马尔尼菲青霉菌内源启动子驱动的苯菌灵抗性基因盒构建及其应用

马尔尼菲青霉菌是一种区域性流行于东南亚及中国南部地区的条件致病性温度依赖性双相型病原真菌,它能对免疫功能低下者造成致命的全身性感染,25℃时呈现菌丝状生长,而在37℃或在宿主体内为酵母相生长。为深入研究马尔尼菲青霉菌致病性和双相转化的分子机制,原有的遗传转化筛选标记基因已不能满足研究需要。为此,我们通过用马尔尼菲青霉菌微管蛋白β亚基基因启动子替换粗脉孢菌苯菌灵抗性基因的启动子,构建了一个苯菌灵抗性基因盒,并成功地将其运用于马尔尼菲青霉菌的遗传转化研究中。     

瑞氏木霉碳源阻遏相关基因Cre1的分子改造

为了提高瑞氏木霉（Trichoderma reesei）纤维素酶的活力,用类似基因改组的方法改造其碳源阻遏相关基因cre1。以瑞氏木霉基因组DNA为模板PCR扩增cre1基因,用DNaseⅠ消化cre1基因后,回收50-100 bp的DNA片段,用T4 DNA连接酶连接,以连接产物作为模板进行无引物PCR,并将PCR产物转入瑞氏木霉原生质体,通过测定滤纸酶活的方法筛选突变菌株,并在NCBI上比对分析突变菌株的cre1基因。结果表明,筛选获得1株纤维素滤纸酶活比出发菌株提高0.7倍的突变菌株cre2-3。cre2-3菌株在液体培养基中呈棉花状,而出发菌株呈小颗粒状,菌株cre2-3发酵液的颜色比出发菌株的更黄亮。推测cre1基因与瑞氏木霉菌株的生长代谢有关。     

利用抗性基因替换的方法将两个拷贝外源基因表达单元整合到枯草芽孢杆菌染色体基因组同一位点

本研究提供了一种新的整合多拷贝外源基因表达单元到枯草芽孢杆菌染色体同一位点的方法。以β-淀粉酶表达单元作为应用实例,本方法包括以下步骤：首先,构建含有一个拷贝β-淀粉酶表达单元的整合质粒pMLK83-CTBA,通过同源双交换获得单拷贝β-淀粉酶表达单元整合到枯草芽孢杆菌1A751染色体α-淀粉酶基因位点的菌株1A751[CTBA]Neo＋;然后,利用抗性基因替换质粒pVK71,将新霉素抗性基因替换为状观霉素抗性基因,得到1A751[CTBA]Neo-Spe＋;最后,整合质粒pMLK83-CTBA再以同源单交换方式整合到1A751[CTBA]Neo-Spe＋染色体,通过新霉素抗性和状观霉素抗性筛选出两个拷贝β-淀粉酶基因整合的重组菌1A751[CTBA2]Neo＋Spe＋。结果显示,利用此方法增加β-淀粉酶基因的拷贝数,能够显著和稳定地提高β-淀粉酶的表达量。     

二化螟鞘磷脂合酶相关基因CsSMSr的克隆、真核表达及表达谱分析

鞘磷脂合酶(SMS)基因家族在鞘脂质代谢中起着关键作用,可以通过调节神经酰胺和甘油二酯的平衡调控细胞的生存和凋亡.本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆得到1个二化螟鞘磷脂合酶相关基因的全长eDNA,命名为CsSMSr(Genbank登录号:JQ664739).CsSMSr开放阅读框1587bp,可编码528个氨基酸;序列分析表明,CsSMSr基因编码的蛋白N端具有保守的SAM结构域,含6个跨膜区域,并且有4个SMS家族特有的保守区域D1～D4,保守区D3和D4上有活性中心包括3个氨基酸残基(催化三联体):His302,His345,Asp349.CsSMSr在粉纹夜蛾Tn细胞内成功表达,Western blot检测表达产物分子量约60kDa.应用实时荧光定量PCR方法分析该基因在二化螟不同发育阶段和不同组织的表达,结果表明,CsSMSr随着二化螟的生长发育表达水平逐渐升高,在成虫时期达到最大;CsSMSr的表达具有组织特异性,二化螟雌成虫和雄幼虫生殖器官中的CsSMSr表达量都显著高于其他器官,在二化螟雄成虫精巢中表达量也较高,但与中肠和马氏管差异不大.CsSMSr的表达有时间特异性和组织特异性,推测该基因在二化螟的发育和生殖中有重要作用.本研究成功克隆并表达了二化螟鞘磷脂合酶相关基因,为进一步对该基因进行功能鉴定奠定了基础.     

石家庄地表水源保护区土地利用变化与水质相关性研究

土地利用变化的环境效应已成为区域可持续发展研究的切入点与突破口.以石家庄地表水源保护区为例,利用Erdas IMAGINE、ArcGIS等软件对2000年TM和2010年环境一号星的遥感影像进行解译,分析近10a来保护区土地利用的变化情况;将保护区划分为5个区域,并利用SPSS软件,将分类结果与保护区主要水质污染指标TN、TP、BOD5、CODMn进行相关性分析.研究发现:各土地利用类型的变化情况较大,变化概率为40.83％～67.87％,主要是低矮灌木及草地、未利用地向林地的转变;建设用地与TN相关性显著,其他各土地利用类型与水质指标之间相关程度不高.研究成果不仅对石家庄及河北省山区今后的土地利用和水质保护具有一定的指导意义,还将有助于揭示流域人类活动与景观生态系统变化和水环境的交互作用机制.     

小麦耐热及热敏感基因型在高温胁迫下膜透性及膜脂组分的差异

高温逆境下,植物膜透性的增加导致细胞代谢紊乱并诱导热激基因表达.脂肪酸是构成生物膜的主要物质,饱和脂肪酸的含量及饱和程度高,有利于保持膜在高温时的流动性和稳定性.本研究利用小麦(Triticum aestivum)耐热基因型TAM107和热敏感基因型中国春(CS)为对象,研究了高温胁迫对膜透性、叶绿素荧光参数Fv/Fm、膜脂组分及其相关脂肪酸去饱和酶基因(FAD7)表达的影响,结果表明,高温胁迫下,两基因型膜透性均增加,膜脂中的三烯脂肪酸含量下降,但TAM107变化幅度明显高于中国春,在脂肪酸水平上说明耐热小麦品种的膜系统较热敏感品种对高温逆境有较强的耐受性;中国春比TAM107中FAD7的表达对高温更加敏感,这直接影响了热胁迫前后膜脂中三烯脂肪酸含量的变化,在转录水平上说明了耐热小麦基因型较热敏感基因型对高温逆境有较强的耐受性.三烯脂肪酸含量在热胁迫前后的变化可作为一种新的耐热鉴定指标.     

蓝藻生物节律性分子调控机制的研究进展

生物钟现象是一种普遍存在于生物界细胞的内源节律性保持机制。生物钟机制的存在可以使生物体的代谢行为产生并维持以24h为周期的昼夜节律,从而更好地适应于地球自转所产生的环境条件昼夜间节律性变化。蓝藻是目前生物钟分子机制研究中的模式生物,其依赖于kai基因家族成员的核心生物钟调控模式已经被众多研究者详细阐明。蓝藻生物钟的核心振荡器是由蓝藻kaiA／B／C的编码产物来调控的,Kai蛋白的表达模式具有节律性。KaiC蛋白磷酸化状态的节律性循环及输入、输出途径相关组成蛋白的翻译后修饰状态节律性循环共同组成其反馈回路,负责维持生物钟节律性振荡的持续进行并与环境周期保持同步。传统的蓝藻生物钟分子机制模型认为,节律性表达基因翻译产物的转录／翻译负反馈抑制环是生物节律性维持和输出的关键。遗憾的是,在其它物种生物钟分子机制研究中未发现由ka／基因家族成员同源基因组成的节律性标签,这表明以kaiA／B／C为核心振荡器的生物钟系统并不是一种跨物种保守的生物钟系统。近期,人们发现非转录／翻译依赖的振荡器（NTO）也具有成为生物节律性产生和维持的“源动力”的可能。过氧化物氧化还原酶（Pax）氧化还原状态节律性是第一种被报道的跨物种保守的NTO节律性标签,这也日渐成为蓝藻生物钟分子机制研究新的热点。     

抗菌肽Shiva A基因在转基因柑橘无性繁殖后代中的遗传与表达分析

为进一步明确外源基因在转基因柑橘无性繁殖后代中的遗传稳定性及目标性状表现,本研究以转双价抗菌肽基因(ShivaA-cecropinB)纽荷尔脐橙(Citrus Sinensis Osbeck)无性繁殖后代植株为材料,通过PCR扩增,Southern杂交和实时定量PCR检测,以及温室抗病性评价分析等,对抗菌肽ShivaA基因在转基因柑橘后代株系中的遗传稳定性进行了研究.结果表明,外源抗菌肽Shiva A基因在转基因及其无性后代中能够稳定整合与表达.Southern杂交分析表明,ShivaA基因在无性繁殖后代基因组中为1个拷贝,而在T0代中为2个拷贝,由此推测T0代植株为混合嵌合体.定量PCR分析表明,ShivaA基因在To代中的表达水平低于其无性繁殖后代.本研究中外源基因的表达与拷贝数的多少成负相关.研究结果为开展转基因柑橘安全性评价提供了有用的实验材料,积累了有效的实验数据.     

烤烟打顶后喷施外源激素对中部烟叶品质的互作效应

为探究外源激素对烤烟中部烟叶品质的影响,在打顶后的烟株表面喷施生长素(IAA)与赤霉素(GA_3)2种生物制剂,分析不同浓度的赤霉素和生长素及其互作对烤烟理化性质、游离态和糖苷结合态香味物质的影响。结果表明,在同一生长素水平下增施赤霉素及在同一赤霉素水平下增施生长素均可改善烤后烟叶理化性质,增加游离态和糖苷结合态香味物质总量,且浓度越高效果越优。生长素和赤霉素互作对烟叶质重、抗张力、烟碱、总糖、糖碱比有极显著效应;相对较高水平的生长素和赤霉素互作配施可显著提高烟叶香味品质效果,其中20 mg·L~(- 1)IAA+20 mg·L~(- 1)GA_3处理在烟株生长及品质提升方面效果最佳。本研究结果为优质烤烟生长及其调控工作提供了理论参考。     

黄瓜生长素受体同源基因CsAFB和CsTIR在拟南芥中的转化与功能表达

植物生长素受体是生长素信号通路中的重要因子.基于前期克隆得到了黄瓜(Cucumis sativus)生长素受体同源基因生长素信号F-box蛋白基因(auxin signaling F box protein,CsAFB)和转运抑制响应基因(transport inhibitor response,CsTIR),为进一步证实和研究这2个基因的功能,本研究利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)Col-0野生型和生长素受体编码基因功能缺陷突变体tirl-1为材料,导入黄瓜生长素受体同源基因,获取纯合转基因系.检测发现,拟南芥突变体tirl-1转入CsAFB/TIR基因后根系发育、外源生长素敏感性和细胞伸长反应均恢复至野生型水平.检测发现,野生型拟南芥中过量表达黄瓜CsAFB/TIR,尤其是Cs TIR基因,植株主根伸长明显受抑,侧根数量剧增,子叶下卷,叶柄上翘,真叶叶缘向离轴面弯曲,顶端优势明显.本研究表明,CsAFB/TIR基因功能类似拟南芥TIR1基因,为黄瓜生长素受体同源基因;过量表达该类基因通过增加生长素受体数量、扩大生长素信号的方式参与调控植物生长发育;为进一步在黄瓜中研究生长素受体功能及作用机理提供理论依据.