耐辐射奇球菌同源重组修复机制研究新进展

耐辐射奇球菌是迄今为止人们发现的地球上最抗辐射的生物之一。本文根据本实验室和国内外关于该菌耐辐射的最新研究成果,以各个修复蛋白为线索,详细介绍了耐辐射奇球菌同源重组修复机制上取得的进展。     

微型冷库复合加热循环除霜系统的研制与试验

针对冷冻冷藏库传统除霜方法高能耗、冷库温湿度波动大等缺陷,通过设计系统除霜结构,完善控制策略,研发了一种智能除霜方法。复合加热循环除霜采用时间—压差联合智能控制策略界定最佳除霜点,配备排管辅助制冷技术,基于欧姆龙PLC高精度控制系统使各设备协同完成除霜过程。对复合加热循环除霜系统进行试验研究,对比分析不同除霜方法的工作性能及能耗情况。结果显示:相比于传统电加热除霜,复合加热循环除霜过程冷库温度波动减小3.8℃,相对湿度波动降低21.1百分点,除霜时间缩短14 min,系统除霜节能率达34.5%。     

CRISPR/Cas9介导的绵羊示踪脐带间充质干细胞系的建立

【目的】利用CRISPR/Cas9技术建立绵羊示踪脐带间充质干细胞系,为间充质干细胞的临床治疗与分化机制研究奠定基础。【方法】根据绵羊ROSA26的基因组序列,利用在线工具ZiFiT Targeter Version 4.2设计合成3对引物,利用点突变法,以px330质粒为模板分别进行PCR,DpnⅠ去除质粒DNA后,PCR产物自身环化,酶切测序鉴定,构建以绵羊Rosa26为靶标基因的sgRNA/Cas9载体,构建的质粒含Cas9和向导RNA(single-guide RNA,sgRNA) 表达盒,由U6启动子驱动表达。将上述载体分别利用脂质体转染绵羊脐带间充质干细胞(sUMSCs),提取其基因组PCR后进行T7E1酶切,琼脂糖电泳分析条带灰度以检测载体编辑活性。根据sgRNA序列在绵羊ROSA26靶位点的上下游设计并合成左、右同源臂扩增引物,提取绵羊全基因组为模板分别进行PCR扩增得到左右同源臂,回收纯化后分别与pMD19-Simple连接,酶切测序鉴定获得左、右同源臂重组质粒。根据PCR引入的酶切位点,将左同源臂质粒和Donor表达载体DC-DON-SH02 ROSA26进行酶切连接,鉴定获得左臂重组打靶载体,使用相同方法将右同源臂质粒连接到左臂打靶载体上,鉴定获得Donor打靶载体,载体携带嘌呤霉素抗性基因和绿色荧光蛋白（GFP）报告基因。在生长良好的sUMSCs中加入不同浓度的嘌呤霉素,观察细胞存活时间,确定最佳抗性筛选浓度和时间。利用脂质体共转sgRNA/Cas9载体和Donor载体到绵羊间充质干细胞,在其ROSA26位点切割DNA双链,在DNA断裂处通过同源重组方式引入报告基因,转染48 h后进行嘌呤霉素抗性筛选,筛选结束后更换正常培养基继续培养,观察绿色荧光的表达并提取阳性细胞基因组,针对ROSA26位点设计上下游两对引物对其进行PCR检测其整合情况。【结果】（1）针对绵羊Rosa26位点设计3对PCR引物,利用点突变法将sgRNA 克隆至px330的BbsⅠ酶切位点上,成功构建sgRNA/Cas9载体px330-sgRNA1/2/3,将其分别转染sUMSCs,T7E1酶切结果表明px330-sgRNA2/3出现脱靶现象,未在靶位点发生编辑,px330-sgRNA1的编辑效率最高,约为20%;（2）基于sgRNA1,PCR法获得打靶载体的左、右同源臂,经一系列分子生物学方法先后连接到载体DC-DON-SH02 ROSA26上,经酶切和PCR鉴定,成功获得绵羊ROSA26位点的重组载体sROSA26-HA;（3）筛选得到sUMSCs最佳抗性浓度时间,利用Lipofectamine2000共转染sgRNA/Cas9载体和Donor重组载体到sUMSCs,1.5 μg·mL^-1嘌呤霉素筛选15d至对照组细胞全部死亡,获得的阳性克隆并扩大培养。显微镜下可观察到明显的绿色荧光,且与对照组相比,阳性细胞克隆的基因组PCR均检测到特异条带,表明sUMSCs的ROSA26位点发生同源重组,GFP基因被成功敲入到基因组中并能正常表达,该细胞可以用于动物疾病模型中追踪sUMSCs的去向和分化方向的研究。【结论】成功利用CRISPR/Cas9系统在sUMSCs内实现外源GFP基因的定点敲入,获得绵羊示踪脐带间充质干细胞系,为间充质干细胞进一步的临床转化奠定了基础。     

Mechanisms of viral emergence

A number of virologic and environmental factors are involved in the emergence and re-emergence of viral disease. Viruses do not conservatively occupy a single and permanent ecological niche. Rather, due to their intrinsic capacity for genetic change, and to the evolvability of fitness levels, viruses display a potential to parasitize alternative host species. Mutation, recombination and genome segment reassortment, and combination of these molecular events, produce complex and phenotypically diverse populations of viruses, which constitute the raw material on which selection acts. The majority of emerging viral diseases of humans have a zoonotic origin. Sociologic and ecologic factors produce diverse and changing environments in which viral subpopulations have ample opportunities to be selected from intrinsically heterogeneous viral populations, particularly in the case of RNA viruses. In this manner, new human, animal and plant viruses have emerged periodically and, from all evidence, will continue to emerge. This article reviews some of the mechanisms that have been identified in viral emergence, with a focus on the importance of genetic variation of viruses, and on the general concept of biological complexity.     

动物基因打靶技术的原理与应用

基因打靶是利用同源重组的原理 ,定点修饰目的基因组上特定位点的基因 ,定向地改变生物遗传特性的方法 ,作为新兴的遗传工具 ,它有着广泛的应用前景。     

Genetic variability in meiotic gynogenetic muskellunge,Esox masquinongy (Mitchell), estimated from segregation of microsatellite alleles

Muskellunge, Esox masquinongy, is an important recreational freshwater fish native to North America. Since muskellunge populations are often maintained through stocking efforts, advances in muskellunge reproductive technologies are of direct relevance to fishery enhancement. We evaluated the efficiency of inbreeding through induced meiotic diploid gynogenesis. Eggs from six female muskellunge were manually stripped and activated using ultra violet‐irradiated yellow perch, Perca flavescens, sperm. Hydrostatic pressure shocking regimes (48 263 kPa) were then applied to the eggs to prevent second polar body expulsion producing unambiguous meiotic gynogens. Six female dams and samples of 12–20 of their gynogenetic progeny were genotyped at seven polymorphic microsatellite loci. Chromosomal recombination frequencies of microsatellite loci based on retention of heterozygosity among gynogens ranged from 0.043 to 0.839 (0.576 ± 0.237). There were no statistical differences in recombination frequency among females at any of the loci. The average inbreeding coefficient (F‐value) ranged from 0.581 to 0.979, equivalent to three to fourteen generations of full‐sibling crosses respectively. The average F‐value overall was 0.712, equivalent to between five and six generations of full‐sibling crosses. Centromere map distances of the seven microsatellite loci ranged from 2.15 to 41.95 cM and meiotic gynogenesis was useful in eliminating heterozygosity at loci proximal to the centromere, but not distal. Since the age at maturity of female muskellunge is approximately 5 years, gynogenesis may pose an expeditious alternative to traditional breeding strategies for creation of homozygous pedigrees for some loci that may be outcrossed to introduce positive heterozygosity effects in the offspring.     

家蚕安全转基因技术研究现状与展望

转基因技术是实现基因功能研究和生物遗传改良的重要工具。转基因生物安全问题主要包括转基因操作技术安全与转基因产品安全这两个方面。近年来业内对转基因生物的安全性研究主要集中于转基因农作物、水生动物和家禽、家畜等大型动物在医药、农业和食品工业等领域的安全评估,而对于具有重要科研与经济价值的农业昆虫安全转基因技术研究的报道则较为有限,而且农业部至今未有转基因昆虫安全性评估的先例。家蚕（Bombyx mori）是重要的鳞翅目模式昆虫和农业经济昆虫,家蚕安全转基因技术的深入研究对于促进基础遗传学发展和推动蚕丝产业发展均具有重要价值和意义。自2000年第一例转基因家蚕建立以来,转基因技术已广泛应用于家蚕基因功能鉴定的基础研究和品种改良的应用研究领域,但转基因家蚕的安全性问题却成了限制转基因家蚕实用化应用的主要瓶颈。因此,开展家蚕安全转基因技术体系研究对促进转基因家蚕安全性评估和产业化具有重要意义。本文系统地概述了基于条件基因打靶的家蚕安全转基因技术体系的建立与研究现状,讨论了家蚕安全转基因技术的发展趋势和应用前景,以期为转基因动物特别是农业转基因昆虫的安全转基因技术建立和完善提供参考。     

玉米和水稻全基因组控制重组频率QTL的遗传定位分析

 【目的】尝试利用分子标记和QTL定位技术直接定位影响重组频率的QTL,探索物种遗传变异难易的分子基础。【方法】分别借助3张玉米和3张水稻分子标记连锁图,以所有染色体上标记的交换次数为性状进行分析。【结果】分别定位了7个和11个影响玉米和水稻重组频率的QTL。以玉米和水稻高密度分子标记连锁图IBM302和Genetic98每条染色体上标记的交换次数为性状,分别在玉米和水稻上定位了12个和57个QTL。【结论】影响重组频率的基因真实存在。培育高重组频率材料将有助于加速基因的定位和克隆、比较图位克隆基因和遗传育种进程。     

一种侵染薇甘菊的中国胜红蓟黄脉病毒DNA-A基因组特征及重组分析

为明确采集自我国广西壮族自治区玉林市博白县的疑似为双生病毒侵染并表现叶片黄脉症状薇甘菊的病原物及其基因组分子特征,利用双生病毒DNA-A通用引物SPG1/SPG2和特异性引物WGJ-F/WGJ-R扩增获得病毒基因组,利用β卫星通用引物检测卫星病毒,使用Vector NTI Advance 11.5.1软件进行序列拼接,运用MEGA 7.0和RDP 3.44软件进行系统发育树的构建和重组分析。结果表明：引起薇甘菊叶片黄脉症状的病原物为中国胜红蓟黄脉病毒（Ageratum yellow vein China virus,AYVCNV）,该分离物命名为AYVCNV_WGJ,GenBank登录号为MK880139,但未扩增得到β卫星。该病毒DNA-A基因组全长为2 755 bp,含有6个开放阅读框。AYVCNV-WGJ分离物与AYVCNV鳢肠Eclipta prostrata分离物（GenBank登录号MN218667）的核苷酸序列同源性最高,为90.1%,其中AC4编码的蛋白变异较大。重组结果分析显示AYVCNV_WGJ分离物是由AYVCNV-Tomato分离物（GenBank登录号KU954388）和1个未知病毒（GenBank登录号EU487047）重组得到,重组区域为其基因组2 046~2 612 bp区域。     

沙门氏菌诱导后家蝇幼虫cDNA文库的构建

采用沙门氏菌以针刺法诱导家蝇三日龄幼虫,提取诱导后培养24 h的家蝇幼虫总RNA,进一步分离、纯化其mRNA,运用SMART技术构建家蝇幼虫cDNA文库.结果表明:原始文库的滴度为1.55 × 106 pfu/mL,原始文库重组宰为99.5%,文库扩增后滴度达1.27 × 10 pfu/mL.从扩增文库随机挑取10个噬菌斑克隆进行PCR扩增鉴定,结果显示所选的lO个噬菌体克隆均合有重组的cDNA,插入片段大小为400～1 500 bp.