亚洲棉石系亚1号耐旱相关基因SSH文库的构建及其分析

通过抑制消减杂交技术成功地构建了亚洲棉石系亚1号耐旱相关基因cDNA文库。通过蓝白斑筛选、菌落PCR及生物信息学等分子生物学手段分析和检验了库的质量,最终筛选出阳性克隆392个。通过EST测序得到265个单一序列,其中41个为重叠群,224个为单拷贝。生物信息学分析结果表明,该文库含有大量与耐旱相关的基因,并且涉及植物生理中多种代谢途径。     

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。     

高粱抗蚜基因分子标记的建立

采用BSA法,应用RAPD技术筛选500个随机引物,共扩增出1614条DNA谱带,其中有OPA-01、OPP-09、OPP-14、OPH-19、OPN-08、OPN-07、OPN-20、OPY-14、OPS-20、OPJ-06 十个引物在抗感池间扩增出了多态性谱带.分析表明,132株后代中,OPN-07727有4株重组,OPN-08373有8株重组,OPY-14600有12株重组,重组率为3.0%、6.1%和9.1%,换算为图距单     

黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的构建

 采用抑制差减杂交技术,构建了陆地棉抗病品种冀棉20经黄萎病菌诱导8 h、12 h、24 h、48 h后的混合SSH文库,文库共包含800个阳性克隆。对质粒的酶切和巢式PCR结果表明,插入片段大小平均为400 bp。随机挑选20个阳性克隆进行测序,利用BLASTn和BLASTx进行序列相似性分析,发现20条EST都可以找到功能已知的同源序列,其中在BLASTn比较结果中,功能已知的有12条,占全部EST的60%;BLASTx的比较结果中有14条功能已知,占全部EST的70%。这些同源序列涉及到10种与抗病防御相关的基因,包括丝氨酸/苏氨酸激酶、谷胱甘肽-S-转移酶、乙醇脱氢酶、细胞色素P450、ACC氧化酶等。将这些序列与GenBank dbEST库进行比对,发现75%的EST都可以找到同源性较高的序列,它们都来自于植物在生物与非生物胁迫条件下特异表达的cDNA文库,这些胁迫包括病原菌诱导、低温处理、紫外线照射、热激处理、盐处理、氧胁迫、水杨酸诱导等。     

甘蓝型油菜种子不同发育时期SSH文库的构建

利用抑制差减杂交技术构建了20 d和35 d甘蓝型油菜湘油15发育种子特异表达基因的SSH文库。随机挑取单菌落进行PCR表明,文库质量较好。在20 d和35 d SSH文库中随机挑选489个阳性克隆进行测序,获得452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20 d和35 d SSH文库的基因表达谱,发现在20 d SSH库中参与糖代谢的基因出现频率较高,而在35 d SSH库中与脂肪酸储存有关的油体蛋白家族、与脂肪酸转运有关的柠檬酸合酶、与脂肪酸合成有关的酰基载体蛋白去饱和酶等,参与油脂代谢相关基因出现频率较高。该结果对进一步研究油菜脂肪酸代谢调控的分子机制打下了基础。     

芝麻全长cDNA文库的构建及序列分析

本研究采用Gateway建库技术构建了中国芝麻主栽品种豫芝11号的植株生长发育过程中不同组织的全长cDNA文库(SiFcDNA)。该全长cDNA文库容为5.6×106,文库滴度为1.12×106 cfu/mL。部分克隆检测显示,文库cDNA片段长度集中于1.0~3.0 kb,重组率为96.88%,全长cDNA比例为88%。随机挑取1152个单克隆进行5'端EST测序,共获高质量有效EST序列1088条,拼接得到单一基因序列867条,其中46条单一基因在NCBI数据库中没有查到相应的同源序列,可能为芝麻生长发育过程特有的新基因;所获单一基因序列被划分为26个GO功能亚类。此外,从获得的Unigene序列中挖掘出了173个SSR,分布频率为4.78 kb/SSR;AG/CT类型SSR出现次数最多,占总SSR的19.08%。高质量全长SiFcDNA文库的构建为深入开展芝麻功能基因组学研究奠定基础。     

抗蚜转基因棉花的研究

用雪花莲凝集素(GNA)基因及有潜在抗蚜作用的尾穗苋凝集素(ACA)基因构建了韧皮部特异表达的单基因(pBCACA和pBdePACA)及双抗蚜基因植物表达载体(PBACG)。含有这些表达载体的农杆菌转化子已供合作单位开展棉花的转化，同时我们正在用转基因烟草研究这些基因组合的抗蚜效果。用含pBCACA或pBdEP—ACA的农杆菌转化了冀合321等棉花品种，     

转人工合成中国水仙凝集素基因(sNTL)小麦的获得及其抗麦长管蚜效果分析

为了丰富可利用的植物凝集素基因,获得具有较高抗蚜水平的小麦新种质,采用"Gene Shuffling"策略人工合成中国水仙凝集素基因(s NTL),并转化小麦以分析其抗蚜效果。结果表明:根据小麦遗传密码偏好性人工合成了植物凝集素s NTL基因,并构建了s NTL表达载体;用基因枪转化小麦品种中优9507和丰优6号的幼胚愈伤组织,经PPT筛选和分化后,获得T0植株,对T0植株进行PCR筛选而获得阳性植株28株。并经过连续PCR检测,表明s NTL基因已经初步与小麦基因组进行整合并且能够稳定表达。对T2转基因株系进行室内离体叶片抗虫效果分析,结果表明,转s NTL株系使蚜虫致死率达到53.1%~59.4%,其中转基因株系zy9-4的蚜虫致死率最高,比其对照品种中优9507高24.8%,同时其蚜虫增长率最小为22.1%,比对照品种中优9507低了约49.6%;转基因株系fy4-2使蚜虫致死率比对照(丰优6号)高约14.1%,而其蚜虫增长率比对照降低达到33.4%。对T3转基因株系田间鉴定结果显示,同对照中优9507相比,zy9-4、zy9-8单分蘖蚜虫发生量分别降低51.4%,45.1%,达到显著或极显著水平;fy4-2、fy4-4与对照丰优6号相比,单分蘖蚜虫发生量降低水平分别为58.7%,76.9%。综合室内与田间抗虫鉴定结果证明,利用人工合成的s NTL基因可以有效地提高小麦的抗蚜性。     

热胁迫下茄子叶片cDNA-SSH文库的构建及其相关基因分析

通过获得热胁迫下茄子热应激表达功能基因,可为创制茄子耐热性品种提供研究基础。笔者采用抑制性消减杂交的方法构建了茄子耐热品系896 的热胁迫基因上调表达文库,并对文库的部分序列进行了实时荧光定量PCR表达验证分析。构建文库信息分析表明,茄子受热胁迫后大量因子参与到代谢过程的调控中,主要参与糖类、脂类、能量及氨基酸代谢途径,体内的激素调控表现为生长抑制调控。获得文库中编码小分子热激蛋白的YP16,编码碳酸酐酶的YP61 以及编码钙依赖蛋白激酶的YP248 在茄子叶片受热胁迫后均上调表达。     

黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的EST分析

对已构建的黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种冀棉20SSH文库的800个阳性克隆进行了检测和筛选,将插入片段大于400bp的克隆测序,获得非重复克隆的EST序列203条。通过同源比对和序列相似性分析,共有170条ESTs与已知基因同源。将获得的ESTs按比对推测的功能进行分类,主要包括代谢、防御、胁迫、信号转导、核糖体蛋白、细胞结构、细胞发育、能量、渗透调节以及蛋白质合成与分解等10类。功能未知的ESTs也占有不小比例,达16.26%。共发现66条与抗病相关的ESTs,约占全部ESTs的33%。这些与抗病相关的同源序列涉及到与防御、次生代谢、胁迫及信号转导有关的基因,表明当黄萎病菌侵染棉花后,植物体内发生了一系列的反应,抗黄萎病是一个多途径作用的复杂过程。     

小麦大粒突变体的SSH文库构建及分析

为了获得控制小麦籽粒大小的相关基因,本研究以小麦大粒突变体8008和烟农15为材料,利用抑制消减杂交技术,构建抑制消减cDNA文库。在双向库中随机挑取20个阳性克隆进行测序,共获得24条EST序列。在GenBank数据库中进行Blast比对和功能分析,12条EST与已知功能基因高度同源,主要包括光合作用相关基因、物质代谢相关基因、RNA功能相关基因等;5条EST序列与未知功能的禾本科作物cDNA片段高度同源,7条EST未能找到同源性匹配。     

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。     

陆地棉开花后20d纤维抑制性消减文库的构建及分析

本研究以高比强度纤维材料0-153和转基因抗虫棉sGK9708为亲本构建的高代重组自交系群体(F6:9)中选育出的高比强度纤维品系(69307)作为材料,利用抑制性消减杂交技术,以15DPA纤维为driver、20DPA纤维为tester,成功构建出陆地棉开花后20d纤维的cDNA消减文库。通过蓝白斑筛选、菌落PCR及反向Northern技术最终筛选出差异表达的阳性克隆340个。通过对阳性克隆测序及序列分析,共得到115个单一序列,其中35个重叠群,80个单拷贝。利用Blast2GO等对差异表达基因进行生物信息学分析,结果表明这些差异表达基因广泛参与糖类、脂类、氨基酸等物质的代谢,以及纤维素生物合成、细胞壁合成与修饰、氧化还原、细胞信号转导等生物学过程。     

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。     

盐胁迫下陆地棉耐盐品种根系的抑制消减文库构建

 采用抑制消减(SSH)杂交技术构建了陆地棉耐盐品种中棉所35在盐(0.4%NaCl)胁迫后1 d、3 d、5 d和7 d的混合SSH文库。文库质量检测表明,差减杂交效率较高,质量较好。随机挑选200个阳性克隆进行测序,获得160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,其中有62条unigene 未获得同源性匹配, 42条与未知功能的序列同源性较高;其余56条功能已知的unigene中,与抗逆直接相关的基因有14个,占8.8%,参与新陈代谢及信号转导的基因有11条和10条, 分别占6.9%和6.3%,参与转录调控的基因8条,占5.0%。最后,对这些基因在盐胁迫中的作用进行了注释与讨论。