稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

Expression of Anti-Lipopolysaccharide Factor Isoform 3 in Chlamydomonas reinhardtii Showing High Antimicrobial Activity

Antimicrobial peptides are a class of proteins with antibacterial functions. In this study, the anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 gene (ALFPm3), encoding an antimicrobial peptide from Penaeus monodon with a super activity was expressed in Chlamydomonas reinhardtii, which would develop a microalga strain that can be used for the antimicrobial peptide production. To construct the expression cluster, namely pH2A-Pm3, the codon optimized ALFPm3 gene was fused with the ble reporter by 2A peptide and inserted into pH124 vector. The glass-bead method was performed to transform pH2A-Pm3 into C. reinhardtii CC-849. In addition to 8 μg/mL zeocin resistance selection, the C. reinhardtii transformants were further confirmed by genomic PCR and RT-PCR. Western blot analysis showed that the C. reinhardtii-derived ALFPm3 (cALFPm3) was successfully expressed in C. reinhardtii transformants and accounted for 0.35% of the total soluble protein (TSP). Furthermore, the results of antibacterial assay revealed that the cALFPm3 could significantly inhibit the growth of a variety of bacteria, including both Gram-negative bacteria and Gram-positive bacteria at a concentration of 0.77 μM. Especially, the inhibition could last longer than 24 h, which performed better than ampicillin. Hence, this study successfully developed a transgenic C. reinhardtii strain, which can produce the active ALFPm3 driven from P. monodon, providing a potential strategy to use C. reinhardtii as the cell factory to produce antimicrobial peptides.     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

白屈菜CmFAD2基因的克隆及植物转化载体构建

通过对白屈菜低温应答过程的转录组分析发现膜脂不饱和化相关基因的表达在一定过程中发生变化,脂肪酸去饱和酶基因FAD2在随温度的变化趋势为正"V"型,且表达量变化显著。利用NCBI等在线软件对序列进行相关生物学信息分析,并对白屈菜FAD家族成员FAD2基因的完整开放阅读框(ORF)进行克隆,并命名为CmFAD2。选用克隆载体pMD-19-T,转化大肠杆菌DH5α,测序验证序列正确性及完整性。将目的基因与植物表达载体pRI-201-AN连接构建重组DNA pRI-201-AN-Cm FAD2,电击法转化农杆菌LBA4404,利用菌液PCR法验证成功。该基因可作为药用植物抗寒品种创制的候选基因。     

秀珍菇原基形成相关基因PpFBD1的克隆与表达研究

前期研究中通过对秀珍菇经低温诱导后不同发育阶段样本进行转录组测序及差异表达基因分析发现,ID为Cluster-6377.64510的基因(命名为PpFBD1)在原基形成前期的样本中高表达。为进一步了解分析其表达特性及功能,根据转录组测序结果设计特异性引物,利用RT-PCR技术从秀珍菇中克隆获得了该基因的cDNA全长。该基因由342个核苷酸组成,编码一个由113个氨基酸组成的蛋白,蛋白相对分子质量约11 ku。进化树分析显示,PpFBD1编码蛋白与糙皮侧耳hydrophobin1编码的疏水蛋白亲缘关系最近。Gene Ontology功能分析表明,PpFBD1主要参与真菌类细胞壁的合成。荧光定量RT-PCR检测显示,该基因在菌丝体经低温诱导后恢复至室温阶段(原基形成前期)表达量最高,这表明其可能参与调控秀珍菇原基形成过程。本研究结果为阐明秀珍菇原基形成机制提供参考。     

真核表达NDV F基因重组质粒的构建及其在CEF细胞中的转染

通过PCR方法自含NDVZF基因的克隆质粒中扩增NDVF基因 ,将其与真核表达载体pcDNA3..1/V5_His_TOPO重组。经核酸内切酶酶切 ,阳性克隆鉴定准确无误 ,核酸序列测定结果与原始基因比较 ,同源性大于 99% ,启始密码和终止密码未出现变异 ,将该重组质粒命名为pcDNANDVZF。将pcDNANDVZF在脂质体作用下转染CEF细胞 ,用间接免疫荧光试验检测 ,结果证明pcDNANDVZF可在CEF细胞中大量表达F蛋白。     

硒蛋白的基因表达与调控

硒蛋白是微量元素硒以硒代半胱氯酸(SeC)形式进入多肽链的蛋白质。SeC的遗传密码是UGA。在原核细胞中,4种基因产物SELA、SELB、SELC和SELD参与了硒蛋白的合成过程。真核生物硒蛋白mRNA3’-UTR的硒代半胱氨酸插入序列(SECIS)是真核细胞UGA密码编码SeC的顺式作用元件。动物的硒营养状态不影响硒蛋白基因的转录,但影响硒蛋白mRNA的稳定性。饲料硒水平与含硒酶活性呈正相关。     

CIDR PMSG FSH联合处理不同品种绵羊效果的研究

CIDR、PMSG、FSH联合使用对初产供体羊Borderdale(波德代)3♂15♀、Poll Dorset(无角陶赛特)5♂18♀和Ger-man Mutton Merino(德国肉毛兼用美利奴—德美)3♂15♀进行同期发情和超数排卵。同期化发情波德代、无角陶赛特和德美分别为100.00%、88.89%和93.33%,羊只同期化发情时间经历和各时间点分布3个品种各有特点。超数排卵效果品种间存在差异,波德代、无角陶赛特、德美分别为6.60±2.97(枚)、3.63±2.25(枚)、5.50±3.32(枚),波德代极显著地高于无角陶赛特(P<0.01)。超排有效率波德代、无角陶赛特、德美分别为100.00%、87.50%、92.86%。未受精卵波德代极显著地高于德美羊和无角陶赛特羊(P<0.01)。胚胎总数德美羊极显著地高于波德代(P<0.01)。有效胚胎波德代羊、无角陶赛特羊、德美羊分别为2.40±2.31、2.75±2.05、4.07±3.79,德美极显著地高于波德代(P<0.01)。同一方法进行同期化发情,羊只经历时间和各时间点均衡分布能否有效控制是同期发情的焦点问题,是有效胚胎数目差异的主导因素之一。     

T7 RNA多聚酶基因的克隆、序列测定及其在E.coli中的表达

从BL21(DE3)E．coli菌株中以PCR的方法扩增得到了与T7RNA多聚酶(T7RNApolymerase，T7pol)基因大小一致的DNA片断。将PCR产物纯化后直接克隆到pGEM—T载体中，经酶切鉴定和DNA序列分析表明克隆得到了正确的T7pol基因。将T7pol基因亚克隆入pET-28b( )中，构建得到原核表达质粒pET28T7。该质粒的BL21(DE3)pLysS转化菌在IPTG的诱导下可表达约98800的蛋白，这与T7pol的相对分子质量一致。将该质粒转化DH5α、JMl09、HBl01、BL21(DE3)和BL21(DE3)pLysS等5种不同的宿主菌，仅有转化T7pol酶活性受到抑制的宿主菌BL21(DE3)pLysS才能得到转化子，而其余4种T7T7pol酶活性不受抑制的E．coli宿主菌不能得到转化子。pET28T7原核表达质粒这种仅能在T7pol酶活性受到抑制的宿主菌中才能存活的现象说明本试验所克隆的T7pol基因能正确表达出具有RNA转录酶活性的蛋白。