基因表达系列分析技术及其在植物抗病性研究中的应用

基因表达系列分析(SAGE)技术不仅能够全面地分析特定组织或细胞内表达的基因，还可以比较不同组织在不同时间、空间条件下基因表达的差异，从而发现新基因。SAGE技术在植物抗病性研究中的应用近几年发展很快。综述介绍了SAGE技术的原理、特点、实验方案、技术发展与演变。     

全基因组测序(WGS)在畜禽群体进化和功能基因挖掘中的应用

全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)是指通过高通量测序技术对物种个体或群体的基因组进行测序,并通过生物信息学技术对序列特征进行分析,以在全基因组水平探究物种的进化规律和筛选功能基因,主要包括从头测序(de novo)和重测序(re-sequencing).WGS具有信息全面、精确、高效等优点,尤其能对未知基因和未知结构变异进行高效探索,随着高通量测序技术的发展,WGS成本快速降低,使其迅速超越传统策略,成为当前群体进化分析和功能基因挖掘的最主要研究策略,并在畜禽中得到广泛应用.目前已经对鸡(Gallus gallus)、猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)、绵羊(Ovis aries)、山羊(Caprahircus)、马(Equus caballus)、鸭(Anas platyrhynchos)和狗(Canis lupus)等畜禽进行了大量WGS研究,探究了畜禽进化规律,并挖掘出许多关键功能基因.此外,WGS在未来畜禽泛基因组的构建和全基因组选择育种中也将有广泛的应用.本文主要对WGS的特征和发展进行了介绍,概述和讨论了其在畜禽群体进化和功能基因挖掘中的应用,并简述了其关键要点和应用前景,以期为WGS在畜禽中得到进一步的应用提供理论参考.     

自回归模型AR(P)在模拟年径流系列中的应用

在水资源规划和水利工程设计工作中,经常应用水文资料来计算某一水文站的某一水文要素的均值和各种保证率下的特征值。但当资料系列年限不充分长时,其代表性无法满足设计的要求,所推算的平均值和各特征值易出现较大误差。只有当资料系列年限相当长时,计算出的平均值和各特征值才具有代表性。为此,应用自回归模型AR(P),对有限的实测年径流系列进行模拟,计算出较长的年径流系列,克服了常用方法的弊端,进而满足了水资源规划和水利工程设计中的需要。     

鲨烯环氧酶基因(SQEs)的克隆及其在温度胁迫下与枇杷悬浮培养细胞中熊果酸(UA)含量的相关性

熊果酸(ursolic acid,UA)是枇杷(Eriobotrya japonica L.)中重要的生物活性成份,鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SQE)是UA等五环三帖生物合成途径中的限速酶之一。为了克隆SQEs基因,寻找枇杷细胞悬浮培养获取UA合适的胁迫温度,建立此胁迫温度下SQEs的差异表达及其与UA含量的联系,本研究以枇杷悬浮培养细胞为材料,在对数生长期中后期设置低温15℃和高温35℃处理,研究收获时(12 d)细胞生长与目标产物UA的相互关系。同时,采用同源克隆方法分离SQEs,研究15℃处理中,两个枇杷鲨烯环氧酶基因(ej SQE1和ej SQE2)的差异性表达。结果表明,ej SQE1(Gen Bank登录号:JQ294053.2)与ej SQE2(Gen Bank登录号:JQ294054.2)氨基酸序列的相似度为69.89%,序列的两末端差异最大;15℃下,距离收获48 h的处理中UA总含量最高;ej SQE1和ej SQE2的表达量均出现峰值。ej SQE1和ej SQE2的表达量均出现峰值。15℃下,距离收获24 h的处理,两者表达量显著下降(P<0.05);距离收获长于24 h的处理,枇杷悬浮细胞中ej SQE1和ej SQE2两个基因的表达量之和以及ej SQE2基因与UA的含量呈现出显著正相关(P<0.05)。本研究获得了SQEs基因序列及胁迫温度下的表达特征,为枇杷细胞悬浮培养UA调控机制的研究提供基因源及参考资料。     

崂山奶山羊骨桥蛋白基因(OPN)部分片段多态性及其与生产性状的关联分析

骨桥蛋白(osteopontin,OPN)是一种分泌型糖基化磷蛋白,在介导骨组织细胞与骨基质的连接过程中发挥重要作用.为了加快奶山羊的遗传进展,为奶山羊生产性状的标记辅助选择提供理论依据,本研究利用DNA混合池技术和高分辨率熔解曲线分析技术,检测了崂山奶山羊(Capra hircus)泌乳母羊的OPN基因多态性,并采用最小二乘方法分析其与泌乳和生长性状之间的关联效应.在所有174只样本中共检测到2个SNPs,即位于第5内含子I355位点的C/T(以C/r表示)和第7外显子E341位点的C/T(以M/N表示),其多态信息含量(PIC)分别为0.2773和0.3267,其等位基因和基因型频率在育种场(F)和育种户(P)群体中的分布不均衡,I355位点的P群体偏离Hardy-Weinberg平衡状态(P＜0.05),其他均处于平衡状态(P＞0.05).在与泌乳性状的关联分析中,P群体除电导性状以外的所有性状表型值均极显著(P＜0.01)高于F群体;I355位点上,CC基因型个体的脂肪含量显著(P＜0.05)高于CT和TT基因型个体,灰分和冰点性状显著(P＜0.05)高于CT基因型个体；E341位点上,等位基因N为非脂肪物、乳糖率、乳密度、乳蛋白率、冰点以及灰分6个性状的有利等位基因,所有性状差异均不显著(P＞0.05).在与生长性状的关联分析中,F群体的体重和体长均极显著(P＜0.01)高于P群体；P群体的尻宽和尻长极显著(P＜0.01)高于F群体;I355位点上,TT基因型个体的体重极显著(P＜0.01)大于CC基因型个体；E341位点上,等位基因M为体高和胸围的有利等位基因,MM和MN基因型个体的体重和尻宽极显著(P＜0.01)高于NN基因型个体,MM基因型个体的体长极显著(P＜0.01)高于NN基因型个体,MM基因型个体的体高、胸围显著(P＜0.05)高于NN基因型个体.本研究发现OPN基因突变位点I355与乳中脂肪和碳水化合物的含量相关,突变位点E341与奶山羊的生长发育性状有显著的关联效应,可以作为奶山羊部分生产性状的分子遗传标记.     

缺刻缘绿藻ω3脂肪酸去饱和酶基因(ω3FAD)在酿酒酵母中的低温诱导表达

ω3 脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase, FAD)能使藻类细胞产生一系列具有高附加值的ω3 脂肪酸。在已克隆到缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa Reisigl)的ω3FAD 基因基础上,为进一步了解其功能,本研究首先利用反转录 PCR(RT-PCR)技术,克隆其开放阅读框(open reading frame, ORF)片段,然后亚克隆到穿梭表达载体 pYES2 中,以构建重组酵母表达载体 pY-ω3FAD;通过电穿孔法将该重组载体转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)INVSc1 菌株中,经筛选与序列验证得到含有 pY-ω3FAD 重组质粒的酵母转化株。在 5℃,添加底物亚麻酸及半乳糖诱导表达,连续培养 72 h,经脂肪酸甲酯的气相色谱分析及气相色谱 - 质谱联用证明,转目的基因的酵母能将外源添加的亚油酸在 15 位脱氢生成α- 亚麻酸,表明ω3FAD具有Δ15 脂肪酸去饱和作用的功能。在不同温度条件下诱导培养时,气相色谱结果显示,在 30℃培养的转基因酵母中没有检测到α- 亚麻酸;但在不高于 25℃培养的转基因酵母中,发现ω3FAD 能将外源添加的底物去饱和为α- 亚麻酸,且随着温度的降低,其去饱和能力增强,5℃时的底物转化效率达到29.73%。将转目的基因酵母在 5℃温度下诱导培养不同时间,结果显示,随着培养时间的增加,LA(linoleic acid,亚油酸)转化为α- 亚麻酸的效率也提高,培养 4 d 时其转化效率达到 38.86%。该研究结果提示,缺刻缘绿藻ω3FAD 基因编码的酶蛋白为一个低温诱导酶。缺刻缘绿藻ω3FAD 基因之所以能在酵母细胞中被低温诱导表达,可能因为后者存在一个低温诱导的脂肪酸去饱和系统。     

数据包络分析方法及其在奶牛场生产效益分析中的应用

将数据包络分析(DEA)方法用于奶牛场生产效益分析,不仅可以对奶牛场的总体效益进行合理地评价,而且可以确定奶牛生产投入产出之间的生产函数关系,还可以得到许多重要的经济信息和管理信息。这对于指导奶牛场的生产管理有重要意义。     

雷帕霉素在卡介苗(BCG)感染小鼠RAW264.7细胞过程中对NO的调控作用

巨噬细胞产生的一氧化氮(nitric oxide,NO)在抵御及杀灭病原微生物过程中起重要作用。为了解哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路在结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染宿主巨噬细胞过程中对NO的调控作用,本研究在卡介苗(Bacillus Calmette-Guérin,BCG)感染体外培养的BALB/c小鼠(Mus musculus)巨噬细胞系RAW264.7过程中添加mTOR信号通路的特异性抑制剂雷帕霉素(rapamycin),通过Griess、实时荧光定量PCR、Western blot等方法检测NO及诱导性一氧化氮合成酶基因(inducible nitric oxide synthase,iNOS)mRNA及其蛋白的表达情况,同时以脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)处理的RAW264.7细胞作为参照。结果表明,与未经处理的空白对照组相比,BCG、LPS刺激6、12和24 h可以极显著增加RAW264.7细胞中NO的产生(P0.01),iNOS mRNA及其蛋白水平表达极显著增加(P0.01)。与未添加rapamycin组相比,BCG感染6和12 h时,10 nmol/L rapamycin可以极显著抑制RAW264.7细胞中NO的产生及iNOS的表达(P0.01),但24 h时rapamycin对产生NO的抑制作用不显著(P0.05),但同样可以极显著抑制iNOS的表达(P0.01);LPS刺激6和24 h时,10 nmol/Lrapamycin可以极显著抑制RAW264.7细胞中NO的产生(P0.01);12 h时,显著抑制NO的产生(P0.05);LPS刺激时,6 h时rapamycin对iNOS的表达的抑制作用不显著(P0.05),12和24 h时极显著抑制iNOS的表达(P0.01)。结果显示,rapamycin在MTB感染宿主巨噬细胞过程中对NO的产生有重要的调控作用,为揭示mTOR信号通路在结核病发生及发展过程中的作用提供重要的理论依据。     

聚丙烯酰胺(PAM)在土壤改良中的应用进展

聚丙烯酰胺（PAM）是一种新型的高效土壤结构改良剂,属高分子聚合物,具有很强的絮凝性,近年来一直是人们研究的热点。详细论述了国内外PAM的研究进展状况,综合分析得出PAM今后在农业领域应用前景广阔。     

CCAAT/增强子结合蛋白α(C/EBPα)与脂蛋白酯酶(LPL)基因在不同尾型绵羊品种尾部脂肪组织中的表达

本研究旨在发现CCAAT/增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancer binding proteinα,C/EBPα)和脂蛋白酯酶(lipoprotein lipase,LPL)基因的表达对绵羊尾部脂肪含量的影响。本研究根据NCBI上牛(Bos taurus)C/EBPα基因(GenBank登录号:NM_176784.2)全长设计引物,克隆C/EBPα基因CDs序列,并用生物信息学方法分析序列和蛋白的特征;分别采用实时荧光定量PCR技术和Western blot技术检测C/EBPα和LPL基因在9月龄陕北细毛羊(长瘦尾型)、同羊(长脂尾型、短脂尾型)、西藏羊(短瘦尾型)、滩羊(长脂尾型)和哈萨克羊(肥臀型)5个品种绵羊(Ovis aries)共计18个个体的尾部脂肪组织中mRNA与蛋白的表达水平。结果表明,绵羊C/EBPα基因(GenBank登陆号:KF830871)编码区序列全长1 062 bp,编码353个氨基酸,理论等电点为7.25,相对分子量为37.15 kD,与牛C/EBPα基因的相似性达99%,其编码的蛋白含一个典型的亮氨酸拉链结构;C/EBPα和LPL蛋白与mRNA表达趋势大致相同,均在脂尾型(同羊和滩羊)和肥臀型(哈萨克羊)绵羊尾部脂肪组织中具有较高的表达水平,而在瘦尾型(陕北细毛羊和西藏羊)绵羊尾部脂肪中具有相对较低的表达水平,且在同一品种内,同羊长脂尾型尾部脂肪中C/EBPα和LPL mRNA与蛋白表达水平均显著高于短脂尾型(P0.05)。本研究成功克隆绵羊C/EBPα基因编码区序列全长,证明C/EBPα和LPL基因表达水平与绵羊尾部脂肪的沉积有显著相关性,为进一步探寻阻断尾部脂肪过度沉积的机制,实现既能节约饲养成本又能充分发挥本品种的优良生产性能这一目的提供基础资料。     

甘蔗富含甘氨酸蛋白基因(Sc-GRP)的克隆及其表达分析

本研究在对甘蔗(Saccharum officinarum)叶片全长cDNA文库测序的基础上,通过EST (expressedsequence tag)序列测定和生物信息学分析,获得了1个编码富含甘氨酸蛋白(glycine-rich protein,GRP)基因的全长cDNA序列,命名为Sc-GRP.生物信息学分析表明,该基因全长518bp,包含一个273bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),5'端非编码区(untranslated region,UTR)长58bp,3’端UTR长187bp,且在3’端UTR中有典型的加尾信号AATAAA和polyA结构.该基因编码长度为90个氨基酸的蛋白,其理论分子量为10.12kD,等电点为5.86.Sc-GRP中甘氨酸含量最高,达到13％,且包含明显的GGX和GX重复结构单元.Sc-GRP没有信号肽和RNA结合位点.定量PCR分析结果表明,该基因在成熟叶片中的表达量远高于其在心叶中的表达量.在甘蔗茎中,随着节间成熟度的增加,其表达量逐渐升高,但在成熟根中几乎没有表达.在铝盐胁迫下,该基因在甘蔗初生根中的表达先是升高,然后随胁迫时间的增加而下降.研究结果提示该基因定位于细胞质,参与细胞的渗透调节,本研究结果为该基因的功能解析及其在甘蔗分子育种上的应用积累了基础资料.     

鸡卵细胞卵黄生成受体基因(ovr)SNPs检测及其与蛋用性状的关联分析

以6个鸡(Gallus gallus)品种混交群体390个个体为研究材料,采用PCR-SSCP、PCR-RF-SSCP及测序的方法进行鸡卵细胞卵黄生成受体(occyte vitellogenesis receptor,ovr)基因内含子单核苷酸多态性(SNPs)位点筛选,并与鸡群蛋用性状进行关联分析.结果表明,在鸡ovr基因中发现内含子2T3967G,内含子7C8099T和A8296G,内含子9A8839T和G9084A共5个突变位点;其中内含子2HinfⅠ突变位点与开产日龄和蛋壳厚度相关极显著(P＜0.01),与产蛋量、蛋重和蛋黄比例相关显著(P＜0.05);3种基因型中订个体在开产日龄、平均产蛋量、蛋重、蛋黄比例等方面都优于其它基因型个体.研究结果证实了ovr基因对鸡的产蛋性能和蛋品质性状有重要的影响.     

近红外光谱技术及其在农产品品质分析中的应用

近红外光谱技术是一种高效、快速的现代分析技术,已在很多领域得到广泛应用。文章对近红外光谱分析的技术原理、技术方法、技术特点作了简要介绍,并对其在农产品品质分析中的应用现状和应用前景进行了综述。     

缺氧诱导因子-1(HIF-1)及其在水生动物中的研究进展

在细胞和组织中,机体为了适应缺氧环境会诱导一些与红细胞生成/铁代谢、血管生成、葡萄糖代谢、细胞增殖/生存和凋亡相关等一系列基因的表达。缺氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor,HIF-1)作为一种氧敏感的转录激活因子,是参与缺氧反应的主要因子。HIF-1是由HIF-1α和HIF-1β两个亚基组成的异源二聚体,参与维持体内氧气和能量平衡。HIF-1α亚基对氧气敏感,在正常细胞中,可通过脯氨酸羟化酶和泛素蛋白酶体将其降解;而HIF-1β亚基在细胞内稳定表达。虽然对于缺氧反应中HIF-1基因的表达已有一些研究,但在水生动物(鱼类和无脊椎动物)中,HIF-1表达的分子调控机制所知甚少。本文主要概述了HIF-1的结构与功能,O2/PHDs/pVHL降解途径及其表达调控,HIF-1的靶基因及其在水生动物中的研究进展,可望为今后水生动物HIF-1信号通路的研究提供参考。     

表皮生长因子受体基因(EGFR)多态性及其与山羊产羔数的相关分析

表皮生长因子受体是雌性生殖功能的关键因子,本研究旨在分析表皮生长因子受体基因(epidermal growth factor receptor,EGFR)的多态性与山羊繁殖性能之间的关系.参考牛的EGFR基因序列设计14对引物,采用聚合酶链式反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)技术检测在西南地区具有代表性的10个山羊(Cap ra hircus)品种(马头山羊、波尔山羊、古蔺马羊、川东白山羊、大足黑山羊、贵州白山羊、金堂黑山羊、板角山羊、成都麻羊和南江黄羊)中EGFR基因的单核苷酸多态性,并且在贵州白山羊、古蔺马羊和川东白山羊中分析EG FR基因多态性与山羊繁殖力之间的相关性.结果显示,14对引物中有2对引物(P3和P13)的扩增片段出现多态性.对于P3的扩增片段,在不同的山羊品种中检测到AA、AB和BB三种基因型,测序分析表明BB基因型与AA基因型相比有一处单碱基突变(115837C→T).在3个品种中,AA基因型和AB基因型的产羔数最小二乘均值差异不显著(P＞0.05),BB基因型的样本非常有限,没有统计意义;对于P13的扩增片段,在不同的山羊品种中检测到GG、HH和GH型三种基因型,测序分析表明HH基因型与GG基因型相比有一处单碱基突变( 173015 G→A).GG基因型在贵州白山羊和川东白山羊中产羔数最小二乘均值显著高于GH基因型(P＜0.05),而在古蔺马羊样本中只存在GG基因型,HH基因型的样本在三个品种中都很少存在.本研究初步表明,EGFR基因可能是影响山羊产仔数性状的一个主效基因或是与该性状紧密遗传连锁的一个分子遗传标记.     

4个沉默鸡恒定链基因(Ii)慢病毒载体的构建及其效果比较

恒定链(invariant chain,Ii)是脊椎动物重要的免疫分子,在主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ类分子递呈抗原中起重要作用。为研究鸡(Gus gallus)Ii与MHCⅡ类分子的关系,本研究构建了4个沉默Ii基因的慢病毒表达载体,并比较了其干扰效果。首先,用自行设计合成的4条鸡Ii基因干扰序列,分别经一步退火法获得双链短发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA),并将其用双酶切法插入慢病毒载体pLL3.7。4个构建的慢病毒重组载体经酶切和测序鉴定,分别命名为pLLIi-shRNA236、pLL-Ii-shRNA376、pLL-Ii-shRNA527和pLL-Ii-shRNA539。然后把这些重组载体分别转染293T细胞(转染腺病毒E1A基因(lethal infection gene)的人肾上皮细胞系),进行病毒包装,再用包装的慢病毒感染鸡源巨噬细胞HD-11。结果表明,重组载体感染的293T细胞表达绿色荧光蛋白,用包装的慢病毒接种293T细胞,其滴度达2.2×107~5.1×107TU/mL;接种HD-11细胞的感染率均达到95%以上。最后用荧光定量PCR方法检测其沉默鸡源巨噬细胞HD-11的鸡Ii mRNA的效率,与对照组相比,4个重组慢病毒干扰效率分别为37%、52%、88%和78%;其中,pLL-Ii-shRNA527的干扰效率最高。综上所述,本研究从4个构建的重组载体中筛选出1个高效沉默鸡巨噬细胞Ii基因重组载体,并提示shRNA序列是决定沉默特定基因的关键。实验结果为研究鸡Ii在递呈抗原中与其他免疫分子的关系提供了基础资料。     

桃沙红果实α-甘露糖苷酶基因(α-man)克隆及其在软化过程中的表达分析

α-甘露糖苷酶(α-man)是植物体内N聚糖加工的关键酶,在控制果实软化和延长货架期方面起重要作用.明确α-man在桃果实软化中的生理功能及其调控机制对进一步阐明桃果实的成熟软化机理具有重要意义.以商业成熟期桃(Prunus persica)沙红果实为材料,采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆桃果实中α-man基因全长cDNA,并利用实时荧光PCR定量技术,检测了采后乙烯利和1-methylcyclo-propene(1-MCP)处理沙红果实软化过程中α-man基因的表达差异.结果表明:桃果实α-man基因的cDNA全长长3 491 bp,包含一个3 075 bp完整的开放阅读框,编码1 024个氨基酸(Genbank登录号:JX310861),N端含有NXT/S的糖基化位点,属糖基水解酶38家族.实时荧光PCR定量技术检测发现对照果实在贮藏第2天出现α-man的表达高峰;外源乙烯处理α-man基因表达高峰提前ld出现,且峰值显著高于对照果实;而1-MCP处理可使α-man基因的表达高峰延迟1d,且后期α-man基因的表达受到极显著抑制.据此推断桃果实α-man基因可能受乙烯生成和乙烯信号转导途径的调控,参与桃果实的软化过程.     

水稻农艺性状QTL定位精确性及其影响因素的分析(综述)

随着分子票房的产生,运用分子标记进行ＱＴＬ研究已经作了很多的报道。近几年来,水稻农艺性状ＱＴＬ定位也已经作了许多研究,但各研究结果一致。本研究通过总结前人有关水稻ＱＴＬ定位的结果,分析了引起这些差异的原因,探讨ＱＴＬ的作用模式。认为已检出的各必状ＱＴＬ数目仍是较少的,当前ＱＴＬ定位结果并不精确,特别是对一些遗传率较低,贡献率较小的ＱＴＬ的检测是很不可靠的。另外,还提出一因多效性和基因连锁相结合方能     

最佳管理措施(BMPs)在流域农业非点源污染控制中的应用

简要介绍了最佳管理措施(BMPs)的概念和基本原理,从工程措施和管理措施2方面概述了其在流域农业非点源污染控制中的应用,提出了BMPs在流域水质管理中应注意的问题。