原核生物苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的杀虫蛋白基因Cry2Aa不仅GC含量低，而且包含影响在真核生物中高效表达元件的结构，如果不加以改造而直接转入水稻中，不仅表达量低而且抗虫效果差。本研究首先通过同义密码子替换，提高了优化基因中GC含量和水稻(Oryza sativa L.)偏爱密码子的比例，消除原始基因中的Poly(A)加尾识别信号序列和内含子切割识别序列，然后在优化基因的5'端添加转运信号肽序列PR1a和3'端添加内质网定位序列KDEL，采用Mfold软件优化mRNA二级结构，最终获得的优化基因Cry2Aa#的GC含量达到57.3%，碱基改变了25.87%，密码子改变了67.51%；消除了在真核生物中影响mRNA稳定的序列，密码子使用频率与水稻基因组基本保持一致；另外，消除了优化基因中存在的9个茎环等mRNA二级结构，其总自由能也相应降低，相比优化之前降低了23.9 kcal/mol。利用优化基因Cry2Aa#构建植物表达载体，转化水稻成熟胚诱导愈伤组织获得转基因植株，其分蘖期叶片中Cry2Aa#蛋白的表达量为8.62~18.88 μg/g鲜重，对稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)的抗性好，说明优化策略可行。本研究为外源基因优化设计提供重要参考数据，为水稻抗螟虫育种提供了优良抗虫基因资源。

柯浩体(cajal body, CB)是细胞核重要组分，在动植物生长发育以及病毒侵染过程中发挥着重要作用，coilin是CB指示蛋白。为揭示拟南芥(Arabidopsis thaliana)柯浩体蛋白 (Atcoilin) 的功能和亚细胞定位，本研究采用RT-PCR方法从拟南芥中扩增获得Atcoilin 的cDNA，经克隆测序列后，利用生物信息学软件分析预测Atcoilin的亚细胞定位和功能域；将柯浩体蛋白与表达载体pEarley101 (带黄色荧光蛋白) 重组，通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)接种法将重组蛋白Atcoilin-YFP在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片表皮细胞中进行瞬时表达，DAPI染色后在激光共聚焦显微镜下观察蛋白的亚细胞定位。生物信息学分析表明，Atcoilin亚细胞定位在细胞核上，该蛋白编码608个氨基酸，可分为3个功能域 (N端有序折叠区，中间无序折叠区及C端区)，与人类柯浩体蛋白高度同源，两者氨基酸序列总体一致性为50%；Western blot证实，重组表达载体在本氏烟中得到了正确的表达，并在激光共聚焦显微镜下观察，显示该蛋白定位在细胞核内。功能预测及细胞定位结果为该蛋白功能的深入研究提供基础资料

高效的杂交体系是利用荧光原位杂交技术进行相关研究的基础。本研究对影响甘蔗染色体荧光原位杂交效果的关键因素如染色体预处理、变性条件和变性方式等进行筛选，优化适合于甘蔗的荧光原位杂交体系。本研究以甘蔗(Saccharum officinarum)与斑茅(Erianthus arundinaceus)F1崖城96-66的根尖为材料，采用对二氯苯离体、α-溴代萘离体和4℃低温水中非离体3种预处理方法，筛选染色体形态，采用分开变性和共变性两种变性方式并结合筛选合适的变性温度(设置70、80、90和98℃共变性与60、70、80和90℃分开变性)，比较其杂交信号效果。结果表明，采用对二氯苯离体预处理，染色体形态呈粗短型，适用于以甘蔗基因组原位杂交计数来探讨染色体遗传模式的研究；采用α-溴代萘离体预处理和4℃低温水中非离体预处理，染色体形态较长，缢痕较明显，适用于染色体基因定位和核型分析等研究；80℃共变性和70~80℃的温度范围分开变性的杂交效果较佳；据筛选结果采用探针和染色体分开变性，染色体变性温度为80℃优化基因组原位杂交的体系来检验效果，α-溴代萘饱和水溶液预处理后所得的染色体较为分散，形态相对较长，45S rDNA定位信号强且分辨率高；对二氯苯饱和水溶液预处理后所得的染色体分散，形态较短小，荧光信号均一，说明优化的体系效果好。本研究为进一步开展相关的染色体荧光原位杂交提供技术平台，为甘蔗近缘属野生种质利用提供技术支撑，为远缘杂交后代材料的分子细胞遗传学深入研究提供基础资料。

基质结合区(matrix attachment regions, MAR)是一段能与核基质特异性结合的DNA序列，在进化上较为保守，对于真核生物基因组中的染色体折叠有着非常重要的作用。将其构建到外源基因两侧时可以增加转基因的表达水平，并在一定程度上降低个体之间的差异。目前MAR序列已成为动物和植物基因工程领域的研究热点之一。本文主要综述MAR序列的特征、分布及功能、对转基因动物的影响及作用机制等。

OsDSR4基因是DUF966基因家族中的一个未知功能基因，目前其生物学功能尚不清楚。本研究生物信息学分析显示，OsDSR4基因cDNA全长2 167 bp，包含一个1 149 bp的开放阅读框(ORF)，编码382个氨基酸，推测的蛋白中包含一个高度保守的DUF966结构域；表达模式分析表明，OsDSR4主要在水稻(Oryza sativa L. ssp. japonica)的茎节间和叶片中表达，干旱、高盐和低温等非生物胁迫明显抑制了OsDSR4的表达，而脱落酸(abscisic acid, ABA)则显著诱导了它的表达；利用重叠延伸PCR方法成功克隆了OsDSR4，并将其转化进水稻中，获得了32株超表达转基因植株。分子鉴定结果表明，该基因已被整合进水稻基因组中，并在部分转基因植株中实现了超量表达。本实验为进一步开展OsDSR4基因的生物学功能研究提供了基础资料。

分子标记以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础，可直接反映DNA水平的遗传多态性。利用分子标记对水稻优良品种的鉴定，对水稻新品种登记注册、新品种保护、种子质量鉴定和遗传资源评价等方面提供有力证据。本研究利用分子标记ISSR (inter-simple sequence repeat)和SCAR (sequence-characterized amplified region)对水稻(Oryza sativa)骏优522等抗病新品种及一些常见的水稻品种进行PCR扩增，建立了新的分子标记和检测体系。研究发现，40条ISSR引物中的17条引物对供试品种具有多态性，每条ISSR引物可扩增出3~11条PCR产物，共扩增出119条带，其中65条具有多态性，多态性频率为54.6%。将4个PCR扩增特异条带转化的SCAR标记进行组合，能有效鉴定杂交稻新品种骏优522的真伪和纯度。聚类分析表明，41个供试品种的遗传相似度为0.53~1.00，可较好的反映出各品种的亲缘关系。利用分子标记组合对水稻优良品种骏优522进行鉴定，为该新品种登记注册、新品种保护、种子质量鉴定和遗传资源评价等方面提供有力证据。

天然抗性相关巨噬细胞蛋白1基因 (natural-resistance-associated marophage protein 1, Nramp1)对机体免疫调控发挥着重要作用。为研究猪(Sus scrofa)Nramp1基因遗传变异及其与仔猪腹泻的相关性，本研究利用限制性片段长度多态性聚合酶链式反应(PCR-RFLP)技术，检测了5个猪品种261个个体的Nramp1基因外显子 2和内含子6的多态性，并通过构建最小二乘线性模型，分析了3个外来品种不同基因型与仔猪腹泻的关系。结果显示，在外显子2上检测到2个等位基因(A和T)和3种基因型(AA、AT和TT)；在内含子6上也发现了2个等位基因(C和T)和3种基因型(CC、CT和TT)。在被检测的2个位点上，大白、长白、杜洛克和甘肃黑猪均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P＞0.05)，而合作猪则偏离了平衡状态(P＜0.05)；合作猪与其它4个品种在这两个位点基因型的分布上均存在极显著差异(P＜0.01)。最小二乘法分析表明，外显子2的AA基因型个体腹泻评分值显著高于TT基因型个体(P＜0.05)，并极显著高于AT基因型个体(P＜0.01)；内含子6的CC基因型个体腹泻评分值显著高于CT基因型个体(P＜0.05)。研究结果表明，Nramp1基因不同基因型对仔猪腹泻有着重要的影响，本研究为腹泻抗性品系培育的遗传标记提供基础资料。

M期促进因子(M-phase promoting factor, MPF)是调节细胞周期进程的一个重要的蛋白酶，探讨其在小鼠精子发生不同阶段的表达将有助于深入了解精子发生的分子机制。本实验通过测定不同年龄的小鼠(Mus musculus)睾丸生精细胞MPF活性，采用流式细胞术分析生精细胞DNA倍性，同时结合免疫组化法分析MPF两亚基(CDK1和Cyclin B1)的表达，分析精子发生的时相特征及MPF活性与精子生成之间的相互关系。结果显示，小鼠睾丸四倍体细胞在18日龄时突然由之前的相对平衡状态迅速升高达峰值，随后则随年龄增加逐步降低。生精细胞单倍体则从18日龄开始出现，20日龄时迅速增多，随后随年龄增加比例也进一步增大。表明细胞DNA从18日龄开始进行大量复制，进入减数分裂的初级精母细胞阶段。MPF活性变化趋势与四倍体细胞的变化趋势相似，18日龄MPF活性达最高水平，随后降低，但在56日龄又开始升高。从免疫组化的结果来看，MPF两亚基随日龄增长而表达增多，到18日龄和20日龄其表达量最高，随后降低表达量。上述结果表明：小鼠睾丸在18日龄开始出现四倍体细胞，表明精子发生启动，生精细胞即将进入减数分裂的初级精母细胞阶段，同时MPF活性以及CDK1和Cyclin B1两亚基在睾丸组织中的表达量都于18日龄达到最高，表明MPF可能在调控小鼠睾丸生精细胞减数分裂的过程中发挥重要作用。

肝细胞核因子4α(hepatic nuclear factor 4 alpha, HNF4α)属于细胞核受体超家族成员，在肝脏发育、肝细胞分化成熟过程中起重要调控作用。为了探讨HNF4α基因在朗德鹅(Anser anser)肥肝形成过程中的作用，本研究扩增了朗德鹅HNF4α基因序列，获得该基因的全长cDNA，并用实时定量PCR技术检测该基因在朗德鹅心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胸肌、腿肌和腹脂8个组织中的表达情况及填饲对其在肝脏中表达量的影响。研究结果显示，朗德鹅HNF4α基因序列长为1 371 bp，编码456个氨基酸，与鸡氨基酸序列同源性为99.12%；组织表达检测结果显示，该基因主要在肝脏和肾脏中表达，在其他组织中表达量很低；填饲组该基因在肝脏中的表达量约是对照组表达量的1/2，且差异显著(P<0.05)。本研究结果表明，HNF4α基因可能在肝脏脂质代谢基因表达调控网络中起重要作用，为进一步研究HNF4α在鹅肥肝形成中的功能提供参考依据。

刺槐(Robinia pseudoacacia L.)是豆科植物中常见的具有水土保持作用的先锋树种，对区域生态环境的维持发挥着重要作用。为了开发和利用刺槐根瘤菌，本研究采用16S rRNA PCR-RFLP和16S rRNA 基因全序列分析方法，对商洛部分地区不同地理环境下的刺槐根瘤菌进行遗传多样性与系统发育研究。限制性片段长度多态性(RFLP)结果表明，来自6个采集地的68株供试菌株共有12种遗传图谱类型，不同采集地的菌株在多样性方面存在一定的差异：分离自山阳的刺槐根瘤菌同分离自其它地区的刺槐根瘤菌之间Jaccard相似性系数较低；而来自商州和洛南的菌株遗传多样性较为丰富，Simpson指数分别为0.887和0.880，Shannon-Wiener指数分别为1.555和1.798。对每种图谱类型代表菌株进行16S rRNA全序列分析，结果表明，这些菌株归属于中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)。研究结果显示，陕西商洛地区刺槐根瘤菌在不同地理环境下表现出一定的差异性，并且本区域的豆科植物刺槐在进化中主要选择与Mesorhizobium共生结瘤。本研究为商洛地区豆科植物根瘤菌系统发育地位的确定以及本地区根瘤菌资源的开发利用提供了基础资料。

营养元素的吸收和利用是影响水稻产量的重要决定因素。利用qRT-PCR进行缺素胁迫下水稻功能基因的表达分析时，应当筛选适合于缺素胁迫下qRT-PCR分析的内参基因。本研究以缺乏氮、磷、钾、钙、镁、硫6种大量元素1周和2周的水稻(Oryza sativa L. ssp. japonica)幼苗组成的缺素样品池为材料，选取12个水稻管家基因作为缺素条件下qRT-PCR的候选内参基因，利用geNorm软件分析缺素条件下各基因总体表达的稳定性并筛选出适合于缺素处理下qRT-PCR分析的内参基因eIF4a，确定用于缺素条件下内参校正的最佳基因数量组合为2个。根据比较分析多种内参基因组合在不同缺素处理下的实际校正结果，证明内参基因的最佳组合对于缺素条件下qRT-PCR分析的重要性以及校正结果的有效性。最后，验证了eIF4a单基因校正的可行性与有效性，为geNorm软件提供了有益的改进和补充，这为水稻缺素胁迫下qRT-PCR分析的提供了参考和借鉴。

类黄酮作为一种多酚类次生代谢产物在玉米籽粒中具有天然的抗氧化活性，对其进行数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)分析，对玉米(Zea mays L.) 种皮色泽相关基因的定位和克隆具有重要的理论意义。本研究利用西南地区常用玉米自交系木6(Mu6)和玉米骨干自交系Mo17为母本，全黑SDM自交系为父本分别杂交构建的2个F2:3家系为定位群体，对重庆和云南2个环境下的籽粒类黄酮含量进行QTL分析。结果表明，在2个群体中共检测出8个QTL，分布于第1、4、7、9和10染色体上，单个QTL可解释的表型变异为5.27%~13.76%；在2个环境中检测到1个一致性QTL与同一标记umc2332连锁，位于bin7.04处，该区域内的QTL贡献率均在10%以上。研究表明类黄酮含量表现为多基因控制的数量性状，与这些QTL紧密相关的分子标记可用于玉米主要色素的分子标记辅助选择。

为了进一步验证三倍体百合(Lilium)的雌性的普遍性和机制，并实现百合的种质渗入育种，本研究用三倍体麝亚百合Brindis和Pavia作母本，亚洲百合二倍体Monte Negro和四倍体Tresor作父本，常规授粉后，3个杂交组合共获得了21个果实，果实多数发育良好，发育较好的胚和胚囊数目不等，范围为6~42，胚抢救后共得到了97株幼苗；运用基因组荧光原位杂交技术对母本Brindis和Pavia及其所得7株后代进行分析，结果表明，所鉴定后代均为麝亚百合与亚洲百合的组间杂交后代，且均为非整倍体，染色体数目36~63条不等；两个母本都含有基因组间的重组染色体，杂交后代中产生了新的重组染色体。这一结果进一步表明了尽管百合三倍体雄性不育，但可以作母本与合适的父本杂交产生非整倍体的后代；由于非整倍体会带来形态和生理性状上很大的变异，因此利用三倍体可以有望创造更加多样化变异并带有外源基因的新类型百合。

KAN基因参与控制拟南芥侧生器官的发育。为深入研究KAN基因控制植物器官发育的分子机制，本研究采用RT-PCR方法克隆了本氏烟草(Nicotiana benthamiana)KANADI基因家族的全部成员，并对其器官表达谱进行了分析。结果显示，本氏烟草中KANADI基因家族具有8个同源基因，(Genbank登录号分别为：NbS00016721g0007.1、NbS00015047g0006.1、NbS00014907g0003.1、NbS00043258g0009.1、 NbS00006363g0003.1、NbS00042927g0003.1、 NbS00019379g0012.1和NbS00006074g0004.1)，每个成员与茄科基因库中对应的同源基因的蛋白序列的相似性均在70%~93%之间，并且具有KANADI家族蛋白特有的保守区和GARP结构域；对该基因家族编码的蛋白结构的生物信息学分析结果显示，该基因家族都编码亲水性的非分泌蛋白，没有明显的跨膜区；实时荧光定量PCR检测显示，该家族基因在本氏烟草各器官中均有表达，但具有不同的表达模式。本研究为进一步深入研究KANADI基因的功能及与其他基因家族之间的相互关系提供了重要依据。

发掘甜瓜(Cucumis melo L.)产量相关数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)有利于对其产量进行遗传改良。本研究以从各地收集的221份甜瓜地方品种为实验材料，采用分布于甜瓜12条染色体上的66个SSR标记对其基因型进行鉴定，在分析群体结构的基础上，采用全基因组关联分析策略分析甜瓜果实横径、果实纵径、果肉厚度、单果鲜重、种子千粒重和小区产量6个产量相关性状与SSR标记的关联。结果表明，甜瓜地方品种的表型和分子变异均较丰富，表型性状Shannon's指数平均值为1.69，SSR多态性信息含量平均值为0.576，整个群体可分为3个亚群；共检测到24个标记与6个产量相关性状关联，其中8个标记的关联达到极显著水平(P<0.01)，位点(次)累计47个；部分标记与2或2个以上的性状相关联：5个标记与果实横径关联，解释率变幅5.50%~14.08%，6个与果实纵径关联，解释率变幅6.07%~14.22%；7个与果肉厚度关联，解释率变幅4.85%~11.22%；11个与单果鲜重关联，解释率变幅6.25%~14.22%；4个与种子千粒重关联，解释率变幅5.63%~10.50%；14个与小区产量关联，解释率变幅4.74%~16.08%；一些标记的关联定位结果与已报道的遗传连锁图中相应性状QTL定位结果一致，但也有互补性。研究结果显示，上述关联位点及其所在基因组区域内存在许多影响甜瓜产量相关性状的QTL位点，这些位点将为甜瓜产量的分子改良提供重要的遗传信息。

通过构建瘤胃宏基因组文库并筛选新的有效降解粗纤维的纤维素酶基因，从而找到提高纤维物质降解的有效途径，本研究从山羊(Capra hircus)瘤胃中提取微生物DNA，成功构建了一个含有12 100个克隆的瘤胃未培养微生物宏基因组文库，对文库进行活性筛选获得了10个表达β-葡萄糖苷酶活性的克隆，并对其中一个表达强β-葡萄糖苷酶活性的pET-6进行亚克隆，序列分析发现了一个全长为1 836 bp的ORF，编码一个可能的β-葡萄糖苷酶umcel 6X基因，其编码产物和来自Dictyoglomus thermophilumH-6-12的一种β-葡萄糖苷酶具有55%的同源性，65%的相似性。将umcel 6X基因导入到大肠杆菌(Escherichia coli)中经IPTG诱导表达，表达产物Umcel 6X的分子量与预测大小相似。酶谱分析表明Umcel 6X具有β-葡萄糖苷酶活性，证实umcel 6X基因为一个β-葡萄糖苷酶基因。进一步经Ni-NTA纯化Umcel 6X并测定其酶学特性，结果表明，其最适pH和最适温度分别为7.5和50℃。 Ca2+、Na+和Mg2+能显著提高该酶的酶活，Cu2+、Fe2+和Hg+明显抑制酶的活性。在pH5.5和35℃条件下，Umcel 6X经过Ni-NTA柱纯化的酶液比活力为33.6 IU/mg。本研究经瘤胃中获得的纤维素酶基因可为体外研究降解粗纤维提供材料。

玉米(Zea mays L.)病害的发生和流行一直是影响其生产的限制因素，玉米南方锈病、粗缩病是我国东南玉米区及黄淮海夏玉米区的重要病害。尽管目前已经开展了对两种病害抗性基因的遗传规律、染色体定位等相关研究，但对这些基因的克隆及功能鉴定等研究进展缓慢，构建抗性材料BAC文库并对抗病基因进行克隆是目前较为有效的方法之一。本研究以黄淮海夏玉米区优良抗病玉米自交系齐319为材料，利用CopyControl pCC1为载体，通过高分子量DNA的提取、部分酶切与大片段DNA的选择、连接转化等多个方面的优化，构建了玉米细菌人工染色体文库。该文库包含270 720个克隆，平均插入片段大小约90 kb，空载率为1.3%，约覆盖玉米基因组10.43倍。文库构建为这些重要功能基因的克隆及比较基因组学研究提供了基础资料。

microRNA-124(miR-124)丰富表达于脑组织中，调控神经细胞分化，同时在肿瘤组织中，miR-124还参与调控肿瘤细胞的增殖。分析表明，猪miR-124的前体序列位于4号和14号染色体中。本研究从长白猪(Sus scrofa)DNA基因组中扩增miR-124的前体序列，连接到T载体中，再经过EcoR Ⅰ和NotⅠ双酶切T载体，回收相应的酶切片段，将酶切片段连接到PiggyBac(PB)转座子载体中，然后将重组载体(PB-miR-124a1, PB-miR-124a2)转染猪肾细胞系PK15细胞，通过绿色荧光蛋白的表达检测转染效率，用嘌呤霉素进行稳转细胞的筛选，最后通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定细胞内miR-124的表达活性。结果显示，成功构建了重组转座子载体PB-miR-124a1和PB-miR-124a2，观察绿色荧光蛋白的表达，显示转染效率较高；稳定筛选的最佳嘌呤霉素的浓度为2 μg/mL。qRT-PCR结果显示，和对照组相比，稳定转染PB-miR-124a2组miR-124的表达显著升高(P＜0.01)，而转染PB-miR-124a1组miR-124的表达升高不显著(P=0.06)，说明miR-124的本底表达主要来源于ssc-mir-124a2基因。本实验为研究猪miR-124功能机制提供了基础材料。