小麦诱导抗性基因TaWIR1b的克隆及表达分析

全蚀病是小麦上一种重要的土传病害。选育和种植抗病品种是防治小麦全蚀病的根本途径,抗病基因研究是抗病育种的基础性工作。根据基因TaWIR1b(Accession no.M94959.1)的全长序列设计引物扩增‘新农19’的cDNA,获得了完整ORF,编码85个氨基酸残基,比对后发现与TaWIR1b序列同源性达100%。根据获得的TaWIR1b基因全长序列设计定量引物,分析TaWIR1b在全蚀菌胁迫条件下不同互作模式的表达特征。结果表明接种全蚀病菌后抗病小麦品种‘新农19’中TaWIR1b基因被诱导表达,接菌后3d达到峰值143.97,感病品种‘新麦19’中峰值出现在接菌后8d,表达量仅为对照的4.22倍,提示该基因可能参与小麦对全蚀病的抗病过程。     

河南省小麦全蚀病菌的鉴定、进化分析及标志基因筛选

为了解河南省郑州市中牟市小麦全蚀病菌的变种类型及进化情况,筛选全蚀病菌侵染小麦的分子标记,采用形态学观察、科赫氏法则验证、ITS序列分析和系统进化树构建等方法对分离的小麦全蚀病菌进行鉴定,并对其侵染后小麦病原相关蛋白(pathogen-related protein,PR)基因的表达进行实时定量PCR分析。结果表明,显微形态观察初步确定分离的小麦全蚀病菌为禾顶囊壳Gaeumannomyces graminis(Sacc.)v. Arx.Olivier,经科赫氏法则验证、ITS序列比对及系统进化树分析进一步证明该病菌均为禾顶囊壳。本研究分离的小麦全蚀病菌与地域相距较远的英国、美国的小麦全蚀病菌间的同源性比与来自中国陕西省的小麦全蚀病菌的同源性更高。采用禾顶囊壳4个变种的特异性引物进行PCR扩增,所有分离病菌均扩增出了小麦变种的特异性条带,证实分离菌株为禾顶囊壳小麦变种G. graminis var. tritici。实时定量PCR分析发现,病原相关蛋白基因PR4a、PR4b、PR2、PR10受到小麦全蚀病菌侵染后表达量均显著上调,在侵染后第5～6天达到最高峰,表明这些基因可作为小麦全蚀病菌侵染小麦的标志性基因。     

玉米纹枯病菌诱导启动子P_(LHT1)核心顺式作用元件的鉴定

玉米纹枯病是玉米上重要的病害之一,前期通过高通量测序筛选到一个受纹枯病菌诱导表达的玉米基因LHT1,为了揭示该基因的调控机制,本研究克隆了该基因的启动子区域(P_(LHT1))并对其病原诱导核心元件进行了鉴定。结果表明,P_(LHT1)包含有4个激发子响应元件、3个GT-1元件、4个SA响应元件、3个ABA响应元件、1个生长素响应元件和1个GA响应元件。该启动子在多个组织器官中高水平表达,且在接种纹枯病菌菌株YWK196后,该启动子在4 h内就能够高效诱导表达报告基因。启动子截短分析发现,-1 416 bp至-1 087 bp区间的缺失使P_(LHT1)丧失了受纹枯病菌诱导的能力,对照Plant CARE的分析结果,该区段含有3个已知的病原菌诱导元件GT-1,将该区段内的3个GT-1进行单个缺失后,发现-1 416 bp至-1 087 bp区段受纹枯病菌诱导的活性减弱并未完全丧失;此外,将3个GT-1元件同时替换为GGGGGG后,-1 416 bp至-1 087 bp区域不再响应纹枯病菌的侵染,这些结果说明,这3个GT-1元件在P_(LHT1)响应纹枯病菌的侵染中协同发挥作用。     

大豆中疫霉诱导性GmDRRP基因启动子的克隆与功能分析

本研究根据大豆与疫霉互作的基因芯片数据,筛选了一个受疫霉诱导表达的大豆抗病相关基因(Gm DRRP,glycine max disease resistance response protein),并对其启动子响应疫霉侵染的功能进行了研究。序列分析表明该基因编码一个大豆抗病相关蛋白。分别用SA、Me JA、ABA、ETH和GA3五种激素处理后,发现该基因的表达受激素的抑制。克隆其转录起始位点上游1 590 bp的启动子区,生物信息学分析发现该区域包含多个已知与逆境响应相关的顺式元件。进一步将启动子构建在融合Gus报告基因的植物表达载体上,分别瞬时转化烟草和稳定转化大豆根毛,并检测了Gus报告基因的表达情况。结果表明,Gm DRRP启动子均能在两种体系中不同程度的受疫霉诱导,其表达模式为接种后0.5 h被快速诱导,并在2 h时显著提高。根据生物信息学对顺式元件的预测结果,对启动子进行了分段分析,获得了一个222 bp的小片段,其疫霉诱导表达能力是全长启动子的34%。以上结果表明大豆的Gm DRRP启动子能被疫霉快速诱导。     

烟粉虱内共生菌传毒相关groEL基因的克隆及其原核表达

 烟粉虱内共生菌groEL基因编码一种63kD的GroEL蛋白,利用一对特异性引物,通过PCR对长期培养在黄瓜上的烟粉虱体内groEL基因进行了扩增,序列测定表明其长度为1668bp,编码555个氨基酸,与GenBank中烟粉虱内共生菌groEL(AF130421)的核苷酸同源性为99.58%,仅7个核苷酸发生了变异,二者氨基酸序列同源性为99.28%,仅4个氨基酸有别。构建了一个原核表达载体,表达得到了76kD的融合蛋白     

水分胁迫下小麦TaWSI18基因的电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,从干旱胁迫的小麦叶片中分离出4条新的具有高度同源性的WSI18基因,即TaWSI18-1、TaWSI18-2、TaWSI18-3和TaWSI18-4(Gene Bank登陆号分别为:KP226849、KP226850、KP226851和KP226852);其开放阅读框均为678 bp,编码225个氨基酸。生物信息学分析表明,该类蛋白具有亲水性,存在多个磷酸化位点,无信号肽结构域及剪切位点,定位于细胞质中,无跨膜结构域;二级结构分析表明,该蛋白α螺旋和无规则卷曲的比例达到90%以上;同源性比较及聚类分析表明,小麦TaWSI18蛋白同无芒雀麦(Bromus inermis,BAN15016)WSI18蛋白和二穗短柄草(Brachypodium distachyon,XP 003569641)LEA3蛋白具有高度的同源性,相似性分别为94%和70%。小麦TaWSI18基因编码蛋白的氨基酸序列的N端存在与LEA蛋白的N端区域高度保守的序列。表明小麦TaWSI18蛋白的性质与LEA3蛋白的相似,说明了小麦的TaWSI18蛋白可能与LEA3蛋白存在相同或相似的功能,为进一步研究其在小麦水分胁迫下的功能奠定基础。     

海南省田间稻瘟病菌中AvrPiz-t基因位点变异

为评估在水稻育种中被广泛利用的广谱抗稻瘟病基因Piz-t的有效性,对不同年份分离自海南省陵水黎族自治县和三亚市水稻的273株田间稻瘟病菌株中的AvrPiz-t位点变异及其与菌株致病性的相关性进行系统研究。结果表明,海南省田间菌株中无毒基因AvrPiz-t位点的变异频率为0～100.00%,陵水黎族自治县菌株中的变异频率远远高于三亚市菌株。在菌株中共鉴定到3种AvrPiz-t位点变异类型,分别为基因位点完全缺失、DNA重复元件MGR583在基因位点启动子区-10 bp上游和编码区218 bp下游插入。所有AvrPiz-t位点变异的菌株对携带Piz-t抗病基因的单基因水稻系IRBL-11均表现出强的致病性。陵水黎族自治县菌株中AvrPiz-t位点的变异频率呈逐年增加趋势,2021年94株菌株中AvrPiz-t位点的变异频率为100.00%,其中51.06%的菌株变异是MGR583在启动子区-10 bp上游插入,表明DNA重复元件MGR583在AvrPiz-t位点插入是AvrPiz-t从无毒到有毒进化的重要机制之一。     

淡紫拟青霉γ-actin基因cDNA全长的克隆与序列分析

利用同源克隆的策略对淡紫拟青霉(Paecilomyces lilacinus)γ-actin基因进行克隆,获得了淡紫拟青霉γ-ac-tin基因cDNA全长。该基因cDNA的ORF长1128bp,编码375个氨基酸,具有actin基因的保守特征序列。由该基因推导的氨基酸序列与多个子囊菌的γ-actin蛋白序列相似性达98%以上。系统进化树显示其系统发育关系与传统的分类关系基本一致。     

禾谷镰孢菌γ-微管蛋白基因克隆及其与多菌灵抗药性关系分析

根据禾谷镰孢菌参考菌株NRRL31084(PH-1)的γ-微管蛋白基因核苷酸序列设计5对引物,采用PCR方法从禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)对多菌灵(MBC)的敏感菌株、室内诱导及田间多菌灵抗药性菌株中分段扩增测序,获得了γ-微管蛋白基因全序列.该基因全长1 868 bp,含有5个内元,编码一含493aa的多肽;与PH-1的γ-微管蛋白基因核苷酸序列同源性99%,存在10个差异核苷酸,与所编码的氨基酸序列同源性100%;与其它7种真菌的γ-微管蛋白基因所编码的氨基酸序列同源性为31%～72%.中国的2个敏感菌株和4个抗药菌株的γ-微管蛋白基因序列完全相同,认为多菌灵抗药性与该微管蛋白变异无关.     

耐草甘膦菜豆耐性分子学机理研究

用耐性菜豆根尖为材料，以λgt10为载体获得了4.8×105个重组噬菌体的cDNA文库。以植物EPSP合成酶基因保守序列合成二段探针，经噬菌体原位杂交筛选出了阳性克隆，并进行了酶切鉴定。测定 cDNA 序列长度为2024个核苷酸，其中编码长1569个核苷酸，共编码523个氨基酸和一个终止密码子，与已发表的其它植物成熟EPSP合成酶氨基酸序列相比具有很高的同源性（≥84.8%），但进入叶绿体运输肽的氨基酸同源性低。以耐性菜豆EPSP合成酶的cDNA序列为模板，用RT-PCR方法扩增感性菜豆EPSP合成酶cDNA片段，并克隆于pUC18质粒上，经测定序列并比较发现:感性菜豆EPSP合成酶cDNA核苷酸序列1737位碱基为G，而耐性的为C，从而表达出的513位氨基酸残基感性的为E，耐性的为Q，表明两种菜豆EPSP合成酶cDNA核苷酸序列一位点的差异是它们对草甘膦耐性不同的原因。     

华北大黑鳃金龟气味受体OrCo基因的克隆及序列分析

嗅觉受体OrCo(olfactory receptor coreceptor)在不同昆虫体内高度保守,克隆华北大黑鳃金龟[Holotrichiaoblita(Falderman)]OrCo基因可以为进一步探索受体在气味识别过程中所起的作用和功能提供基础。本研究利用RT-PCR和RACE方法,克隆获得华北大黑鳃金龟OrCo受体基因cDNA全长序列。将该基因命名为Hobl/Or-Co。序列分析结果显示,Hobl/OrCo全长共1 598bp,开放阅读框全长1 434bp,编码477个氨基酸,序列中有7个跨膜区和高度保守的C端区域。Hobl/OrCo基因的氨基酸序列与近缘种铅灰齿爪鳃金龟嗅觉受体的同源性高达95.39%,与已经报道的其他昆虫的嗅觉受体同源性在76%以上,特别是在C端几乎完全一致。     

禾谷镰孢菌γ-微管蛋白基因克隆及其与多菌灵抗药性关系分析

 根据禾谷镰孢菌参考菌株NRRL31084(PH-1)的γ-微管蛋白基因核苷酸序列设计5对引物,采用PCR方法从禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)对多菌灵(MBC)的敏感菌株、室内诱导及田间多菌灵抗药性菌株中分段扩增测序,获得了γ-微管蛋白基因全序列。该基因全长1 868bp,含有5个内元,编码一含493aa的多肽;与PH 1的γ-微管蛋白基因核苷酸序列同源性99%,存在10个差异核苷酸,与所编码的氨基酸序列同源性100%;与其它7种真菌的γ-微管蛋白基因所编码的氨基酸序列同源性为31%~72%。中国的2个敏感菌株和4个抗药菌株的γ-微管蛋白基因序列完全相同,认为多菌灵抗药性与该微管蛋白变异无关。     

水稻条纹病毒山东济宁分离物RSV-SD-JN2分子变异分析

为从分子水平探讨强致病性水稻条纹病毒山东济宁分离物RSV-SD-JN2的变异及其致病性,采用RT-PCR技术,克隆RSV-SD-JN2的RNA3、RNA4区段cDNA。结果显示,RSV-SD-JN2的RNA3和RNA4核苷酸序列长度分别为2487、2157bp;RNA3中,NS3基因长为636bp,基因间隔区(IR)为725bp,CP基因为969bp;RNA4中,SP基因长为537bp,基因间隔区(IR)为654bp,NSvc4基因为861bp。不同时期、不同区域和不同致病性的RSV分离物的序列比较发现,RNA3、RNA4序列5′和3′末端非编码区具有高度保守性,仅存在个别碱基的差异;基因编码区保守性较高,核苷酸和氨基酸序列同源性分别在93%和97%以上,且大部分碱基变异为无意义变异;基因间隔区(IR)易于变异。RSV的分子变异与其地理分布具有密切的关系。RNA4的IR的变异导致RNA二级结构——发夹结构的稳定性提高是病毒致病性增强的重要原因。     

菜豆黄花叶病毒中国和叙利亚蚕豆分离物外壳蛋白的序列分析

 病毒病是影响云南省蚕豆生产的重要病害。对采集的蚕豆病毒病标样进行了组织印迹法检测,表明菜豆黄花叶病毒(BYMV)是最主要的病原。据此,以BYMV基因的保守序列设计了一对特异性引物,用BYMV的5个中国云南蚕豆分离物和1个叙利亚蚕豆分离物侵染的蚕豆叶片总RNA为模板,RT-PCR扩增获得了长度为907bp的目标片段。序列分析显示,此片段中包含822bp的外壳蛋白序列。6个分离物间的外壳蛋白核苷酸和推导编码蛋白质的氨基酸序列的同源性分别为86.4%~100.0%和96.7%~100.0%。与GenBank登录的34个具有完整外壳蛋白序列的BYMV分离物进行同源性和系统进化树分析的结果表明,6个分离物在核苷酸和氨基酸水平上与其它分离物的同源性分别为79.1%~97.9%和83.5%~98.5%,BYMV中国蚕豆分离物与日本蚕豆分离物同源性最高。外壳蛋白基因的序列特征揭示,在BYMV中的蚜传相关基序为NAG。     

饲喂法RNAi介导的HvCHS1基因沉默抑制茄二十八星瓢虫的存活和发育

几丁质的合成与降解之间的平衡关系影响着昆虫的生长发育,而几丁质合成酶1(chitin synthase 1,CHS1)是昆虫几丁质合成过程中的关键酶之一。本研究旨在使用饲喂法RNAi(RNAinterference)探究CHS1对茄二十八星瓢虫Henosepilachnavigintioctopunctata存活和发育的影响。基于从茄二十八星瓢虫基因组数据中获得的Hv CHS1序列,通过生物信息学方法分析其理化性质及与其他昆虫之间的同源性;运用RT-qPCR技术分析该基因的时空表达特性;通过饲喂体外合成和菌液表达的dsRNAs对茄二十八星瓢虫进行RNAi,统计死亡率、化蛹率,并通过苏木精-伊红（H&E）染色观察Hv CHS1基因干扰后的表皮变化。Hv CHS1的开放阅读框为4680 bp,编码1559个氨基酸残基,相对分子质量为177.5 kDa。Hv CHS1在表皮中的表达水平高于其他组织。此外,通过摄食体外合成的ds Hv CHS1导致茄二十八星瓢虫存活率和化蛹率显著下降,存在明显的剂量依赖效应,摄食50 ng/μL、250 ng/μL和500 ng/μL ds HvCHS...     

赤拟谷盗β1-微管蛋白cDNA基因的克隆及序列分析

本研究利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术对赤拟谷盗Tribolium casta-neum体内β1-微管蛋白(β1-tubulin)基因进行了克隆,获得的基因(EU555191)全长为1573bp,包含1344bp的完整开放阅读框(ORF)。根据该基因推导出447个氨基酸序列,理论分子量约为50KD,等电点为4.68,该序列含有2个氨基酸保守区:NNWAKGHY和RKAFLHWYTGEGMDEMEFTE,并且在该基因的5’端启动子调控区发现TATA-box保守基因序列。系统发育关系研究表明:本研究扩增出的基因与其它昆虫β-tubulin基因序列有较高的同源性,达90%左右。     

玉米黑粉菌cyp51基因上游调控区克隆及生物信息学分析

为探明玉米黑粉菌cyp51基因的表达调控机制,根据玉米黑粉菌cyp51基因cDNA的5'-序列,采用染色体步移技术,获得其5'-上游调控区序列,总长为490bp.利用NNPP分析软件预测转录起始位点,并采用TFSEARCH 1.3软件分析转录因子结合位点.结果显示:转录起始位点位于上游134bp处;上游调控区不仅包含启动子的核心结构序列TATA盒(分别位于-30、-58、-318和-348 bp处)和CAAT盒(分别位于-150、-161和-191 bp处),亦包含多个转录因子结合位点,如AP-4、GATA-1、CdxA、Dfd和Oct-1等;在上游调控序列中嘌呤含量高,而且从-222 bp处开始存在4个连续高嘌呤含量的热激转录因子特异性结合位点(HSE).     

一个马铃薯X病毒分离物的外壳蛋白基因序列分析与株系鉴定

对山东省侵染马铃薯的一个马铃薯X病毒(PVX)分离物PVX—SD1的外壳蛋白(CP)基因进行了克隆和序列分析。以提纯的病毒RNA为模板，应用RT-PCR扩增目的基因，通过常规的基因克隆法将扩增的CP基因导入pUC19载体，测序。结果表明，PVX—SD1的CP基因长719bp，可编码248个氨基酸；与Gen—Bank中报道的15个有代表性的株系或分离物相比较，核苷酸同源性在80．1％-99．7％，氨基酸同源性在89．8％-100％；与欧洲株系UK3仅1个核苷酸不同，同源性为99．7％，氨基酸同源性达100％，表明它们可能为同一株系，属于X^3组．     

河南省小麦全蚀病菌的分离及变种类型鉴定

 从河南省10个地市采集的小麦病根样品中分离得到82株病原分离株, 通过形态特征观察、回接致病性测定、以及分子生物学的方法对所分离菌株进行鉴定。其中47个菌株菌丝分支处都形成典型的“∧”状;子囊壳埋生或半埋生, 子囊棍棒状, 子囊孢子线形, 稍弯曲, 无色, 具有5~10个分隔, 大小为68~94 μm×2~4 μm;对82个分离株rDNA-ITS区进行PCR扩增和序列测定, BLAST序列比对结果表明, 47株菌株与小麦全蚀病菌的ITS序列同源性达97%～99%, 据此确定47株菌株为小麦全蚀病菌。应用小麦全蚀病菌4个变种的特异性引物进行PCR扩增都得到禾顶囊壳小麦变种(870 bp)的特异性片段, 鉴定47株菌株均为禾顶囊壳小麦变种 (Gaeumannomyces graminis var.tritici)。     

两种水稻蛀茎害虫精氨酸激酶基因的克隆及序列分析

精氨酸激酶(AK, EC 2.7.3.3)是昆虫体内唯一的磷酸原激酶,参与能量代谢。为探究AK基因的作用,本文利用本实验室建立的cDNA文库及RACE技术,分别从两种重要的水稻蛀茎害虫稻蛀茎夜蛾Sesamia inferens和二化螟Chilo suppressalis中克隆获得了AK基因的cDNA全长序列,并对其序列特征进行分析。AK基因分别命名为SinAK(稻蛀茎夜蛾,GenBank登录号:MK559476)和CsuAK(二化螟,MK559475),开放阅读框(ORF)长为1 065 bp,编码355个氨基酸,预测蛋白质分子量为40.0 kDa,等电点为5.88。氨基酸序列分析结果显示SinAK、CsuAK基因编码的氨基酸序列具有AK典型的功能位点保守序列:底物识别域S~(62)G~(63)V~(64)-Y~(67)和酶活性中心序列CP(S/T)N(I/L)GT。氨基酸序列比对及系统进化关系分析表明,SinAK与甜菜夜蛾、草地贪夜蛾和斜纹夜蛾的同源性最高,达95%以上,而CsuAK与印度谷螟、亚洲玉米螟的进化关系较近,同源性在95%左右。SinAK、CsuAK与其他昆虫AK的氨基酸序列同源性也高于80%,而与部分脊椎动物起同样作用的肌酸激酶(CK)的同源性低于40%,说明AK基因的功能是高度保守的,且与脊椎动物CK同源性很低。本研究结果为进一步研究SinAK和CsuAK的功能以及开发以AK基因为靶标的、对高等动物安全的害虫防治新技术奠定基础。