沉默Gh SAMS基因,然后对沉默棉株接种黄萎病菌VD07,鉴定其病情指数为62.5,抗性级别为感病;而转化空载体和未接种载体处理的嫁接棉株病情指数分别为30.0和31.2,抗性级别为耐病,表明Gh SAMS基因沉默后嫁接棉对黄萎病的抗性丧失。推测Gh SAMS基因在陆地棉抗黄萎病的过程中可能起重要作用。     

4个棉花品种对不同黄萎病菌的抗性差异比较

采用人工接种方法鉴定了4个棉花品种(泗棉3号、鲁棉研21号、苏棉22号和常抗棉)对江苏不同地区的3个落叶型黄萎病菌菌株(V07DF2、GY-2和V08SY-3-3)和3个非落叶型黄萎病菌菌株(BP2、DF-CQ-2和V08SY-3-2)的抗、感情况.鉴定结果显示,在高浓度病菌接种的情况下泗棉3号的抗病性最差,对6个黄萎病菌株都表现为高感;苏棉22号、常抗棉和鲁棉研21号对不同菌株抗感差异较大,苏棉22号对落叶型菌株GY-2表现为耐病,但是对落叶型菌株V07DF2和V08SY-3-3表现为高感;常抗棉对非落叶型黄萎病菌菌株BP2表现为耐病,但是对非落叶型菌株DF-CQ-2又表现为高感;鲁棉研21号对落叶型黄萎病菌菌株V08SY-3-3表现为耐病,但是对落叶型菌株V07DF2和GY-2表现为高感.这一结果表明同一品种对不同黄萎病菌株的抗性不同,不同品种对同一黄萎病菌株的抗性也存在显著差异.培育广谱多抗黄萎病棉花新品种对解决黄萎病的危害具有重要意义.     

转几丁质酶和葡聚糖酶双价基因棉花株系的抗病性

采用人工病圃、重病田、苗期室内鉴定相结合的方法,对转双价(Glu+ Chi)基因棉花株系中棉所24进行抗病性评价分析.结果表明,转基因株系与受体中棉所24相比,不仅对枯萎病和黄萎病的抗性显著增强,而且对苗病、叶斑病和铃病的抗性也有所增强,对早衰的抗性影响不大.同时对棉花生育期、结铃性等生物学特性进行对比,转基因株系与受体中棉所24相比,出苗率降低,生育期推迟.     

海岛棉GbWRKY53基因的克隆与表达分析

黄萎病被称为棉花的"癌症",挖掘和鉴定抗病相关基因是棉花抗黄萎病分子育种的基础。WRKY转录因子在植物对生物和非生物胁迫应答过程中起重要调控作用。从高抗黄萎病品种海岛棉Pima90-53中克隆了WRKY转录因子Gb WRKY53,其开放阅读框(open reading frame,ORF)为999 bp,编码332个氨基酸,含有1个WRKY结构域及HXC型锌指结构,属于WRKY转录因子家族的第Ⅲ组。基因结构分析表明,Gb WRKY53基因有3个外显子和2个内含子。系统进化分析表明,Gb WRKY53与雷蒙德氏棉(Gossypiumr aimindii)Gr WRKY53的亲缘关系最近。当黄萎病菌诱导后,Gb WRKY53基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,处理后12 h其表达量达到最大;水杨酸(SA)诱导后,Gb WRKY53表达量在8 h明显增加,且一直持续增高到24 h;而茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后,Gb WRKY53表达量在12 h达到最高值随后下降,且其表达水平明显低于同时间水杨酸诱导后的表达量。1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)诱导后,Gb WRKY53基因表达量仅微量上调。由此推断,Gb WRKY53基因可能参与了复杂的植物信号途径并在棉花抗黄萎病菌胁迫应答中起重要作用。     

黄萎病菌侵染下陆地棉Dirigent-like蛋白基因表达差异分析

目的发掘陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族,明确不同黄萎病抗性品种间该基因家族成员的多态性及表达差异。方法利用Illumina Hiseq 2000测序平台,通过RNA-Seq测序技术,获得黄萎病菌侵染陆地棉抗病品种和感病品种的Dirigent-like蛋白基因家族成员Unigene序列;采用生物信息学软件对其进行核苷酸序列及编码蛋白的多重比对和系统进化分析;针对该家族成员设计特异的quantitative real-time PCR引物,在Applied Biosystems 7500 Real Time PCR System上使用SYBR green PCR试剂盒标记反应产物,棉花Gh ACTIN为内标,采用2-ΔΔCt法分析抗病品种冀79、感病品种TM-1中该基因家族成员在0 h及受侵染1、8、24、48、72和96 h后的表达差异。结果获得12个陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族成员;该家族成员分属3个进化群,基因间存在4个保守结构域。其同源基因在D5基因组染色体上,主要集中于第2、3、6、7、9、10、13染色体。陆地棉受黄萎病侵染后,Dirigent-like蛋白基因抗病、感病品种间差异表达,抗病品种冀79受黄萎病菌侵染1 h时上调2倍以上的有Gh DIR4、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11,其中,Gh DIR9上调6.5倍;侵染8 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调,有2个上调2倍以上;侵染24 h时仅Gh DIR4上调2倍以上;侵染48 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调达到2倍以上;侵染72 h时仅Gh DIR9上调2倍以上,达到6.4倍;侵染96 h时仅Gh DIR4上调2倍以上。感病品种TM-1受侵染1 h时仅Gh DIR7上调2倍以上;受侵染8 h时Gh DIR7上调325倍,Gh DIR10上调2倍以上;侵染24和48 h时Gh DIR4、Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10急剧上调,Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10上调10倍以上;受侵染72 h时Gh DIR4和Gh DIR7还保持较高的表达量;侵染96 h时Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11保持较高的表达量。由此看出,受黄萎病侵染时抗病种质冀79 Dirigent-like蛋白基因家族成员上调表达要早于感病品种,但是,该基因家族成员在感病品种受侵染8 h后上调倍数远远高于抗病品种,而且到96 h时其表达量还较高;抗病品种上调的Dirigent-like蛋白家族成员Gh DIR4、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR11值得关注;Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR10在感病品种TM-1中上调显著。此外,抗病、感病品种间Gh DIR1、Gh DIR3、Gh DIR5、Gh DIR8、Gh DIR10和Gh DIR12存在核苷酸多态性。结论 Dirigent-like蛋白与黄萎病菌侵入后棉花植株的抗性反应相关。     

棉花PhyA新品系纤维品质及黄萎病抗性分析

利用前期获得的转植酸酶基因PhyA棉花新材料,分析其在低磷土壤条件下的纤维品质及黄萎病抗性。结果发现:受体品种‘农大94-7’转基因株系的纤维伸长率、马克隆值、平均长度、纤维长度、成熟度与对照存在显著差异,比强度与对照差异不显著;受体品种‘农大棉7号’转基因株系纤维整齐度、平均长度与对照存在显著差异,而伸长率、马克隆值、比强度、短纤维率、成熟度与对照差异不显著,且转基因株系纤维品质在世代间存在一定程度的一致性。同时发现,‘农大94-7’、‘农大棉7号’转PhyA株系黄萎病病株率和病情指数均显著低于对照。综合分析各株系纤维品质与黄萎病抗性,结合其产量性状表现,筛选出1个(G2)耐低磷优良新品系。     

BS2基因在烟草中的功能解析

BS2蛋白来源于枯草芽孢杆菌B111,具有较强的黄萎病抗性,能抑制黄萎病菌孢子萌发并破坏其菌丝生长。BS2基因全长1 566 bp,共522个密码子,由于物种间偏爱密码子的差异,若不对其进行密码子优化而直接导入植物,会造成基因表达量低甚至不表达。按植物密码子对BS2基因进行优化合成,共优化了332个密码子;生物信息学分析得出:1～28位氨基酸为N端信号肽,成熟的BS2蛋白由224～521位氨基酸构成,是一种中性锌金属肽酶;亚细胞定位将BS2蛋白定位于细胞膜;牛津杯法检测得出转基因烟草株系的蛋白粗提液有很强的抑菌活性;未侵染黄萎病菌的对照组,T1代转基因植株与野生型长势基本一致、表型无明显差异;黄萎病菌V991侵染组,转基因烟草的表型性状明显优于野生型,且两组中转基因烟草的SOD、CAT活性和SA、ABA含量均显著高于野生型,说明BS2基因可以显著提高转基因烟草的黄萎病抗性。     

棉花黄萎病相关基因GhMYB6的克隆与功能分析

【目的】克隆陆地棉MYB家族基因GhMYB6,并对其在棉花抗黄萎病反应中的功能进行初步探究,为挖掘棉花抗病相关基因及棉花抗病育种提供参考。【方法】基于棉花转录组测序数据,筛选并克隆了响应黄萎病菌侵染的基因GhMYB6,对其序列进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在黄萎病诱导下的表达模式,并利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步验证棉花抗黄萎病中的生物学功能。【结果】克隆获得的GhMYB6基因开放阅读框(ORF)为258 bp,编码85个氨基酸残基,理论等电点(pI)为9.34,脂肪系数为73.41,平均疏水性为-0.793,相对分子质量为9.86 kD,不稳定指数为73.41,为亲水性、碱性的非跨膜蛋白,无信号肽,定位于细胞核,在第11~63氨基酸处含有1个SANT结构域。GhMYB6蛋白与雷蒙德氏棉GrMYB6聚在同一小分支上,说明二者的亲缘关系较近。GhMYB6基因在V991侵染后6和12 h时相对表达量较对照(未侵染处理,CK)极显著下调(P<0.01),72 h时显著上调(P<0.05,下同),24和48 h时与CK无显著差异(P>0.05)。与阴性对照植株TRV:00相比,GhMYB6基因沉默植株萎蔫程度和叶片黄化更严重,病情指数显著升高,茎秆的褐变程度更严重,且茎段在培养基上生长的真菌菌丝数量明显增多。【结论】GhMYB6基因响应黄萎病菌V991侵染,当抑制GhMYB6基因表达后,棉花对黄萎病菌的敏感性增强,抗性明显降低,推测GhMYB6是棉花抗黄萎病防御的一个正向调节因子。     

一个抗旱/抗寒基因过表达载体构建及转基因植株的筛选鉴定

[目的]进一步研究LWT1基因在调控低温和干旱应答中的功能,构建拟南芥LWT1基因过表达载体,获得相应的转基因株系.[方法]以野生型拟南芥的cDNA为模板,利用PCR扩增LWT1基因全长,将该基因连接到pART27载体上.将获得的重组载体转化至农杆菌菌株GV3101,通过浸花转化法将LWT1重组载体转化到拟南芥野生型植株中,利用转基因筛选与遗传鉴定获得LWT1转基因阳性植株.[结果]LWT1基因CDS全长990 bp,PCR电泳结果一致,测序比对结果正确.通过抗性筛选和分子鉴定获得转基因植株.[结论]LWT1过表达载体构建成功并获得相应的转基因株系,为进一步研究该基因的分子机制奠定基础.     

陆地棉GhNAC1基因的克隆及抗黄萎病功能分析

黄萎病是造成棉花品质与产量下降的重要原因之一，探索棉花抗病机制对推动生态农业的可持续发展具有深远意义。在黄萎病菌胁迫的陆地棉ND601根组织全长cDNA文库中，筛选到1个与黄萎病胁迫相关的植物特异NAC转录因子基因，将其命名为GhNAC1。该基因cDNA序列全长1 213 bp，开放阅读框840 bp，编码279个氨基酸。GhNAC1没有信号肽和跨膜结构，定位在细胞核。qRT-PCR分析结果表明，GhNAC1受黄萎病菌胁迫后在根部特异表达，显著上调，表达量在抗性品种中显著高于感病品种。GhNAC1沉默后棉花对黄萎病抗性降低，水杨酸路径标志基因（PAD4、NDR1、NPR1和PR1）表达量降低，以上结果表明GhNAC1可能通过调控水杨酸信号通道参与棉花黄萎病抗性。     

鸡GH和POU1F1基因多态性及基因聚合对产蛋数的影响

以GH和POU1F1作为影响鸡繁殖性状的候选基因,采用PCR-SSCP方法,检测白耳鸡GH外显子4和POU1F1外显子3区域的单核苷酸多态性,并利用最小二乘法分析GH、POU1F1单基因型和两基因聚合基因型与72周龄产蛋数的关联.结果表明,GH基因exon4(C2338G\C2341T)的突变和POU1F1基因exon3的突变(A5331T)基因型CC与白耳鸡的72周龄产蛋数显著相关(P0.05),基因型AA、CC对产蛋数的加性效应分别为3.80和3.57.聚合基因型AACC个体72周龄产蛋数(除基因型ABCC外)与对照组差异显著(P0.05).两基因间的互作效应不显著(P0.05).扩繁F1代聚合基因型AACC个体72周龄产蛋数与前一世代相当.     

大麦TILLING体系在抗病基因研究中的应用

基因组靶向定位诱导损伤技术(Targeting Induced Local Lesions In Genomes,TILLING)是在化学诱变和PCR定向筛选基础上发展起来的检测点突变的反向遗传学研究方法,在多种重要农作物上都有应用。本研究使用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate,EMS)处理大麦品种‘Tamalpais’,获得了2154个M2株系,同时开发了基于芹菜内切酶CEL I(celery juice extract)的酶切筛选体系。针对植物水杨酸抗病途径相关的两个重要基因EDR1和NPR1,检测到5个M2突变株系。序列分析表明,2个突变发生在内含子、1个NPR1基因的同义突变、2个EDR1基因的错义突变(His351Tyr和Pro556Ser)。本项研究为麦类作物反向遗传学研究奠定了基础。     

猪胰岛素诱导1基因的cDNA克隆和差异表达及蛋白质序列分析

克隆猪胰岛素诱导1(INSIG1)基因,并对其蛋白质序列进行分析。根据人INSIG1基因的保守序列设计1对引物,以猪总RNA为模板,经RT–PCR获得INSIG1基因序列,通过相对荧光定量PCR分析该基因在不同组织中的表达量;将INSIG1基因序列连接到pMD19–T Simple载体上,用PCR检测阳性克隆后测序,并对克隆得到的基因进行生物信息学分析。结果表明,INSIG1基因在肺中的表达量最高,其次是在肝脏,再次是在脾脏,在心脏中的表达量最低;通过克隆,获得了一段999 bp的序列,其中831 bp的开放阅读框编码276个氨基酸;该蛋白不含信号肽序列,与其他动物INSIG1基因氨基酸序列的一致性在71%以上。     

人pot1基因cDNA的克隆及其在HeLa细胞中的表达

目的：克隆人端粒保护蛋白（human proteetlon of telomeres 1.pot1）基因cDNA全编码区,构建成真核表达质粒并实现在HeLa细胞中的表达。方法：RT-PCR法扩增出HeLa细胞hpot1基因cDNA编码区全序列,定向克隆至真核表达载体pcDNA3,阳性重组质粒经插入片段测序验证;重组的pcDNA3-hpot1质粒瞬时转染HeLa细胞,RT-PCR和EMSA法（电泳迁移率改变分析）检测hpot1基因的表达水平。结果：来自Hela细胞的hpot1基因cDNA编码区全序列构建成的真核表达质粒pcDNA3-hpot1,经测序分析序列和ORF正确;该重组质粒转染在HeLa细胞48h后,hpot1基因表达水平增高。结论：真核表达载体pcDNA3-hpot1构建成功,并实现了hpot1在Hela细胞中的表达。     

转Bt cry1Ah/cry1Ie双价基因抗虫玉米的研究

构建了含有人工改造的抗虫基因Bt cry1Ah、cry1Ie和耐除草剂基因2mG2-epsps的植物表达载体pMUHUESGM,利用基因枪法将表达盒片段转化玉米愈伤组织,以2mG2-epsps基因为筛选标记基因,经草甘膦异丙胺盐筛选获得24株T0代再生植株,其中PCR检测阳性植株有20株。T0和T1代植株的分子检测结果证明了外源基因已经整合到玉米基因组中并能够稳定遗传和表达,转基因株系在田间生物活性检测中表现出较好的抗虫性,这为培育抗虫玉米新品种提供了参考,同时本研究中采用了基因枪片段转化法,提高了转基因的生物安全性。     

5个山羊品种GoLA-DQA 1基因的多态性分析

【目的】比较和揭示崂山奶山羊、西农萨能奶山羊、关中奶山羊、板角山羊和贵州白山羊5个地方山羊品种GoLA-DQA1基因的遗传多态性。【方法】采用PCR-RFLP技术对5个山羊品种231个样本的GoLA-DQA1基因部分内含子1、外显子2和部分内含子2的385 bp片段进行了多态性分析,运用Popgen32软件计算了相应的遗传参数。【结果】在TaqⅠ-RFLP位点上,5个山羊品种A、B等位基因频率的平均值分别为0.846和0.154,A为优势等位基因;除了关中奶山羊和崂山奶山羊外,其他品种在该位点上均处于Hardy-Weinberg平衡状态。在HaeⅢ-RFLP位点上,5个山羊品种M、N等位基因频率的平均值分别为0.819和0.181,M为优势等位基因,5个山羊品种在该位点上均处于Hardy-Weinberg平衡状态。经双酶切分析,共发现9种组合基因型,其中AAMM、ABMM和AAMN 3种组合基因型存在于5个品种中。遗传参数分析表明,GoLA-DQA1基因外显子2的2个酶切位点在西农萨能奶山羊表现为中度多态,而在其他品种表现为低度多态。【结论】5个山羊品种GoLA-DQA1基因外显子2在TaqⅠ和HaeⅢ2个酶切位点具有较低的遗传多样性。     

猪POU1F1基因第三内含子MspⅠ酶切片段多态特征的研究

采用PCR-RFLPs技术,以MspⅠ为内切酶,检测猪POU1F1基因中片段为2.1 kb的第三内含子中的多态位点1.68 kb(C等位基因)和0.85/0.83 kb(D等位基因),分析各多态位点在长白猪、杜洛克猪、小梅山猪、香猪、姜曲海猪5个品种群中的分布,并通过χ2检验比较这5个猪种间的基因型差异.χ2适合性检验结果表明MspⅠ酶切突变位点的3种基因型在5个品种中分布差异均极显著(P<0.01).中国地方品种小梅山猪、姜曲海猪等位基因C的比例很高,中国地方品种香猪等位基因C的比例则比较高,国外品种长白猪、杜洛克猪等位基因C的比例很低.     

胰岛素样生长因子结合蛋白-1基因的研究进展

胰岛素样生长因子结合蛋白-1（IGFBP-1）是IGFBP～1家族的重要成员,它具有很多生物学功能。现介绍了IGFBP-1基因的定位、基因结构、生物学功能以及IGFBP-1的表达、多态及遗传效应研究,进而阐述了其在生物学研究中的重要意义及研究进展。     

猪细小病毒NS1基因和VP2基因的克隆与序列分析

根据GeneBank 上发表的猪细小病毒(PPV)的基因组序列,分别设计扩增非结构蛋白NS1基因和结构蛋白VP2基因的特异性引物,采用PCR方法扩增PPV泰安株(PPV-TA)NS1基因和VP2基因.结果表明,PPV-TA NS1基因长1989 bp,编码662个氨基酸,与参考PPV NS1基因核苷酸同源性在98.3 %～99.9 %之间.PPV-TA NS1蛋白有3个糖基化位点分别是356NIS、446NFS、513NLT,除PPV Tomau/1/02在356位缺失了一个糖基化位点之外,PPV-TA与其他PPV参考毒株一致;这表明不同毒株NS1蛋白调节功能可能有差异.PPV-TA NS1蛋白的潜在磷酸化位点是Thr435和Ser473,与PPV参考毒株相同.NS1基因系统发生分析表明,PPV-TA与PPV china亲缘关系最近.PPV-TA VP2基因长1740 bp,编码579个氨基酸,与PPV参考毒株VP2基因核苷酸同源性在98.3 %～99.8 %之间.PPV-TA VP2蛋白的378D、383H、436S氨基酸残基决定了PPV的组织嗜性,与PPV-NADL-2和PPV-china相同,这表明这3个毒株的组织嗜性是一致的.但与其他PPV参考毒株有差异,这表明不同毒株在动物体内的组织分布是有差别的.PPV-TA VP2蛋白有9个线性抗原位点,与PPV NADL-2和PPV china的线性抗原位点是一致的,这表明具有相同的抗原特性.VP2基因系统发生分析表明,PPV-TA与PPV NADL-2亲缘关系较近.     

H9N2亚型禽流感病毒ns1基因的融合表达

禽流感病毒（AIV）非结构蛋白NS1在病毒粒子中不存在，因此，可以通过检测NS1抗体来鉴别禽流感病毒感染鸡群和免疫鸡群．将ns1基因和T4噬菌体soc基因在大肠埃希氏菌中融合表达，融合蛋白可以作为鉴别禽流感免疫鸡群和感染鸡群的检测抗原．采用RT-PCR方法扩增禽流感病毒H9N2的ns1基因（654bp）；将该片段克隆至pSOC质粒soc基因3’端，成功构建了重组质粒pSOC-NS1，用该重组质粒转化EcoliB121（DE3）感受态细胞，以终浓度1mmol／mL的IPTG诱导表达．SDS-PAGE结果表明pSOC-NS1融合蛋白相对分子质量约39000．Western-blot证实，表达产物与AIV H9N2病毒感染的小鼠血清具有良好的反应性．