黏类小麦育性相关基因SSH文库的构建

为了深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制, 利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的cDNA文库。文库质量检测表明, 差减杂交效率较高, 质量较好。在不育和可育cDNA文库中随机挑选120个阳性克隆进行测序, 获得100余条高质量的表达序列标签(EST)。对序列进行BLAST比对及功能注释, 比较了不育和可育cDNA文库的基因表达谱, 发现在可育cDNA文库中参与能量代谢的基因出现频率较高, 在不育cDNA文库中检测到了与花发育调控相关的MADS-box转录因子、细胞凋亡相关的泛素结合酶及阻遏淀粉合成的腺苷二磷酸葡萄糖磷酸化酶等相关基因。这些基因很可能与育性相关。     

黑胫病菌诱导的烟草SSH文库构建及其分析

黑胫病是危害严重的世界性烟草主要病害之一,探究烟草对黑胫病的抗病机制,可以为该病的综合防治提供理论依据。本研究以烟草黑胫病抗性品种革新3号为材料,利用黑胫病0号生理小种诱导其水平抗性,分别在接种后0.5、1、3、6、10和16 d取样,通过抑制差减杂交技术(SSH)构建cDNA文库,获得了960个阳性克隆。利用反向Northern斑点杂交技术对其中240个阳性克隆进行杂交筛选,筛选出57个表达差异明显的基因,序列拼接后获得33条高质量EST,测序及其比对分析表明,革新3号对烟草黑胫病抗性相关基因主要涉及抗病防卫、光合作用、信号传导和能量代谢等方面。进一步基因功能分析显示,病程相关PR1b蛋白、半胱氨酸蛋白、延伸因子1-α、α-微管蛋白、细胞色素P450、精胺合成酶、水通道蛋白、过氧化物酶体膜蛋白、甘氨酸延伸因子等可能参与了烟草与黑胫病菌非亲和互作过程。     

富集小麦磷胁迫响应基因的cDNA差减文库构建和部分ESTs的功能鉴定

植物在形态学和生化代谢水平上对低磷胁迫逆境的响应,是特异表达基因在时空上精细协同作用的结果.以前期工作中鉴定的磷高效小麦品种石新828为材料.构建了富集不同低磷处理时间点特异表达基因的根系cDNA差减抑制杂交文库.获得的克隆总数为2 682个.对随机选取的文库克隆研究发现,克隆中插入的片段长度为250～750 bp.测序结果和功能比对发现,具有功能比对结果的克隆比例为70%,其中部分分别与小麦、大麦、水稻、玉米和拟南芥等植物种属高度同源,参与转录调控、蛋白质合成和代谢等多个生物学过程.该富集低磷胁迫响应基因文库为进一步鉴定小麦响应磷胁迫逆境的基因调控网络和克隆重要的磷高效相关基因奠定了坚实的基础.     

铝胁迫条件下小麦根系特异表达基因的研究

利用尼龙膜点阵杂交技术,由耐铝胁迫小麦品系OK91G106根系构建的cDNA差减杂交文库中,鉴定出29个铝胁迫特异诱导基因,包括20个已知生物学功能的基因和9个功能未知基因。这20个已知功能基因归属于植物体内细胞信号转导、活性氧清除、维持膜结构稳定、苹果酸分泌和细胞保护等等类别。表明在铝胁迫下,植株体内在短时间内发生了感受铝胁迫逆境信号并进行了信号转导,调控了植株对铝胁迫逆境响应的复杂分子生物学过程。Northern印迹对5个铝诱导基因转录本的检测结果与尼龙膜点阵技术获得的结果相一致。本研究鉴定出的铝诱导基因中含有1个苹果酸转运蛋白基因,表明苹果酸分泌量的增加可能是供试小麦响应和抵御铝胁迫逆境的重要机制之一。     

干旱胁迫下油菜消减文库的构建及分析

以抗旱能力强的油菜Holiday为材料,以干旱处理的样品为Tester,正常水分管理(对照)为Driver构建干旱诱导的甘蓝型油菜叶片正向抑制性消减杂交 (SSH)文库。随机挑选24个阳性克隆进行PCR验证,结果表明,其中23个含有插入片段,平均大小在750 bp左右。将96个阳性克隆测序,并拼接和去除冗余,获得重叠群4条,单拷贝序列82条,平均长度为542 bp。经BlastX程序比对蛋白数据库发现,11条EST没有找到同源性序列,75条有同源序列。KOBAS分析发现,28条EST被定位到67条代谢途径中,根据P值推测,光合中的碳固定、有氧呼吸的电子供体、氮代谢、乙醛酸和二羧酸代谢在植物干旱胁迫中发挥着极为重要的作用。这些EST涉及到的功能中所占比例最大的分别是细胞器(58.82%)、结合(30.77%)和新陈代谢过程(43.72%),表明甘蓝型油菜面对干旱胁迫时,细胞器组件上的功能发挥了重要的作用,结合基因和蛋白被激活,加强了新陈代谢。     

香蕉果实采后抑制差减文库的构建与鉴定

抑制差减杂交技术(suppression subtracfive hybridization,SSH),是抑制PCR与差减杂交技术相结合而产生的。其优点是在差减杂交过程中使不同丰度cDNA的拷贝数差异趋于均衡,因此不同丰度的差异表达基因都能得到有效克隆,能有效分离低丰度的差异表达基因,避免了表达序列标签分析中高丰度基因重复测序的缺点。因此SSH技术被应用于植物差异表达基因的分离。香蕉果实采后成熟过程中发生一系列复杂的生理变化,这些变化涉及到许多基因的表达。为了研究香蕉果实采后与采前在基因表达上的差异,我们首次采用抑制缩减文库的方法,以分离香蕉果实在采后表达的基因。以采后0h的香蕉果实cDNA为驱动子,对香蕉果实采后48h果实cDNA为待测子,进行抑制缩减杂交,抑制缩减杂交产物与pGEM—TEasy Vecter连接,转化E．coli DH5α,构建了抑制缩减文库。该文库共包含312个克隆,采用PCR方法对文库进行了重组子的鉴定,共有302个重组子。该文库的构建成功为深入研究香蕉果实采后基因的表达奠定了基础,为研究香蕉果实采后成熟的分子生物学机理提供了一个新的思路。     

小麦拔节期水分胁迫诱导SSH文库构建

干旱是导致作物减产的主要逆境因素,植物在遭受水分胁迫时,诱导与此相关的一些基因表达.利用抑制差减杂交技术(SSH)建立小麦拔节期水分胁迫的基因表达的cDNA文库,获得2 046条EST序列,DNAStar聚类分析后得到961个重叠群(Contig),经BLASTx同源比较和功能查寻,得到268个Uni-gene,分属1...     

细极链格孢菌蛋白激发子诱导棉苗基因表达差减文库的构建及EST分析

利用细极链格孢菌蛋白激发子粗提蛋白液诱导棉花苗期相关基因表达,以清水喷施为对照样本,进行抑制差减杂交,构建棉花苗期基因表达文库.结果显示,插入片段的大小主要集中在200～1000 bp.随机选取150个克隆进行菌液PCR检测与测序,并将所测序列与Gen-Bank dbEST库进行比对,共得到104个单一序列.其中,78个EST与其它物种已知基因部分区域的同源性为48.54%～100%,占总EST的75%;6条EST序列能在数据库中检索到同源性序列,但其功能尚不清楚,占5.77%;10个EST能在数据库中发现为推测蛋白,占9.6%;10个EST在GenBank中没有查到对应的同源序列,可能是新基因,占9.6%.同时,将所得到的104条EST序列在WEGO网站上进行功能分类,通过Gene ontology确定具体EST的分子功能.其中,在生物途径分类中,与生理途径和细胞过程相关的EST最多,分别为48个和45个;在细胞组份功能分类中,与细胞相关的EST最多,达到44个;在分子功能分类中,催化功能与分子绑定相关的EST数量最多,分别达到了30个和28个.由此可见,细极链格孢菌蛋白激发子诱导棉苗时涉及到植物的生理生化的多条途径,受到多个基因的调控,可能包括抗病与防御蛋白、信号传导蛋白、转录因子、能量代谢相关蛋白、抗逆相关蛋白、细胞保护机制蛋白、功能未知及其它蛋白等相关蛋白.     

抑制性差减杂交(SSH)技术在分离植物差异表达基因中的应用

抑制性差减杂交技术（SSH）是基于抑制PCR作用的cDNA差减杂交，是在转录水平上研究差异基因表达的技术。该技术在一个循环过程中完成差异表达基因丰度的均等化及目标群体和对照群体中相同基因的去除，从而实现差异表达基因的高度富集。一个典型的SSH过程，可在一个差减杂交过程中将稀有基因序列富集上千倍。本文通过详细分析该技术在植物差异表达基因分离中的应用发现：SSH技术主要用于分离组织特异性表达和诱导型表达的基因。首先，SSH技术广泛应用在分离植物发育过程中不同发育阶段和不同组织器官中的组织特异性表达的基因，为揭示植物生长发育过程的分子机理提供了有效手段；另外，在不同植物中，该技术被大量应用于分离各种生物及非生物胁迫条件下诱导表达的抗性相关基因，可以揭示植物抗逆的分子机理。目前，SSH技术己开始应用于分离与次生代谢产物合成相关的基因。SSH技术是分离植物差异表达基因，揭示植物复杂生命现象分子机理的有效方法，将在植物差异表达基因研究中得到更广泛的应用。     

小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱分析

利用抑制差减杂交技术,分别构建小麦幼苗在水分胁迫1 h、6 h、12 h、24 h和48 h条件下的cDNA文库,得到6 733条EST序列。通过对这些序列的组装、比对、注释和分类,初步构建了小麦不同水分胁迫条件下的应答基因表达谱,发现水分胁迫应答基因表达的时间特性及4种表达模式。在648个已知功能注释的uni-gene中,6.17%属转录因子类基因,2.16%为蛋白磷酸酶类基因,4.01%是蛋白激酶类基因,19.90%为避免损伤和修复蛋白类基因,2.0%为大分子保护因子类基因,9.11%为膜蛋白类基因,这些基因可能是抗旱相关的重要基因。     

干旱胁迫下棉花SSH文库构建及其抗旱相关基因分析

以耐旱自交系邯郸177为材料,利用抑制性差减杂交技术(SSH),构建棉花苗期叶片的正向差减文库。挑取300个阳性克隆进行PCR验证,并对验证后的单克隆进行测序和分析,共获得284个有效序列。聚类后得到202条uniESTs序列,其中174条singlets,28条contigs。经过BlastN分析,156个unigene可以在GenBank中找到同源序列,46个unigene未能找到同源匹配。经BlastX分析,40个unigene与未知功能蛋白或假定蛋白有较高相似性,116条unigene与已知功能蛋白有较高同源性。用KOBAS系统将33个unigene定位到55个Pathways中,其中P值小于0.5的Pathway有23条。初步分析发现, 丙酮酸盐代谢(pyruvate metabolism)途径、乙醛酸和二羧酸代谢(glyoxylate and dicarboxylate metabolism)途径与棉花抗旱相关性较大。这些unigene基因涉及信号传导、能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、光合作用及膜运输等代谢过程。发现了苹果酸合成酶基因(Ms1, 001_B03; Ms2, 003_E04)、苹果酸脱氢酶基因(Md1, 001_C12; Md2, 002_F01);NAC(001_C08)、锌指蛋白(zfp, 003_C06)、BZR1/BES1(003_G04)等转录调节因子,以及翻译控制肿瘤蛋白基因(TCTP,002_C04)等耐旱相关基因。     

小金海棠抑制性消减cDNA文库的构建及文库质量分析

构建小金海棠抑制性消减文库,为进一步大量筛选、克隆苹果铁高效基因、果树转基因工程奠定基础。试验是在提取水培条件下小金海棠缺铁(EDTA-Fe2＋,4μmol/L)和正常供铁(EDTA-Fe2＋,40 μmol/L)的根的总RNA,经过LD-PCR扩增双链cDNA后,利用抑制性消减杂交(SSH)方法,通过两轮杂交和两次抑制性PCR,构建了小金海棠缺铁条件下包含1200个独立克隆的消减cDNA文库。用菌落PCR检测,结果显示插入片段大小范围在300~800bp之间,提取质粒进行PCR和质粒RsaⅠ酶切同样也得到一致性的结果。     

杉木木质化过程特异表达基因文库的构建与分析

研究木质部木质化过程及其生物学特性对于了解木本植物水分和矿物质的吸收及运输机制、木材形成的遗传控制、改良材性及提高木材生长量具有十分重要的意义。为了获得杉木木质化过程中特异表达的基因,本研究利用抑制差减杂交技术,以杉木突变体独干杉无性系为测试方(Tester),正常的句容0号无性系为驱动方(Driver),构建了正向和反向两个差减文库,分别获得了618和409个克隆。利用通用引物T7和SP6进行PCR及EcoRⅠ酶切鉴定文库重组子,结果证明所构建的文库符合要求,具有代表性。该文库的成功构建为获得杉木木质化过程中特异表达的基因及深入了解木本植物木质化的机理奠定了基础。     

不同年龄三七根皂甙合成相关基因的差减cDNA文库构建

本研究以三七3年生根和1年生根为材料,利用抑制消减杂交技术构建三七根在不同年龄阶段皂甙合成相关基因的差减cDNA文库,正向文库(3年生文库)和反向文库(1年生文库)分别包括2000个和500个cDNA克隆,重组率在95%以上;外源片段的长度分布在200～900bp,平均片段长度约500bp;差减效率检测表明:消减前后基因的拷贝数相差32000倍,差异表达的基因得到了充分的富集。结果表明所构建的cDNA文库符合SSH文库的质量标准,能够满足下一步的实验要求,为研究差异表达基因,探讨皂甙生物合成的分子机理,提高三七皂甙产量产量和质量奠定基础。     

干旱胁迫下斑茅消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)叶片组织的cDNA为Tester，正常生长条件下斑茅叶片组织cDNA为Driver，利用抑制性消减杂交技术（Suppression Subtractive Hybridization, SSH）构建斑茅干旱胁迫消减文库。文库克隆总量约为30 000个，克隆重组率为99.2%；随机从文库中挑取3500个克隆分析表明，插入片断长度主要集中在200~1 000 bp之间，500 bp以上的有463个克隆，500 bp以下的有3 037个克隆，平均长度约450 bp; 通过随机对16个文库阳性克隆的测序及分析，3个克隆与ATP-NAD kinase、Aldo/keto reductase和锌指蛋白高度同源，3个克隆没有同源性，10个与逆境相关，是功能未知的EST。选择编号为EL0149和EL0145两个克隆进行Northern杂交验证，结果表明EL0149克隆为干旱胁迫上调表达的EST序列，而EL0145在正常供水和干旱条件下均无明显的的杂交信号。说明本研究克隆的SSH文库质量较高，可以进一步利用SSH文库结合芯片表达谱分析解析作物水分胁迫下的相关抗旱基因网络。