转Pi9抗稻瘟病基因水稻株系的比较转录组分析

【目的】在转录水平上解析Pi9基因介导的稻瘟病抗性调控机理,为培育抗病水稻品种提供理论依据。【方法】向水稻品种日本晴(NPB)及其转Pi9抗稻瘟病基因株系(NPB/Pi9)接种稻瘟菌。分别于接种后0 h、12 h、24 h、36 h提取叶组织样品,选取12503个水稻基因定制基因芯片,进行水稻基因转录组分析,并通过qRT-PCR对部分差异表达基因进行验证。【结果】NPB/Pi9在接种后12 h、24 h和36 h的基因表达量分别与其接种0 h表达量比较,共检测到7754个差异表达基因;相应地,感病水稻NPB在以上时间点共检测到7385个差异表达基因;在接种后36 h,NPB/Pi9的差异表达基因数目显著多于NPB。比较NPB/Pi9和NPB相同时间点的基因表达量,共获得4065个差异表达基因,其中接种后36 h的差异表达基因显著多于接种后0 h、12 h或24 h。因此,NPB/Pi9的稻瘟病防御反应更强烈。对NPB/Pi9与NPB相同时间点的差异表达基因进行GO和KEGG分析,细胞外区域、植物对刺激应答、转录调控、氧化还原、离子结合、次生代谢和植物激素相关的GO分类在接种后呈显著富集,苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和植物激素信号途径的KEGG通路在接种后显著富集。与效应分子触发的免疫反应(ETI)相关的水杨酸信号途径、几丁质酶,以及与病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)相关的胞外区域、对刺激的应答、木质素合成等,均在抗感水稻之间差异表达。而且PTI/ETI共有的WRKY转录因子、MAPK激酶、茉莉酸和乙烯信号途径等发生差异表达。综上所述,NPB/Pi9和NPB的差异表达模式与ETI和PTI相关,两者相互联系并在Pi9介导的稻瘟病抗性中发挥作用。【结论】与日本晴比较,抗病基因型NPB/Pi9对稻瘟病防御反应更强烈。转录因子、激酶、NBS-LRR基因、几丁质酶、水杨酸、茉莉酸和乙烯信号途径,以及植物次生代谢在Pi9介导的稻瘟病抗病反应中发挥重要作用。     

藏鸡和隐性白羽鸡感染柔嫩艾美耳球虫后免疫相关基因的表达变化分析

试验旨在从免疫遗传学的角度初步探讨藏鸡（TC）和隐性白羽鸡（RWC）对柔嫩艾美耳球虫（Eimeria tenella）易感性差异的分子机制,分别用1×10⁵个柔嫩艾美耳球虫孢子化卵囊感染对球虫具有抗性的藏鸡和易感的隐性白羽鸡。应用实时荧光定量PCR检测藏鸡和隐性白羽鸡感染前0 d和感染后第2、4、6和8天脾脏、盲肠、胸腺、法氏囊中γ-干扰素（IFN-γ）、白细胞介素-2（IL-2）、IL-16、Toll样受体（TLR3）和TLR15免疫相关基因的转录水平变化。结果显示,藏鸡脾脏IFN-γ、IL-2、IL-16及TLR3、TLR15免疫相关基因转录水平于感染后第4和8天明显上调,隐性白羽鸡则无明显变化。藏鸡盲肠IFN-γ转录水平在感染后第2天显著上调（P<0.05）,TLR3在感染后第4天起显著上调（P<0.05）,其余免疫相关基因变化幅度不大;隐性白羽鸡盲肠IFN-γ转录水平在感染后第8天显著上调（P<0.05）,IL-2在感染后第2天起显著上调（P<0.05）,IL-16在感染后第6天起显著上调（P<0.05）,TLR3在感染后第2和8天显著上调（P<0.05）,TLR15变化幅度不大。各免疫相关基因在2个品种鸡胸腺和法氏囊中均出现上调或下调,但除藏鸡法氏囊TLR3和TLR15转录水平变化幅度相对较大外,其余免疫相关基因与感染前相比变化幅度不大。以上结果显示,球虫感染主要导致藏鸡和隐性白羽鸡脾脏和盲肠中的各免疫相关基因出现显著变化,表明宿主的遗传背景在一定程度上可影响球虫感染的免疫应答。     

利用基因芯片分析比较Giza75和SG747纤维发育差异表达基因

【目的】 利用适应性广、产量高的陆地棉和纤维品质优异的海岛棉进行高通量基因芯片比较分析,筛选和鉴定棉纤维发育相关的关键基因。【方法】 以SG747(Gossypium hirsutum L.)和Giza75(Gossypium barbadense L.)为材料,利用Affymetrix公司的棉花寡聚核苷酸基因芯片对其开花后10 d(10 days after anthesis, 10 DPA)的棉纤维进行表达谱分析。【结果】 材料Giza75和SG747共筛选到3 905个差异表达基因,其中功能预测基因占比17.80%,翻译、核糖体结构相关基因占比16.82%,翻译后修饰占比14.32%。Gra.2198.1.A1_at正向调控棉纤维发育过程,Gra.85.1.S1_at、Ghi.249.1.A1_at和Ghi.8448.1.S1_x_at负向调控棉纤维发育过程,可能参与了棉纤维发育过程。【结论】 利用陆地棉和海岛棉基因芯片并结合qRT-PCR筛选和鉴定到4个纤维发育相关的关键候选基因。     

人溶菌酶密码子优化及其在牛乳腺细胞中高效表达

【目的】分析牛乳腺中7种主要乳蛋白基因密码子使用偏好性,筛选高频密码子和低频密码子,依据其对人溶菌酶基因进行密码子局部优化和全局优化,通过牛乳腺上皮细胞等多种细胞对优化效果进行分析评价,为提高重组人溶菌酶表达量,开发新型、高效、安全的重组人溶菌酶提供理论依据。【方法】利用CodonW和EMBOSS等软件对7种主要牛乳蛋白和人溶菌酶基因密码子偏好进行生物信息学分析,筛选牛乳蛋白基因高频、低频密码子并根据牛乳蛋白基因密码子使用偏好对人溶菌酶基因翻译起始区前22位密码子（LYZop22）和全局密码子(LYZop)分别进行优化。构建人溶菌酶-荧光素酶融合表达载体（pGL3-LYZcw/op22/op）和人溶菌酶过表达载体（pcDNA-LYZcw/op22/op）,将上述载体分别转染牛乳腺上皮细胞(BMEC)、牛成纤维细胞（BFFC）和C127小鼠乳腺上皮细胞等3种细胞,通过荧光素酶、实时荧光定量PCR及Western-blot等方法检测密码子优化对溶菌酶表达的影响。【结果】牛乳蛋白基因密码子偏好以GC结尾,GC3s平均含量为0.537±0.062,而人溶菌酶GC3s含量为0.407,偏好以AT结尾;聚类结果表明,牛乳中酪蛋白与乳清蛋白类基因在密码子使用偏好性上也存在一定差异。依据筛选获得的牛主要乳蛋白基因5个高频密码子（RSCU>1.5）和7个低频密码子（RSCU<0.5）对人溶菌酶基因密码子进行优化并转染多种细胞进行表达效果分析。荧光素酶分析发现,相比野生型溶菌酶密码子（LYZcw）,翻译起始区密码子优化类型LYZop22分别在BMEC、BFFC细胞中提高1.48倍（P<0.01）和1.30倍（P>0.05）;而全局密码子优化类型LYZop分别在BMEC、BFFC中提高2.2倍（P<0.01）和2.44倍（P<0.01）,说明密码子优化能明显提高人溶菌酶在多种细胞中表达量。实时荧光定量PCR结果表明,LYZop22相比LYZcw在BMEC和BFFC细胞中分别提高了2.08倍（P<0.05）和1.5倍（P>0.05）,而LYZop则分别提高了22倍（P<0.01）和17.8倍（P<0.01）,mRNA表达水平与密码子优化后的mRNA二级结构稳定性呈正相关。Western-blot结果也进一步表明,密码子优化后的LYZop22和LYZop能明显提高重组人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞中的表达量。上述结果表明,根据牛乳腺中主要乳蛋白基因密码子使用偏好进行密码子优化,能显著提高人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞及成纤维细胞中的表达量,且溶菌酶基因全局密码子优化效果优于翻译起始区密码子优化效果。【结论】通过生物信息学分析获得了牛乳蛋白基因使密码子使用偏好及高低频密码子;依据牛乳蛋白密码子使用偏好性对人溶菌酶密码子优化能显著提高重组人溶菌酶mRNA水平和蛋白水平的表达量,为今后利用生物反应器高效生产重组人溶菌酶奠定基础。     

水稻待测粳型亲籼系的亲籼性鉴定

[目的]选育粳型亲籼系。[方法]选用6个籼稻、6个粳稻和6个广亲和测验种,以F,代花粉育性和小穗育性为指标,测定了5个待测粳型亲籼系的亲籼性。[结果]待测粳型亲籼系G2123、G2417、G2410和G3005亲籼、不亲粳,为特异亲籼系;G2615不亲籼,也不亲粳,为不亲和系。同时探讨了粳型亲籼系亲籼性测定时的测验种、育性指标、花粉育性和小穗育性的测定方法,分析了G2417高亲籼性的原因。[结论]G2417自交结实率（小穗育性）95．1％,与6个籼稻测验种杂交的F,代平均结实率（小穗育性）94．9％,是个亲籼性极好、综合性状优良的亲籼系。     

Molecular tagging of Asiatic soybean rust resistance in exotic genotype EC 241780 reveals complementation of two genes

Asian soybean rust (ASR) caused by Phakopsora pachyrhizi severely reduces seed yield in soybean. Molecular tagging of ASR resistance can help in the process of resistance breeding. In this study, an F₂ population of cross (susceptible cultivar ‘NRC 7’ × resistant exotic genotype EC 241780) was used for bulked segregant analysis (BSA) with 25 SSR (simple sequence repeat) primers linked with six Rpp genes. Among them, five polymorphic SSR markers, viz., Sct 187, SSR 1859, Satt 191 (Rpp1b like loci) and Satt 215, Sat_361 (Rpp2 loci) distinguished the ASR resistant and susceptible bulks and individuals. In combined marker analysis, the markers Satt 191 (Rpp1b like loci) and Satt 215 (Rpp2 loci) were linked with ASR severity score and were also confirmed in individual 110 F₂ segregants. Hence, these markers could be utilized in the marker assisted rust resistance breeding of Rpp1b like and Rpp2 genes. In silico candidate gene analysis for hypersensitive response revealed that Satt 191 linked region was rich in genes encoding apoptotic ATPase having leucine‐rich repeat (LRR) domain.     

双隐性甜糯玉米的主要农艺及品质性状

利用糯玉米(wxwx)分别与普甜玉米(su1su1)和超甜玉米(sh2sh2)杂交,在F1代的果穗上分离出纯合双隐性甜糯玉米(su1su1wxwx或sh2sh2wxwx),再同时种植双隐性甜糯玉米及亲本普甜玉米、超甜玉米和糯玉米,观测了一系列农艺性状,并分析了甜糯双隐性基因的互作效应.主要结果如下:(1)双隐性甜糯玉米的三叶期出现最迟,株高较高.(2)大部分     

钼镉联合胁迫对山羊肾脏细胞凋亡相关基因表达的影响

本研究以波尔山羊为实验动物,旨在观察钼镉联合胁迫对山羊肾脏细胞凋亡相关基因表达的影响。选用63头健康波尔山羊随机分成7组,每组3个重复,选用七钼酸铵([(NH4)6Mo7O24·4H2O])作为实验钼源,氯化镉(Cd Cl2)作为实验镉源,按每kg山羊体质量添加钼、镉对照组(Mo 0 mg/kg+Cd 0 mg/kg),低镉低钼组(Mo 15mg/kg+Cd 0.5 mg/kg),低镉中钼组(Mo 30 mg/kg+Cd 0.5 mg/kg),低镉高钼组(Mo 45 mg/kg+Cd 0.5 mg/kg),高镉低钼组(Mo 15 mg/kg+Cd 1.0 mg/kg),高镉中钼组(Mo 30 mg/kg+Cd 1.0 mg/kg),高镉高钼组(Mo 45 mg/kg+Cd1.0 mg/kg),实验期50 d。并于当天、第25、50天每组各剖杀3头山羊取肾组织进行相关实验,观察不同剂量钼、镉对山羊肾脏细胞凋亡相关基因表达等的影响。结果显示,与对照组相比,在实验第25、50天时,实验组山羊肾脏bcl-2 mRNA表达量下降(P0.01),bax mRNA、caspase-3 mRNA和cytc mRNA表达量上升(P0.05或P0.01);山羊钼镉联合胁迫导致肾线粒体抗氧化功能降低、自由基含量升高,导致细胞促凋亡基因表达量上升,抗凋亡基因的表达量下降,提示钼镉联合胁迫对山羊肾脏有明显损伤。     

藤黄微球菌AD3的阿特拉津降解基因检测与分析

为了获得高效稳定的阿特拉津基因,分离出更多的阿特拉津降解菌,试验采用PCR基因扩增和氮源利用方法,对AD3菌株的阿特拉津降解基因进行了检测和测序,并与其他菌株阿特拉津降解基因的序列进行了比较。结果表明：Micrococcus luteus AD3菌株含有阿特拉津降解基因trzN,atzB,atzC和atzDEF。其中trzN基因中心区的序列与Arthrobacter sp.TC1的trzN完全相同,atzB和atzC基因中心区的序列与Pseudomonas sp.ADP的atzB和atzC完全相同。AD3菌株能以氰脲酸为唯一氮源生长,Micrococcus luteus AD3菌株能将阿特拉津彻底降解成CO2和NH3。     

Genetic potential for residual feed intake and diet fed during early- to mid-gestation influences post-natal DNA methylation of imprinted genes in muscle and liver tissues in beef cattle

Discovery of epigenetic modifications associated with feed efficiency or other economically important traits would increase our understanding of the molecular mechanisms underlying these traits. In combination with known genetic markers, this would provide opportunity to improve genomic selection accuracy in cattle breeding programs. It would also allow cattle to be managed to improve favorable gene expression. The objective of this study was to identify variation in DNA methylation between beef cattle of differential pre-natal nutrition and divergent genetic potential for residual feed intake (RFI). Purebred Angus offspring with the genetic potential for either high (HRFI) or low (LRFI) RFI were prenatally exposed to either a restricted maternal diet of 0.5 kg/d average daily gain (ADG) or a moderate maternal diet of 0.7 kg/d ADG from 30 to 150 d of gestation. We performed DNA methylation analysis of differentially methylated regions (DMR) of imprinted genes (Insulin-like growth factor 2 (IGF2) DMR2, IGF2/H19 imprinting control region (ICR) and IGF2 receptor (IGF2R) DMR2) using post-natal samples of longissimus dorsi (LD) muscle taken from male and female calves at birth and weaning, and of LD muscle, semimembranosus (SM) muscle, and liver samples collected from steers at slaughter (17 months of age). Interestingly, for all three DMR investigated in liver, LRFI steers had higher levels of methylation than HRFI steers. In LD muscle, IGF2/H19 ICR methylation differences for heifers at birth were due to pre-natal diet, while for steers at birth they were mostly the result of genetic potential for RFI with LRFI steers again having higher levels of methylation than HRFI steers. While results from repeated measures analysis of DNA methylation in steers grouped by RFI revealed few differences, in steers grouped by diet, we found higher methylation levels of IGF2 DMR2 and IGF2R DMR2 in LD muscle of restricted diet steers at weaning and slaughter than at birth, as well as increased methylation in LD muscle of restricted diet steers compared with moderate diet steers at weaning and/or slaughter. Our results suggest that differential pre-natal nutrition, and divergent genetic potential for RFI, induces tissue- and sex-specific alterations in post-natal IGF2 and IGF2R methylation patterns and that these patterns can vary with age in Angus beef cattle.