转基因油菜筛查阳性质粒分子的研制及应用

【目的】转基因油菜是四大转基因作物之一,是中国转基因生物安全监管的重要对象,转基因检测为转基因安全监管提供技术支撑。转基因筛查是转基因检测的第一步,筛查靶标设置不合理会导致漏检部分转基因成分。建立转基因油菜筛查策略,并研制与筛查策略配套的阳性质粒分子,将为中国的转基因油菜安全监管提供强有力的技术支撑。【方法】通过收集数据库中登记的转基因油菜品种的外源基因元件信息,分析转基因油菜品种中常用的调控元件和标记基因,基于最大筛查覆盖率原则,确定转基因油菜的筛查靶标。通过检索数据库或查询专利,收集筛查元件的核苷酸序列。一个筛查元件通常有多个标准方法,查阅各筛查元件的检测标准,分析各标准中普通PCR引物对和实时荧光PCR引物/探针组合在筛查元件核苷酸序列中的位置,根据引物探针的结合位点,确定拟构建到质粒上的各筛查元件的核苷酸序列。人工合成各筛查元件和油菜内标基因的融合序列,克隆到常用质粒pUC18,构建阳性质粒分子。采用各筛查元件的普通PCR和实时荧光PCR方法,评估阳性质粒分子的适用性。【结果】建立了转基因油菜的筛查策略,通过检测CaMV 35S启动子、FMV 35S启动子、Bar、PAT、CP4-EPSPS、NPTⅡ、HPT、NOS终止子和PinⅡ终止子共9个基因元件,可实现已知信息转基因油菜品种的全覆盖。构建出聚合9个筛查元件和2个油菜内标基因HMG I/Y和CruA的转基因油菜筛查质粒分子pYCSC-1905。9个筛查元件和2个油菜内标基因的扩增效率均在90%—110%,证明质粒分子上的不同靶标序列没有相互干扰,影响PCR的扩增效率。质粒分子pYCSC-1905可用作9个筛查元件和2个油菜内标基因的通用阳性对照,适用于国家标准(GB/T和农业农村部公告)、出入境检验检疫行业标准(SN/T)和欧盟标准。【结论】提出的转基因油菜筛查策略涵盖9个基因元件,可实现从商业化到安全评价各阶段转基因油菜的筛查检测,显著降低转基因油菜的筛查漏检率。研制的配套质粒分子pYCSC-1905为转基因油菜筛查和各基因元件标准方法的应用提供了通用标准样品,保证检测机构间检测数据的准确性和可比性。     

油菜中转基因成分的筛查检测策略

旨在建立油菜中转基因成分的快速筛查方法,服务于农业转基因生物安全监管。根据转基因油菜常用转化遗传元件信息建立转基因油菜的筛查策略,并使用定性PCR法检测。结果表明,利用CaMV35S启动子、NOS终止子、bar基因、pat基因、CP4-epsps基因和NPT II基因6个靶标元件的组合,理论上可筛查92%的已知商业化转基因油菜转化事件。该方法的检测灵敏度达到1g/kg,可对油菜中的大多数转化事件进行快速、高灵敏度的筛查。     

四重PCR检测抗除草剂转基因油菜T45

【目的】建立多重PCR检测抗除草剂转基因油菜T45的方法,为其转基因检测提供技术支持。【方法】选择油菜内源参照基因CruA、外源基因P-CaMV 35S、T-CaMV 35S和pat作为四重PCR检测基因,特异性引物序列参照国家相关标准或文献,通过对多重PCR退火温度和引物浓度的优化、灵敏度测试及已知样品验证,建立抗除草剂转基因油菜T45多重PCR检测体系。【结果】多重PCR的适宜退火温度为58℃,适宜引物终浓度(μmol/L)配比CruA∶P-CaMV 35S∶T-CaMV35S∶pat为0.1∶0.2∶0.2∶0.2,方法灵敏度为0.01 ng/μL,所有已知样品的扩增条带与其分子特征显示的外源基因元件完全一致。【结论】建立的抗除草剂转基因油菜T45品系四重PCR检测方法可实现在一个反应体系中同时检测抗除草剂转基因油菜T45内源参照基因和多个外源基因成分,为转基因油菜T45提供了一种有效的检测手段。     

基于质粒分子的转cry1Aa基因棉花定量PCR方法的建立

【目的】转cry1Aa基因棉花南农6号为我国未经批准商业化种植的棉花品种。为监测其非法种植,解决阳性标准品不容易获得的问题,构建适合转cry1Aa基因棉花南农6号品系特异性检测的质粒分子pMD-NN6,以该质粒分子作为标准物质,建立相应的实时荧光定量PCR方法。【方法】根据南农6号转化体特异序列和棉花内标准基因acp1设计引物,采用重叠PCR方法构建质粒分子;以质粒分子作为标准物质,南农6号转化体特异序列为靶标,建立了南农6号棉花特异性定量检测方法。【结果】构建的质粒全长为3 148 bp,含有南农6号品系特异性序列和棉花acp1基因序列两个靶标片段的质粒分子,定量标准曲线斜率和扩增效率均符合要求,定量检测限为30拷贝。两个已知南农6号含量的混合样品(2.0%和0.5%)定量检测的准确度标准偏差均在±25%范围内,精确度相对标准差均≤25%。【结论】建立的PCR定量检测方法可以用于含有南农6号转基因棉花产品的品系特异性定量检测,所构建的标准质粒pMD-NN6可以代替其基因组DNA作为标准物质使用。     

玉米中转基因成分筛查策略

根据商业化转基因玉米外源基因元件信息,构建玉米转基因检测分子特征矩阵,并根据元件信息建立转基因玉米的筛查检测策略。结果表明:利用CaMV35S启动子、NOS终止子2个元件的组合,可完成对现有转基因玉米转化事件的筛查检测,检测灵敏度可达到1g/kg。该筛查方法可对玉米中的转基因成分进行快速、高灵敏度的筛查。     

转基因玉米NK603转化体/zSSIIb内标基因二重微滴数字PCR方法的建立及应用

【目的】批准进口的转基因玉米NK603是中国转基因生物安全监管的主要对象。转基因安全监管需要标准物质和标准检测方法,建立转基因玉米NK603的数字PCR(dPCR)方法将为转基因玉米NK603的定量检测和标准物质研制提供精准测量技术。【方法】采用人工合成技术构建标准质粒分子pUC57-NK603;将NK603转化体与不同的玉米内标基因引物/探针一一组合,遴选与NK603转化体特异性PCR具有相同扩增能力的玉米内标基因PCR方法;设置二重微滴数字PCR(ddPCR)的退火温度梯度和引物/探针浓度梯度,优化二重ddPCR的反应体系和反应条件;用梯度稀释的标准质粒溶液作模板,考察二重ddPCR的检测极限、定量极限和动力学范围;将转基因玉米NK603种子粉末和非转基因玉米种子粉末混合,配制质量分数分别为100%、10%和6%的盲样,考察二重ddPCR的定量准确性。【结果】用标准质粒分子pUC57-NK603作为二重ddPCR的质控对照,通过考察二重ddPCR反应热图的微滴信号强度、阳性微滴与阴性微滴分辨率、雨滴数量、NK603转化体与内标基因拷贝数比值测量值与预期值的一致性,确定将NK603转...     

桑花叶型萎缩病相关病毒的 SYBR Green I实时荧光定量 PCR 检测方法

【目的】建立桑花叶型萎缩病相关病毒（Mulberry Mosaic Dwarf associated Virus,MMDaV）的实 时荧光定量 PCR 检测方法。【方法】以 MMDaV 保守的外壳蛋白基因为靶基因,设计特异引物,构建外壳蛋白 基因序列的阳性质粒,建立阳性质粒的标准曲线,并对 MMDaV 特异引物的灵敏性和特异性进行检测,并使用 建立的 MMDaV 实时荧光定量 PCR 检测方法检测广东、广西、海南、重庆、陕西和江西 6 个省区的桑病叶样品。 【结果】构建的标准曲线具有良好的扩增效率（97.88%）,设计的特异引物可特异的检测到 MMDaV,最低的 质粒检测浓度为 8 copies/μL,是普通 PCR 灵敏度的 24 倍,并且 MMDaV 实时荧光定量 PCR 检测方法对 6 个 省区的桑病叶样品均有良好的检测结果,检测的 Cq 值在 9.69~26.17 之间。【结论】建立的 MMDaV 实时荧光 定量 PCR 检测方法具有高效率、特异性好和灵敏度高等特性,可被应用于寄主体内 MMDaV 的定量检测。     

大豆种子特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】从大豆中克隆得到β-伴球蛋白α亚基基因的启动子序列7αP,并对其进行功能分析。【方法】利用PCR技术从大豆基因组DNA中分离β-伴球蛋白α亚基基因启动子序列7αP,将其与GUS基因融合,构建种子特异性表达载体p7αP-GUS,通过根癌农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)NC89,对再生植株进行PCR、Southern blot检测和GUS组织化学分析。【结果】序列分析表明,7αP长度为1 382 bp,其中含有多种种子特异性启动子的序列元件,如RY重复序列元件、E-box、SEF1-motif、SEF4-motif(、CA)n、Dc3启动子结合因子和ACGT序列元件及一些诱导物应答元件。转基因植株的PCR和Southern blot结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,仅能在种子中检测到GUS活性,而在根、茎和叶等其他组织中均未检测到GUS活性。【结论】大豆β-伴球蛋白α亚基基因上游1 382 bp片段具有种子特异性启动子功能,7αP为种子特异性启动子。     

大豆豆荚特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】克隆大豆豆荚特异性启动子,并对其进行功能分析,为研究抗病虫基因在大豆荚中的特异性表达奠定基础。【方法】利用PCR技术克隆得到豆荚特异性启动子(Pod Specific Promoter,PSP)的核心序列,用PSP序列取代质粒pBI121中的CaMV 35S启动子,构建与GUS基因融合的豆荚特异性报告载体pPSP-GUS,通过农杆菌介导法转化烟草"NC89",对转基因植株进行分子生物学检测,将鉴定为阳性的植株经GUS组织化学染色,验证PSP片段的功能。【结果】所获得的豆荚特异性启动子PSP大小为1 270bp,与已报道序列的同源性为98%,具有多种典型的启动子表达调控元件,如A/T-rich core、CAATBOX、TATABOX、GATABOX等。将pPSP-GUS质粒转化烟草后,经PCR和Southern blot检测结果显示,成功获得了转基因阳性烟草植株。GUS活性检测结果显示,在转pPSPGUS质粒的烟草根和叶片中均未检测到GUS活性,在萼片中可检测到低水平的GUS活性;而在花荚中可检测到高水平的GUS活性,且明显高于转pBI121质粒的对照植株。【结论】克隆得到的豆荚特异性启动子PSP片段具有启动基因在豆荚中特异性表达的功能。     

一种用于鉴定18种转基因大豆转化体的多靶标质粒的构建与应用

本文拟构建一种可满足我国转基因大豆转化体鉴定需求的多靶标质粒(multiple target plasmid, MTP)分子。根据相应的国家农业检测标准,选定我国已经批准进口的14种独立转化体和尚未批准但具有重要应用前景的4种重要转化体,将这18种转化体的特征序列以及大豆内标准基因Lectin的检测序列合理排列后,接入pUC18质粒,构建一种多靶标质粒pDDID-1905。在插入序列之间,分布着多种位点单一的限制性内切酶识别序列,可用于后期对该质粒的修订和更新。对pDDID-1905质粒中包含的19种靶标序列进行聚合酶链式反应检测,以验证该质粒的实用性。结果显示,所有靶标序列均被成功扩增,其大小与预期一致。总之,本文构建的适用于18种转基因大豆转化体鉴定的阳性质粒分子pDDID-1905,是目前包含大豆转化体特征序列最多的多靶标质粒,其构建和应用将极大地简化烦琐的阳性物质准备工作。     

基于DNA条形码基因快速鉴定帕米尔高原南麓部分地区农田叶蝉

【目的】 研究更加便捷高效的鉴定技术,提高叶蝉鉴定的速率,为帕米尔高原南麓部分地区叶蝉的鉴定及防治提供基础数据。【方法】 利用DNA条形码技术,选择mtDNA COI、Cytb、ITS2基因,运用通用引物PCR扩增并直接测序,借助生物信息学分析软件对比分析目的基因序列的相似性,构建系统进化树,分析遗传进化关系,获取叶蝉DNA条形码。【结果】 获得了19条mtDNACO1、Cytb及ITS2基因序列,COI基因6条、Cytb基因7条、ITS2基因6条,可作为叶蝉的DNA条形码,包括其中1条COI新序列,5条Cytb和6条ITS2序列。【结论】 获得19条叶蝉的DNA条形码,实现了帕米尔高原南麓部分地区农田4种叶蝉的快速准确鉴定。     

小麦ZY96-3籽粒灌浆过程中籽粒发育相关基因的表达分析

【目的】 研究小麦ZY96-3籽粒在灌浆过程中与籽粒发育相关基因的表达模式,为了解基因调控籽粒灌浆的分子机制提供参考。【方法】 采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术,分析小麦ZY96-3籽粒灌浆期间6个与籽粒发育相关基因的表达动态。【结果】 从小麦ZY96-3开花后6个目标基因的表达模式均是先增后降,且都在花后7 d开始表达;与粒重相关基因TaTGW6在花后7 d表达量最高,与籽粒大小相关基因TaCYP78A5、蛋白质合成基因TaPBF-D和淀粉合成酶基因GBSSⅠ、SBE1、AGPase1都在花后15 d左右表达量达到最大;自花后19 d开始,各基因的表达量均显著下降。【结论】 与粒重相关基因TaTGW6主要在小麦ZY96-3籽粒灌浆初期起关键作用,而其余5个基因主要在籽粒灌浆中后期发挥功能。基因在小麦ZY96-3籽粒灌浆期间的表达模式。     

扁桃AcDHN1基因的克隆及原核表达分析

【目的】 克隆与分析扁桃脱水素基因,为研究脱水素基因在扁桃抗逆机制中发挥的功能提供参考。【方法】 以新疆栽培的扁桃品种‘纸皮’叶片为材料,通过PCR技术克隆扁桃AcDHN1基因并对该基因进行原核表达分析,构建原核表达载体,在大肠杆菌进行表达。【结果】 克隆得到了一个脱水素基因,命名为AcDHN1,GenBank登陆号为KT949395,该基因全长924 bp、编码308个氨基酸的多肽,为稳定的亲水性蛋白,属于Y₂K_n型脱水素,推测蛋白分子质量为32.4 kD,亚细胞定位于细胞核中。将该基因与原核表达载体连接构建重组质粒pET-AcDHN1,然后将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达。SDS-PAGE电泳结果表明,该蛋白分子量的大小约为52.7 kD,与预期长度一致。【结论】 对重组蛋白的诱导条件进行优化后结果显示,该基因在IPTG浓度0.1 mmol/L、诱导3 h表达量最佳。     

枣瘿蚊微卫星标记筛选及微卫星多态性分析

【目的】研究枣瘿蚊基因遗传变异程度,分析基因多态性。【方法】从枣瘿蚊部分基因组序列中搜索SSR并设计相应引物,挑选引物48对进行有效筛选。枣瘿蚊样本来自新疆阿拉尔市、昆玉市、且末县等地区,以枣瘿蚊DNA为模板进行PCR扩增,筛选特异性微卫星引物;通过琼脂糖凝胶电泳进行定性检测,再以毛细管电泳检测其多态性。【结果】有42对引物能扩增出条带,选择其中20对特异性较好的引物进行多态性分析。观测杂合度(Observed heterozygosity,Ho)、期望杂合度(Expected heterozygosity,He)和多态信息含量(PIC)平均值分别是0.358、0.649和0.635,其中18对引物PIC值＞0.5,具有较高的多态性。【结论】开发的微卫星标记多态性较高,可用于枣瘿蚊种群遗传多样性及遗传结构研究。     

盐生植物盐爪爪液泡膜钠氢反向运输载体基因(KfNHX1)遗传转化拟南芥的耐盐性鉴定

[目的]研究盐爪爪液泡膜Na+/H+反向运输载体KfNHX1(AY825250)基因的耐盐功能,为耐盐育种提供候选基因.[方法]采用农杆菌介导花序浸染的方法,将KfNHX1转入拟南芥中,结合基因组PCR和RT-PCR方法鉴定符合3:1分离比的转基因株系;利用在盐胁迫下的萌发率、根长和表型分析,结合原子吸收分光光度计法测...     

DNA条形码技术结合形态学特征鉴定中国一新纪录种-艾弗斯曼多眼蝶

[目的]利用DNA条形码技术与形态学相结合鉴定中国新纪录种艾弗斯曼多眼蝶Kirinia eversmanni,为其准确鉴定,以及开展该蝴蝶生物学、生态学研究提供参考.[方法]以艾弗斯曼多眼蝶成虫腹部为材料提取基因组DNA,线粒体细胞色素氧化酶I(Cytochrome Oxidase I,COI)基因作为通用引物进行PC...     

3种增效剂与3种烟碱类杀虫剂混配对棉蚜的增效作用

【目的】 分析棉蚜对传统烟碱类杀虫剂吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪的敏感性,研究青皮桔柚、有机硅、激健3种增效剂对棉蚜的增效作用。【方法】 采用浸叶法测,定3种增效剂与3种烟碱类杀虫剂混配后对棉蚜的生物活性及增效作用。【结果】 吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪对棉蚜24 h LC₅₀分别为11.878、24.452、12.110 μg/mL,吡虫啉和噻虫嗪相对毒力分别是啶虫脒的2.059和2.019倍。添加3种增效剂后,9种农药+增效剂组合对棉蚜的毒力均有显著提高,其中吡虫啉+青皮桔油、啶虫脒+有机硅、噻虫嗪+青皮桔油的组合增效作用最佳,对棉蚜24 h LC₅₀分别为0.328、1.987、0.704 μg/mL,增效比分别为36.213、12.306、17.202。【结论】 青皮桔柚、有机硅、激健3种增效剂在新疆棉区棉蚜绿色防控和农药减施增效技术可应用。     

一株番茄青枯病拮抗细菌JK19的鉴定及其抑菌活性检测

[目的]研究拮抗细菌JK19的分类学地位,检测其抑菌活性,分析其可能的活性成分.为脂肽提取和生防制剂的研制提供了理论依据.[方法]采用形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析方法,鉴定菌株;采用平板对峙法检测菌株对8种植物病原菌的拮抗作用;采用PCR扩增方法检测基因组中的脂肽类抗生素合成及促生作用相关的基因.[结...     

CRISPR-Cas9技术敲除甜瓜eIF4E基因表达载体的构建

【目的】构建甜瓜eIF4E基因的CRISPR-Cas9植物基因编辑系统的gRNA 表达载体。为研究eIF4E基因功能奠定基础。【方法】以新疆主栽甜瓜皇后为材料,在eIF4E基因的第一个外显子区设计gRNA引物,以载体pP1C.4为模板,扩增获得sgRNA克隆框,使用EcoR I、Xba I双酶切pP1C.4载体,利用DNA重组酶构建重组载体pP1C.4-eIF4E。【结果】经菌落PCR检测和测序,gRNA 已经成功连接到植物基因敲除载体pP1C.4。【结论】构建了植物基因敲除载体pP1C.4-eIF4E,pP1C.4-eIF4E能对eIF4E基因进行定向编辑。     

陆地棉细胞色素P450超家族基因GhCYP85 A2-1的克隆与功能分析

[目的]研究细胞色素P450超家族CYP85A亚家族基因在棉花株高发育中的生物学功能,为陆地棉株高分子育种提供理论依据和基因资源.[方法]采用同源克隆方法,从陆地棉中克隆CYP85A家族基因GhC-YP85A2-1,利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)诱导的基因沉默技术(Virus-in...