灰飞虱鞘氨醇激酶时空表达分析及其对杀虫剂胁迫的响应

【目的】明确灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)鞘氨醇激酶(sphingosine kinase,SK)的分子特征,研究SK在携带水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)与健康灰飞虱两个种群的时空表达及其对杀虫剂胁迫的响应。【方法】利用PCR技术克隆灰飞虱SK(LsSK)基因序列;使用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析LsSK在带毒种群与健康种群灰飞虱1—5龄若虫及成虫期的表达差异,并检测该基因在雌雄虫头、唾液腺、中肠、马氏管、卵巢和精巢等组织中相对表达量;采用手动微量点滴仪将3种杀虫剂(吡虫啉、噻嗪酮和溴氰菊酯)点滴于灰飞虱4龄若虫中胸背板,确定3种杀虫剂的半致死浓度(LC_50);根据半致死浓度的3种杀虫剂处理试虫后检测LsSK的表达动态;采用注射双链RNA(dsRNA)的方法沉默带毒种群和健康种群4龄若虫体内LsSK后,用半致死浓度的3种杀虫剂处理试虫并分析死亡率。【结果】克隆得到一段长度为1 282 bp的LsSK基因片段(Gen Bank登录号:KT989975)。氨基酸系统进化树显示LsSK与其他半翅目昆虫SK聚在同一支。LsSK氨基酸序列包含SK酶的4个保守区域C1—C4,其中SK激酶的活性位点——DAG活性区域位于C1—C3区域。q RT-PCR结果显示LsSK在带毒种群4龄若虫中表达量最高,3龄次之;健康种群5龄若虫表达量最高,1、4龄次之。且LsSK在带毒种群3、4龄表达量显著高于健康种群同时期若虫(P0.05);带毒成虫LsSK表达量显著高于健康成虫(P0.05)。LsSK在带毒雄成虫各个组织中的表达量均显著高于同种群雌成虫和健康雌雄成虫的各相应组织,且在唾液腺和马氏管的表达量最高,头部次之。用半致死浓度的3种杀虫剂(吡虫啉LC_50为6.5 ng·μL~(-1),噻嗪酮为500 ng·μL~(-1),溴氰菊酯为37.5 ng·μL~(-1))处理带毒和健康种群的4龄若虫后,试虫LsSK含量变化与响应速度均不同。噻嗪酮处理后LsSK水平升高且响应最为迅速,溴氰菊酯处理后LsSK表达水平无变化(P0.05)。用3种杀虫剂处理带毒和健康试虫,其死亡率分析结果表明,两种群注射dsSK组3种杀虫剂处理后死亡率均显著高于两种群注射dsGFP组和不注射组。【结论】克隆了LsSK基因片段且其在带毒灰飞虱4龄若虫中表达量最高。沉默LsSK后,带毒和健康种群灰飞虱在杀虫剂处理后的死亡率均显著上升,表明SK基因有利于灰飞虱抵抗杀虫剂胁迫。     

用草本植物番茄鉴定五种柑橘类病毒

【目的】通过嫁接木本指示植物进行柑橘类病毒鉴定需要合适的季节和较长的显症时间,并且柑橘木本指示植物的遗传转化和基因功能验证体系尚不成熟,研究其与寄主间的互作较为困难。因此,寻找合适的草本鉴定和实验寄主对于更好地进行柑橘类病毒的鉴定及研究其与寄主间的互作具有重要意义。论文旨在明确中国报道的5种主要柑橘类病毒,包括柑橘裂皮类病毒（Citrus exocortis viroid,CEVd）、柑橘曲叶类病毒（Citrus bent leaf viroid,CBLVd）、啤酒花矮化类病毒（Hop stunt viroid, HSVd）、柑橘矮化类病毒（Citrus dwarfing viroid,CDVd）和柑橘树皮裂纹类病毒（Citrus bark cracking viroid,CBCVd）对番茄（Solanum lycopersicum）的侵染能力,进而明确其可否作为5种类病毒的鉴别寄主或实验寄主。【方法】将5种柑橘类病毒的野生型分子变种（分别为CEVd.188,长370 nt;CBLVd.032,长328 nt;HSVd.cit106,长296 nt;CVd-III.072,长295 nt;CVd IV Ca,长285 nt）二聚体cDNA克隆质粒（克隆于pGEM-T载体）,采用限制性内切酶Nde I在37℃条件下进行酶切线性化处理,经琼脂糖凝胶电泳分析鉴定酶切成功后,将该含有目标片段的线性化重组质粒采用T7 RNA多聚酶在37℃条件下进行体外转录,获得类病毒RNA二聚体溶解于1% K2HPO4接种缓冲液中,机械摩擦接种Alisa Craig和 Rutgers番茄（S. lycopersicum var. Alisa Craig和 var. Rutgers）叶片,置于24℃温室条件下培养。接种60 d后,采集新生叶片釆用CTAB法提取番茄叶片总RNA,通过RT-PCR对接种的类病毒进行检测。将PCR产物经琼脂糖凝胶电泳分析后,切胶回收目标片段,与pMD18-T载体连接,热击转化大肠杆菌DH5α感受态细胞。经PCR鉴定后挑取阳性克隆进行序列测定,采用DNAMAN version 6.0软件对获得的cDNA序列进行相似性分析。【结果】线性化质粒体外转录后经琼脂糖凝胶电泳分析显示,每个质粒转录产物均可检测到目标大小的RNA条带。接种后,RT-PCR检测显示5种类病毒侵染率表现出显著差异,CEVd、CDVd和HSVd可以侵染大部分接种植株（侵染率分别为7/8、5/8和7/8）。从接种成功的植株样品中对所接种类病毒后代的cDNA克隆和序列测定显示,随机测定的5-10个克隆中均能找到与接种类病毒cDNA一致的核苷酸序列,后代序列与接种序列间的相似性在99.7%以上;后代分子变异分析显示变异位点小于10个,变异率小于0.3%;而 CBLVd和CBCVd不能侵染或侵染率很低（0或1/8）。【结论】CEVd、CDVd和HSVd能够侵染Rutgers和Alisa Craig番茄,2种番茄均可以作为3种类病毒的草本鉴定和实验寄主;而 CBLVd和CBCVd 难于侵染Rutgers和Alisa Craig番茄。在接种的Alisa Craig番茄品种上,各类病毒接种植株均比接种缓冲液对照表现显著的矮化效果;在Rutgers植株上,仅有接种了CEVd的植株表现较对照的矮化效果。     

小麦黄花叶病毒(WYMV)2个山东分离物的全基因组序列及进化分析

利用5'RACE结合一步法RT-PCR分别从山东泰安与临沂冬小麦上克隆了小麦黄花叶病毒(Wheat yellow mosaic virus,WYMV)的全基因组序列。这2个分离物(TADWK和LYJN)基因组间核苷酸一致性分别为97.21%(RNA1)和95.12%(RNA2)。通过对目前已报道的共14个分离物的基因组不同部分的分析,表明5'UTR是WYMV基因组变化幅度最大的区域,而编码区(ORF)及3'UTR的序列一致性较高且变动幅度小。另外,发现LYJN RNA2的5'UTR与已报道的所有分离物RNA2的核苷酸一致率仅为90%左右。综合分析RNA1和RNA2的系统发生树,表明WYMV各基因组片段呈单独进化特征,不同分离物间存在RNA重排。RNA重组分析显示在LYJN RNA1和TADWK RNA2发现了RNA重组。此研究说明WYMV在山东地区存在分离物分化现象,WYMV的5'UTR是基因组中的突变热点。     

昆虫翅发育研究的现状与前景

翅的形成有利于昆虫的迁移,一些害虫依靠强大的飞行能力扩散为害,致使农林业产业经济损失严重。目前,昆虫翅发育研究在遗传调控机理方面取得了大量突破性进展,作为生物器官的研究模型,昆虫翅为生物医学提供了良好的范本。为深入了解昆虫翅发育的研究进展和在植物保护及生物医学领域中的应用,本文介绍了昆虫翅发育的普遍调控机理,对比了不同变态发育类型代表性昆虫的翅发育关键调控基因及其作用机理,并结合最新涌现的RNA农药、纳米材料转染生物分子、基因编辑等技术,分析并展望了农业害虫防治中的翅模型研究的应用前景。     

百脉根LysM型受体LcLRK1参与菌根真菌丛枝形成

从日本百脉根(Lotus corniculatus)中克隆到一个可能与菌根因子识别相关的Lc LRK1基因,通过设计简并引物并利用RACE PCR手段,在百脉根中扩增得到Lc LRK1基因全长序列。通过生物信息学的方法,对Lc LRK1基因进行结构分析和预测;接种Rhizophagus irregularis,检测Lc LRK1基因在百脉根不同组织中的表达水平;构建Pro Lc LRK1∶∶GUS重组载体,观察Lc LRK1基因在根中的表达部位;最后通过RNA干扰(RNAi)技术进行Lc LRK1基因沉默。结果表明:Lc LRK1编码一个Lys M型受体激酶,由3个胞外Lys M结构、1个跨膜结构域与1个胞内激酶结构域组成;Lc LRK1在AM共生早期表达水平明显增强,并在根的表皮细胞及根毛基部表达;Lc LRK1基因沉默后抑制了早期丛枝的形成;相对于对照组,在Lc LRK1RNAi的植株中AM真菌的侵染率明显下降,丛枝数目也明显降低。证实Lc LRK1基因与菌根真菌信号分子识别相关,并且影响AM真菌丛枝的形成。     

番茄独脚金内酯合成关键基因CCD7、CCD8 RNA沉默载体的构建

根据已知的番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)CCD7和CCD8基因的序列设计特异性引物,采用RT-PCR克隆CCD7和CCD8基因片段,通过特定酶切将2个基因进行拼接,再将串联基因以反向重复的方式连入p UCCRNAi载体,并定向插入到p35植物表达载体上。结果表明,克隆获得了大小约为400 bp的CCD7和CCD8基因片段,基因片段拼接后获得800 bp左右的串联片段CCD7-8;将该基因片段插入p UCCRNAi载体后得到1 700 bp大小的含Intron的反向重复序列In-7-8,并成功插入到植物表达载体p35中,通过酶切分析,RNAi载体构建正确。最终成功构建了番茄CCD7和CCD8 2个串联基因的RNA沉默表达载体p35-In-7-8。     

利用RNA干扰技术沉默稻纵卷叶螟几丁质合成酶A基因

稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)是一种主要的水稻害虫,几丁质合成酶是昆虫体内几丁质合成通路中的一个关键酶,在昆虫生长发育中具有重要作用,是控制害虫的理想靶标。本文采用RNA干扰(RNAi)技术,以稻纵卷叶螟几丁质合成酶A基因(CmCHSA)为靶标,设计两个靶位点CmCHSA-I和CmCHSA-II,在体外分别合成其双链RNA(dsRNA),用显微注射法导入3龄幼虫体内,然后通过表型观察和荧光定量PCR(RT-q PCR)检测干扰效应。结果表明,注射两种dsRNA后纵卷叶螟对水稻的取食明显下降,生长发育阻滞,虫体变小变黑和畸形,有的出现死亡。RT-q PCR表明,注射CmCHSA-I和CmCHSA-II两种dsRNA在96 h后,CmCHSA的表达量相比对照分别下降了59%和64%。注射CmCHSA-I和CmCHSA-II两种dsRNA 7 d后,稻纵卷叶螟的死亡率分别为80%和83.33%,与对照组相比,分别增加了66.67%和70%。本研究用注射法RNAi技术成功实现了对稻纵卷叶螟几丁质合成酶A基因的沉默,为利用该技术研究昆虫基因的功能,以及通过转基因RNAi技术防治稻纵卷叶螟奠定了基础。     

番茄脯氨酸脱氢酶基因的克隆与RNAi植物表达载体的构建

[目的]克隆了脯氨酸脱氢酶ProDH基因的全长cDNA,构建了ProDH基因的RNA干扰植物表达载体,并转化到农杆菌.[方法]以“耐运2000番茄”幼苗为试材,根据GenBan中公布的番茄脯氨酸脱氢酶ProDH基因的序列信息设计了一对特异性引物,克隆了该基因的全长cDNA,分析基因序列选择正反向片段并扩增,并通过酶切、连接的方法构建了ProDH基因的RNA干扰植物表达载体PBI121-PDHi利用冻融法将表达载体转化到农杆菌EHA105中.[结果]所克隆到的ProDH基因片段长2 001 bp,其中CDS为1 491 bp,编码380个氨基酸.测序结果与公布序列同源性100％,因此可以用来构建干扰载体;通过酶切与测序鉴定,证明表达载体构建成功.[结论]经特异性引物扩增检测,证明表达载体已转入农杆菌,为进一步的研究该基因奠定了基础.     

不同方法提取吴茱萸叶片基因组DNA和RNA的比较

分别研究对比了3种不同方法提取吴茱萸叶片基因组DNA和RNA的质量,以确定适合吴茱萸叶片基因组DNA和RNA的提取方法。采用紫外分光光度法和普通电泳检测法比较了常规CTAB法、SDS法和改良CTAB法提取吴茱萸叶片基因组DNA的效果;采用紫外分光光度法和非变性电泳检测法比较了酚-SDS法、Trizol法和改良异硫氰酸胍法提取吴茱萸叶片RNA的效果。结果表明,分别采用不同方法提取的吴茱萸叶片基因组DNA和RNA的质量差异较大。常规CTAB法和SDS法无法提取出高质量的吴茱萸叶片基因组DNA,而改良CTAB法提取效果较好;酚-SDS法和Trizol法不适合高质量吴茱萸叶片RNA的提取,而改良异硫氰酸胍法的提取效果良好。