CRISPR/Cas9介导的多基因编辑系统在大豆中的应用

自CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)基因组编辑技术发现以来,迅速在作物中得到广泛应用.但是,CRISPR/Cas9多基因编辑系统在大豆中的研究尚待开发.本文利...     

水稻抽穗期基因OsDof6功能的初步研究

【目的】以前期通过穗发育芯片筛选到一个水稻Dof家族转录因子OsDof6为研究对象,进一步探究OsDof6的表达模式与生物学功能。【方法】对OsDof6的基因、蛋白及启动子序列进行生物信息学分析,利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑,通过实时定量PCR和亚细胞定位技术分析该基因的表达模式。【结果】对该基因的启动子序列分析表明,该基因启动子中存在大量与光响应、激素响应及胁迫响应相关的顺式调控元件。利用CRISPR/Cas9技术获得了2种不同突变类型的功能缺失突变体9522^Dof6-3和9522^Dof6-4。对突变体T₁株系进行表型观察发现,相较于对照,两种突变体在营养生长阶段分蘖数明显降低,转入生殖生长阶段后,两种突变体的抽穗时间推迟约3 d。实时定量PCR结果显示OsDof6在水稻根、茎、叶和穗中均有不同程度的表达,在穗发育后期相对表达量明显提高;通过亚细胞定位分析发现OsDof6定位于细胞核。【结论】初步判断OsDof6基因会影响水稻分蘖数与抽穗期。     

Use of two PGPR strains in the integrated management of blast disease in rice (Oryza sativa) in Southern Spain

Biocontrol capacity of two plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) strains, against blast disease in rice paddy fields in Southern Spain was studied in three cropping seasons. Both strains (Pseudomonas fluorescens Aur 6 and Chryseobacterium balustinum Aur 9) had already shown biocontrol capacity against pathogens, ability to induce systemic resistance against leaf pathogens and against salt stress in different plant species. Bacterial treatments were carried out on seeds and/or on leaves. Strains were inoculated individually and in combination. Protection against natural disease incidence was evaluated, and rice production and quality measured in 2005 and 2006 trials. In 2004, natural disease incidence was low (between 0.1% and 0.35% of damaged leaf surface) due to environmental conditions; under these conditions, both strains significantly protected plants against rice blast. In 2005, disease incidence was higher than in 2004, reaching higher values of affected leaf surface in controls. In these conditions, each strain individually protected rice against rice blast, although the combination of both strains was the most effective treatment. All three treatments (Aur 6, Aur 9 and Aur 6 + Aur 9) reached 50% protection in panicles, with Aur 9 being the most effective. In 2006, the most effective treatment was the combination of both strains on leaves in three physiological stages, suggesting a biocontrol mediated protection. On the other hand, when bacteria were applied to seeds, disease incidence decreased up to 50%, suggesting induction of systemic resistance. Finally, a direct relation between protection mediated by the PGPR and the increase in rice productivity (mT/ha) and quality (weight of 1000 seeds and number of intact grains after milling) was found.     

优质花生新品种唐花9号的选育及应用前景分析

唐花9号花生新品种,是唐山市农业科学研究院采用生物技术与常规技术相结合的方法,将优质与高产相结合,经过多年的单株定向选择,培育出的适合市场需求、符合外贸出口标准的花生新品种.2006年通过河北省鉴定.     

圆斑星鲽sox9基因的克隆与表达

本研究筛选到圆斑星鲽(Verasper variegatus)的性别相关基因sox9,并通过RACE技术获得了全长序列,基因全长为3287 bp,包括1431 bp的ORF,编码477个氨基酸,368 bp的5¢ UTR和1488 bp的3¢ UTR。在3¢ UTR中有多聚腺苷酸尾和加尾信号AATAAA。通过荧光定量PCR测定了sox9基因在圆斑星鲽成鱼不同组织中的表达水平,发现sox9基因在圆斑星鲽的脑、眼、鳃、心、肝、胆、肠、精巢、卵巢、肾和肌肉等各个组织中都有不同程度的表达。在鳃、脑和精巢组织中检测到较高水平的sox9转录,其中精巢中的转录水平显著高于其他组织,sox9基因在性腺中的表达显示出性别两相性差异。其在精巢中的表达水平要显著高于卵巢,说明sox9基因与雄性性腺发育相关。通过测定sox9基因在圆斑星鲽幼鱼不同发育时期(20、30、40、50、60、70和80日龄)的表达水平,发现其在20~50日龄表达量逐渐下降,在60日龄时表达量上升,推测表达量上升可能与幼鱼性腺分化相关。     

用于生物质酶解过程的纤维素酶研究进展

纤维素酶解效率是木质纤维素经济、高效生化转化的限制瓶颈。该文讨论了影响纤维素酶酶解经济性与高效性的多个要素,如:高滤纸酶活菌株的选育、发酵、酶解机理、酶解影响因素及酶解混合体系的优化等。该文研究表明,纤维二糖水解酶可能是决定发酵体系中滤纸酶活高低的关键单酶组分,同时,该酶可能也是预处理后生物质酶解体系中决定滤纸酶活效率的关键单酶组分。酶解过程中关键限速反应的认识及关键限制因素形成机制的揭示将成为纤维素酶生化转化研究的重点,这些机理机制的建立可为构建高比活力纤维素酶提供理论依据。     

施氮量对超级稻‘松粳9号’产量及氮肥利用率的影响

为了探讨施氮量与‘松粳9号’干物质积累、产量、氮肥利用率之间的关系,明确最佳氮肥施用量,使其在生产中真正发挥超级稻的增产潜力。以超级稻‘松粳9号’为材料,通过田间小区对比试验,研究了不同氮肥施用量对超级稻‘松粳9号’产量及氮肥利用率的影响。结果表明,在水稻齐穗期,地上部植株干物质积累量和吸氮量都随着施氮量的增加而增加;成熟期地上部植株干物质积累量和吸氮量都随着施氮量的增加出现先增后减的趋势。氮肥利用率随着施氮量的增加而降低。随着施氮量的增加产量出现先增后减的趋势。产量与成熟期稻穗和植株干物重、齐穗期稻穗含氮量、成熟期稻穗和植株含氮量呈极显著正相关,与氮肥生理利用率呈显著正相关。施氮量195 kg/hm²能实现超级稻‘松粳9号’最高产量。     

单季稻“甬优9号”病虫发生特点与防治技术研究

调查结果表明：与本地单季稻当家品种两优培九相比,甬优9号病虫发生有如下特点：①移栽期较迟避过了1代二化螟的为害,因此1代﹑2代螟虫为害较轻,但由于甬优9号生育期较长,穗期3代螟虫虫伤株为害相对较重。②稻纵卷叶螟发生前期四（2）代发生轻于两优培九,中期五（3）代发生重于籼型两优培九。③稻飞虱发生前中期四（2）﹑五（3）代白背飞虱和五（3）代褐稻虱发生较轻,同时茎秆粗壮,耐害性较好,后期六（4）代褐稻虱的发生重于两优培九,由于成熟期较迟还增加了10月份七（5）代的发生为害。④易感稻曲病。针对甬优9号病虫发生特点,在防治策略上调整如下：①放宽甬优9号营养生长阶段的防治指标,发挥甬优9号耐害性强的优点,减少病虫防治次数,保护和利用天敌的生态调控能力。②根据破口期天气情况,做好稻曲病等穗期病害的预防。③抓好穗期3代螟虫﹑褐稻虱的防治,确保丰收。     

利用CRISPR/Cas9系统构建可诱导型猪Sohlh1基因敲除细胞系

目的 将Tet-on系统与CRISPR/Cas9系统相结合建立诱导敲除猪Sohlh1基因的细胞系。方法 分离培养猪胎儿成纤维细胞(PFF),进行慢病毒载体PCW-eSpCas9(1.1)侵染并通过1 μg/mL嘌呤霉素筛选及强力霉素(Dox)诱导;改造pLV-sgRNA载体,进行293FT细胞转染验证;构建含Sohlh1基因目标靶点的pLV-sgRNA-2A-GFP特异性载体,进行慢病毒包装检测;利用包装病毒侵染稳转PCW-eSpCas9(1.1)的PFF细胞,3 μg/mL灭稻瘟菌素进行筛选,随后添加Dox诱导进行表达分析和敲除效率检测。结果 建立了受Dox调控可诱导eSpCas9(1.1)蛋白表达的PFF细胞系,不添加Dox,eSpCas9(1.1)蛋白不表达;293FT细胞表达绿色荧光,表明pLV-sgRNA-2A-GFP载体改造成功。3、4、6号Sohlh1基因靶点具有敲除活性,利用最优的2个靶点构建了pLV-sgRNA-2A-GFP特异性载体,荧光表达显示载体慢病毒包装成功。构建稳转PCW-eSpCas9(1.1)和pLV-sgRNA-2A-GFP的PFF,经Dox诱导72 h后,Sohlh1基因的敲除效率为85%。结论 利用Tet-on系统和CRISPR/Cas9系统成功构建了可诱导型猪Sohlh1基因敲除细胞系,为研究Sohlh1基因的功能以及制备条件性敲除Sohlh1基因去除生殖细胞的模型猪奠定了基础。     

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。