捻转血矛线虫DNA疫苗的构建及山羊免疫保护性试验

 【目的】构建捻转血矛线虫DNA疫苗，并研究该疫苗对山羊的免疫保护效果。【方法】将捻转血矛线虫重要保护性抗原H11的编码基因分H11-1、H11-2和H11-3三部分，分别亚克隆到基因疫苗载体pcDNA4/His Max C中，用酶切反应、序列测定等方法鉴定重组疫苗。将纯化的DNA疫苗肌肉注射山羊后，用RT-PCR、Western blotting和ELISA方法检测疫苗在山羊体内的转录、翻译和诱导IgG的产生。第2次免疫后2W用10 000条捻转血矛线虫第3期幼虫攻击实验动物，检测山羊虫卵排出、虫卵孵化率、成虫数量等免疫保护性指标。【结果】获得了捻转血矛线虫H11 DNA疫苗，疫苗第1次免疫7d后在山羊肌肉组织中进行了转录，第2次免疫7 d后，DNA疫苗获得了翻译，并诱导机体产生了相应的抗体。与对照组比较，试验组山羊排出虫卵减少58.8%、虫卵孵化率减少75.3%、成虫减少68.2%。【结论】构建了捻转血矛线虫H11 DNA疫苗，该DNA疫苗对山羊具有较好的免疫保护效果。     

建立捻转血矛线虫单虫种分离株的方法

为获得捻转血矛线虫单虫种感染性三期幼虫(L3),以尾鞘长、尾鞘末端尾丝有无和尾丝长占尾鞘长的比例为依据,从自然混昆合感染有捻转血矛线虫的绵羊粪便中培养并分离该种线虫的L3,然后用6 000条分离的L3经口灌服3~4月龄绵羊。结果显示,绵羊感染后17 d从粪便中检出虫卯,105 d EPG(每克粪便虫卵数)达4 410,至168 d下降为2 010;人工感染10个月后将绵羊剖杀,从其皱胃中收集到捻转血矛线虫成虫2 261条。经鉴定,从人工感染绵羊的粪便中培养和分离出的L3符合捻转血矛线虫L3的特征。     

应用RNA干扰技术抑制捻转血矛线虫H11基因研究

[目的]为了检测RNAi沉默H11基因能否模拟H11疫苗免疫效果.[方法]针对H11基因序列设计并合成特异性dsRNA,通过浸泡方式分别将dsRNA导入捻转血矛线虫感染性L3期幼虫体内,利用实时荧光定量PCR分析H11基因在L3期幼虫中的转录抑制效果,同时,将H11-dsRNA浸泡L3期幼虫24 h后感染绵羊,定期采集绵羊粪便检查虫卵数,第30 d后剖检绵羊皱胃,检查荷虫数的变化.研究H11基因的沉默对捻转血矛线虫减虫率和减卵率的疫苗免疫效果.[结果]实时荧光定量PCR检测表明:试验组中H11基因的相对含量显著低于对照组(P＜0.01),在浸泡72 h后,H11-dsRNA组基因的表达量仅为对照组的21.33;.绵羊体内干扰沉默效果显示,试验组H11干扰组虫卵减少率为41.02;,减虫率为39.6;.[结论]研究通过浸泡法导入的dsRNA能有效抑制H11基因的转录,同时H11基因的沉默与幼虫的发育密切相关,为捻转血矛线虫及其它寄生线虫的基因功能研究提供一种新的方法.     

捻转血矛线虫肌动蛋白基因的克隆与表达及其DNA疫苗的构建

根据秀丽新杆线虫等其他几种线虫的肌动蛋白(Actin)开放阅读框(ORF)设计简并引物,以捻转血矛线虫总RNA为模板,合成cDNA,用RT-PCR方法扩增出约为1 100 bp的DNA片段。将该片段克隆到T载体后进行序列测定和分析,结果表明该基因的ORF为1 131 bp,与秀丽新杆线虫、新杆状线虫、肿孔古柏线虫等的同源性高达86%以上,推导出其蛋白质序列含有376个氨基酸,与胎生网尾线虫、秀丽新杆线虫、新杆状线虫、马来丝虫等的肌动蛋白相似性均为98%以上,说明成功克隆了捻转血矛线虫actin基因。将捻转血矛线虫肌动蛋白基因的ORF克隆到pET-28a(+)中,构建了原核表达载体,用IPTG进行诱导表达。SDS-PAGE分析发现,该基因获得了表达,且以包涵体的形式存在,融合蛋白相对分子质量约46×103。以此重组蛋白为抗原,用自然感染捻转血矛线虫山羊血清为第一抗体进行Western blot分析,结果出现1条特异性条带,表明捻转血矛线虫Actin蛋白在自然感染过程中能被宿主的免疫系统识别,可能是一种天然抗原。用纯化重组Actin蛋白免疫小鼠,制备抗血清,以该血清为第一抗体进行Western blot,结果发现该血清能识别捻转血矛线虫成虫蛋白谱中相对分子质量约为42×103的蛋白条带。将捻转血矛线虫actin基因亚克隆到真核表达载体pVAX1中,构建了DNA疫苗pVAX1-ACT,动物免疫试验结果表明该DNA疫苗在机体内获得了表达。     

捻转血矛线虫HLJ株H11基因克隆及部分胞外域表达

根据GenBank上发表的捻转血矛线虫核苷酸序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆捻转血矛线虫HLJ株H11基因。结果表明,H11ORF核苷酸长为2 919 bp,编码972个氨基酸残基。经分析,捻转血矛线虫HLJ株H11与X94187、AY247714、AY819650同源性分别为99.14%、98.49%和99.59%;H11基因含有4个糖基化位点和1个Zn结合功能域;4个糖基化位点分别位于99~102 aa、227~230 aa、549~552 aa和858~861 aa处;Zn结合功能域位于376~385 aa处。参照捻转血矛线虫HLJ株H11序列设计引物,扩增H11ORF 451~2 919 bp一段胞外域序列,构建包含3个糖基化位点和1个Zn结合功能域pGEX-6P-1-H11原核表达质粒,在大肠杆菌表达菌Rosetta(DE3)中进行表达。SDS-PAGE结果表示,融合蛋白分子质量约为118 ku,以包涵体形式存在。免疫印迹实验未出现目的条带,说明H11确是一种隐蔽抗原。     

Hc38基因沉默对捻转血矛线虫L3期幼虫发育的影响

通过研究Hc38基因对捻转血矛线虫L3期幼虫发育的影响,探索Hc38基因功能,为利用该基因防治捻转血矛线虫的进一步研究提供依据。针对Hc38基因序列设计并合成特异性dsRNA和siRNA,采用浸泡的方法对捻转血矛线虫L3期幼虫进行RNA干扰(RNAi)试验,利用实时荧光定量PCR分析Hc38基因在L3期幼虫中的转录抑制效果,同时将dsRNA和siRNA浸泡24h后的L3期幼虫感染绵羊,研究Hc38基因的沉默对捻转血矛线虫L3期幼虫在绵羊体内发育的影响,定期采集绵羊粪便检查虫卵数,30d后剖检绵羊皱胃,检查荷虫数的变化。实时荧光定量PCR检测表明,各试验组Hc38基因的相对含量显著低于对照组(P<0.01),浸泡72h后,Hc38-dsRNA组和Hc38-siRNA组Hc38基因的表达量分别仅为对照组的32.27%和14.93%。绵羊体内干扰沉默效果显示,试验组Hc38干扰组虫卵减少率最高,为50%,减虫率最高,为48.6%。通过浸泡法导入的dsRNA和siRNA均能有效抑制Hc38基因的转录,同时Hc38基因的沉默与幼虫的发育密切相关,为捻转血矛线虫及其他寄生线虫的基因功能研究提供一种新的方法。     

捻转血矛线虫新基因Hcher-1的克隆与特性分析

根据Caruorhabditis elegans、C.briggsae和Brugia malayi的her-1基因的保守序列设计引物,从捻转血矛线虫cDNA中扩增出597 bp的DNA片段。以此序列为基础,通过5’RACE和3’RACE技术分别获得该基因的5’端和3’端未知序列。将这些序列拼接后获得捻转血矛线虫Hcher-1基因的全长cDNA,该基因全长1 091 bp,包含一个960 bp的最大开放阅读框(ORF)、67 bp 5’非翻译区和64 bp 3’非翻译区。根据该基因的ORF设计1对特异性引物,以捻转血矛线虫的总RNA为模板,采用RT-PCR技术,扩增出960 bp的DNA片段,序列测定结果与推导的ORF序列一致。将该ORF亚克隆到pET-28a(+)载体中,转化大肠杆菌Rosseta,用IPTG进行诱导表达,SDS-PAGE电泳结果分析发现融合蛋白在上清液和包涵体中均有表达。以该重组蛋白免疫大鼠制备血清作为一抗,Western blot方法分析天然HcHER-1蛋白,结果发现在全虫抗原的相对分子质量为35×103处出现特异性条带,与其理论大小一致。用荧光定量PCR技术对该基因在捻转血矛线虫的虫卵、第3期幼虫、雌虫和雄虫等不同发育阶段和不同性别虫体内的表达情况进行了定量分析,结果显示Hcher-1在雄性成虫中表达量最高,虫卵和第3期幼虫其次,在雌性成虫中最低,仅为雄虫表达量的1/7～1/8。     

捻转血矛线虫精氨酸激酶基因的克隆与表达及酶活性分析

根据捻转血矛线虫精氨酸激酶(arginine kinase,AK)基因序列设计1对特异性引物进行RT-PCR,将得到的片段克隆到pMD19-T载体后进行序列测定和分析;将该基因的开放阅读框克隆到pET-32a(+)载体中,获得原核表达质粒pET32/AK并转化大肠杆菌BL21;重组子用IPTG诱导后用SDS-PAGE分析其表达情况;对重组蛋白变性、纯化后用梯度尿素对其进行连续透析复性,对复性后的重组蛋白用定磷法进行精氨酸激酶活性分析。结果表明从捻转血矛线虫总RNA中扩增出大小约为1 104 bp的DNA片段。该基因与GenBank中捻转血矛线虫AK基因的相似性为89%。SDS-PAGE电泳结果表明该基因获得了表达,重组融合蛋白相对分子质量大小约为60.3×103,主要以包涵体形式存在。Western blot分析显示该重组蛋白可被人工感染捻转血矛线虫山羊的血清所识别。重组蛋白具有一定的酶活性,其最佳反应温度和pH值分别为30℃和7.5。结论:该重组蛋白表达成功并具有一定的抗原性和激酶活性。     

捻转血矛线虫精氨酸激酶基因的克隆与表达及酶活性分析

根据捻转血矛线虫精氨酸激酶(arginine kinase,AK)基因序列设计1对特异性引物进行RT-PCR,将得到的片段克隆到pMD19-T载体后进行序列测定和分析;将该基因的开放阅读框克隆到pET-32a(+)载体中,获得原核表达质粒pET32/AK并转化大肠杆菌BL21;重组子用IPTG诱导后用SDS-PAGE分析其表达情况;对重组蛋白变性、纯化后用梯度尿素对其进行连续透析复性,对复性后的重组蛋白用定磷法进行精氨酸激酶活性分析。结果表明从捻转血矛线虫总RNA中扩增出大小约为1 104 bp的DNA片段。该基因与GenBank中捻转血矛线虫AK基因的相似性为89%。SDS-PAGE电泳结果表明该基因获得了表达,重组融合蛋白相对分子质量大小约为60.3×103,主要以包涵体形式存在。Western blot分析显示该重组蛋白可被人工感染捻转血矛线虫山羊的血清所识别。重组蛋白具有一定的酶活性,其最佳反应温度和pH值分别为30℃和7.5。结论:该重组蛋白表达成功并具有一定的抗原性和激酶活性。     

捻转血矛线虫H11部分功能域基因的原核表达与分析

    生物信息学软件分析表明,捻转血矛线虫(Haemonchus contortus)ZJ株的H11抗原基因含有4个糖基化位点与1个锌结合区,为分析这些功能域在H11天然抗原诱导的免疫保护中的作用,对H11部分基因进行克隆和表达.参照本实验室在GenBank上登录的捻转血矛线虫ZJ株的H11基因序列设计引物,扩增H11开放阅读框670～1710 bp的部分基因序列,命名为HPS(H11 partial sequence).基因片段与表达载体pET-28b分别以NdeⅠ、XhoⅠ酶切后构建重组表达载体pET-28b-HPS,并将其转入大肠杆菌BL21中,提取质粒经PCR和酶切鉴定获得阳性质粒并对其进行测序.结果表明,扩增得到的目的基因片段为 1041 bp,与已发表的ZJ株和国外株参考序列比较,核苷酸同源性分别为100%和98.8%.将重组表达载体用IPTG诱导表达,表达产物利用SDS-PAGE和Western-blotting检测表明,HPS基因在大肠杆菌中成功表达,融合蛋白的分子量约为37.34 kDa,诱导6 h的蛋白表达量可达到58.9%.     

捻转血矛线虫Hc-daf-22基因的原核表达及重组蛋白酶活性测定

【目的】捻转血矛线虫(Haemonchus contortus)是反刍动物主要的胃肠道线虫之一,该病在中国呈全国性流行。为研究捻转血矛线虫(Haemonchus contortus)脂肪酸代谢相关蛋白DAF-22的生化特性,对其基因进行了克隆、原核表达,并对重组蛋白进行了体外酶活性测定。以期了解捻转血矛线虫Hc-DAF-22蛋白在过氧化物酶体脂肪酸β氧化中的作用。【方法】根据NCBI公布的H.contortus ZJ株daf-22 cDNA序列(Gen Bank:HQ738470.1)设计特异性引物,克隆Hc-daf-22基因并构建重组质粒pET-22b-Hc-daf-22,经测序鉴定正确后将其转化E.coli BL21,经终浓度为0.1 m mol·L~(-1) IPTG(isopropyl-β-d-thiogalactoside)诱导表达4h,离心菌液,50 mmol·L~(-1)浓度的PBS溶液重悬菌体溶液,冰浴超声破碎后上清沉淀分别进行SDS-PAGE分析。超声破碎后产物以镍柱亲和色谱法分离纯化重组蛋白Hc-DAF-22,并用SDS-PAGE检测蛋白纯化情况及以抗His血清作为一抗Western Blot鉴定。纯化后蛋白用超滤管浓缩除去盐分,并按照蛋白浓度测定试剂盒进行蛋白浓度测定。利用天然状态下的乙酰乙酰CoA(AcAc-CoA)分子会发生酮-烯醇互变形成烯醇化合物特性,酶活试验以乙酰乙酰辅酶a为底物建立标准曲线。硫解酶体外测活体系为(50 mmol·L~(-1) Tris-Cl pH 8.1,20 mmol·L~(-1) MgCl_2,60μmol·L~(-1)CoA,10μmol·L~(-1) AcAc-CoA,加入约0.1μg蛋白),通过记录反应过程中由于底物(AcAc-CoA)的减少而引起303 nm波长下的吸收值的变化,从而计算出硫解反应的初始反应速率,最终确定复性后的Hc-DAF-22的硫解酶活性。在相同条件下,取AcAc-CoA底物浓度为10μmol·L~(-1)的反应体系(50 mmol·L~(-1) Tris-Cl pH 8.1,20 mmol·L~(-1)MgCl_2,60μmol·L~(-1) CoA,10μmol·L~(-1) AcAc-CoA,加入约0.1μg蛋白于室温起始反应),分别调节反应体系的温度及pH梯度,确定Hc-DAF-22最佳酶活反应温度及pH条件。【结果】成功克隆Hc-daf-22基因,测序结果与NCBI已公布的H.contortus ZJ株Hc-daf-22基因序列比对基因相似度为99.9%,并实现重组子pET-22b-Hc-daf-22在E.coli BL21体内进行表达,表达产物经SDS-PAGE和Western Blot检测显示,pET-22b-Hc-daf-22基因在大肠杆菌中成功表达,呈部分可溶性,融合蛋白的分子量约为59 k D,测得蛋白浓度为1.70μg·μL~(-1);针对该表达产物的酶活分析结果表明,原核表达的Hc-DAF-22具有一定的硫解酶活性,其最适反应pH为8.0,最佳反应温度为37℃,酶学常数Km值和Vmax值分别为33.765μmol·L~(-1)和1 784 nmol·L~(-1)·min~(-1)。【结论】捻转血矛线虫DAF-22是过氧化物酶体脂肪酸β氧化的关键酶之一,本试验通过体外酶活试验成功测定Hc-DAF-22蛋白的酶活性,证明Hc-DAF-22具有一定硫解酶活性,但与秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)同源蛋白相比硫解酶活性较低。     

Multiplex PCR Detection of Alleles Responsible for Benzimidazole-Susceptibility or-Resistance in Natural Populations of Haemonchus contortus

A multiplex PCR was developed to detect benzimidazole-resistance (BZ-R) or -susceptibility (BZ-S) in Haemonchus contortus by amplification with 4 primers of a sequence of the GRU-1 gene of β-tubulin of H. contortus making use of sequence information available in Genbank. The method was based on two allele-non-specific primers and two allelespecific primers. Fl (264 bp) and F3 (799 bp) should be produced in BZ-R, F2 (585 bp) and F3 in BZ-S. With this method,we demonstrated that H. contortus BZ-R strain from Australia showed Fl and F3, and the worm BZ-S strain from Shanghai did F2 and F3. Sequence analysis of the isotype 1 gene of β-tubulin of BZ-R from Australia and BZ-S from Shanghai showed the code in residue 200 of the gene was respectively TAC and TTC. The LD50 of albendazole of the Australian BZR strain was 0.54 μg mL-1, the Shanghai BZ-S strain was only 0.0023 μg mL-1 by EHA (egg hatch assay). The multiplex PCR could determinate the genotype of single adult worm or several third stage larvae and was performed on at least 50 ng of genomic DNA. BZ-R H. contortus were not detected in Shihezi and Yining of the Xinjiang, Wuhe of the Anhui Province,Nanjing and Xuzhou of the Jiangsu Province. The LD50 of the H. contortus from these locations to albendazole as determined by EHA varied between 0.0023-0.0032 μg mL-1. The result indicated that the multiplex PCR could be used to differentiate BZ-R and BZ-S of H. contortus and that the BZ-R situation of H. contortus was not serious in China.     

多重PCR检测捻转血矛线虫苯并咪唑类药物抗性等位基因

 利用GenBank发表的捻转血矛线虫β微管蛋白基因组DNA序列设计2对引物,建立检测捻转血矛线虫苯并咪唑类药物抗性的多重PCR方法,利用该方法检测我国不同地区捻转血矛线虫对苯并咪唑类药物的抗性,并用生物学检测验证。结果表明,建立的多重PCR方法在抗性检测上具有很强的特异性,澳大利亚抗性虫株只有F1和F3条带,上海敏感虫株只有F2和F3片段;序列分析证实抗性虫株编码β微管蛋白第200位氨基酸的密码子为TAC,敏感虫株为TTC。并且该法具有很高的灵敏性,检测基因组DNA的最低量为50 ng。生物学检测,澳大利亚抗性虫株丙硫苯咪唑LD50达0.54 ?g·ml-1,上海敏感虫株的LD50为0.0023 μg·ml-1,与多重PCR结果相符,说明多重PCR可以用于捻转血矛线虫苯并咪唑类药物抗性的检测。利用该技术检测源于新疆石河子、伊宁,安徽五河,江苏南京、徐州等地的虫株发现,这些地理株均表现为敏感型,丙硫苯咪唑LD50在0.0023～0.0032 ?g·ml-1之间,提示我国捻转血矛线虫苯并咪唑类药物抗性尚不严重。     

金沙江干热河谷扭黄茅花粉微形态及活力研究

[目的]为丰富抗旱耐热的育种材料来源提供依据。[方法]对来自金沙江干热河谷不同地区的扭黄茅花粉形态进行了电镜扫描观察,并采用碘-碘化钾(I-KI)染色法进行活力测定。[结果]扭黄茅花粉粒为中等大小花粉粒,花粉形态为近球型,花粉壁纹饰为粗糙型,萌发孔为单一萌发孔,萌发孔有孔环,表明扭黄茅具有进化性状,但是进化程度较低,仍属于原始状态,与扭黄茅为野生状态相一致。金沙江沿岸永胜、攀枝花、元谋扭黄茅的花粉活力为80.00%～87.10%,差异不显著(P0.05)。永胜地区扭黄茅花粉活力为82.19%～87.00%,不同扭黄茅材料间的花粉活力差异也不显著(P0.05)。[结论]金沙江沿岸各地区的扭黄茅花粉形态与结构基本一致,表明其是一个自然类群。     

不同收获期的扭黄茅种子和植株抗旱性分析*

  温室控水条件下,以鸭茅、高羊茅为对照,采用4个不同收获时期的扭黄茅种子进行盆栽试验,分别测定了牧草出苗率、株高、株鲜重、叶绿素含量、光合作用指标等指标,并进行了统计分析。结果表明：不同采收期扭黄茅种子的含水量、种子干重存在差异,从而对种子萌发、植株生长以及植株抗旱性方面产生影响,这一现象和扭黄茅的开花习性有关。推测扭黄茅的净光合速率降低原因为干热胁迫初期气孔限制因素起主导作用,胁迫中后期非气孔限制因素起主导作用。对扭黄茅、鸭茅、高羊茅3种牧草进行抗旱性综合评价,3种牧草的抗旱性强弱从高到低,存在扭黄茅>高羊茅>鸭茅的趋势。     

添加外源纤维素酶对土壤原生纤维素酶活性的影响

采用室内模拟法研究了以玉米秸秆作底物,在pH 6.5、温度27℃的环境中,向土壤施加外源纤维素酶对土壤原生酶活性及其底物酶解率的影响。结果表明：加酶处理总酶活高于不加酶处理酶活,且加酶后的土壤原生酶活性在第3～7天高于不加酶的土壤原生酶活性。各处理酶活在第4天达到高峰后逐步降低。同时添加外源纤维素酶有助于提高土壤原生纤维素酶的底物酶解率。