GDSL脂酶是指蛋白N'端具有保守GDSL序列的、广泛存在于原核和真核生物的一类水解酶。植物GDSL脂酶是一个大的基因家族，家族成员间存在较大的结构和功能多样性，在植物生长发育、逆境胁迫和油脂代谢等生理活动中发挥重要的生物学功能。本文对植物GDSL脂酶家族成员的结构、分类、进化、表达与功能上研究进展进行较为全面的综述，并简要介绍了本实验室有关GDSL基因在油料作物种子油脂积累过程中的作用方面的研究进展。

蛹虫草(Cordyceps militaris)是一种著名的药用菌，在东亚地区已被广泛用作中药材和滋补品，对多种肿瘤细胞有治疗作用。本研究探讨了蛹虫草液体培养的菌丝体(CMME)、发酵液(CMBE)和全发酵产物(菌丝体和发酵液, CMPE)的水提物对人(Homo sapiens)白血病细胞Jurkat和K562的作用。四甲基偶氮唑蓝(methylthiazoletetrazolium, MTT)分析结果表明，这3种水提物对两种白血病细胞均有显著的抑制作用，在处理24 h时已经比较明显，且呈剂量和时间依赖性。与CMBE相比，CMME和CMPE对人白血病细胞的抑制效果更为显著，但两者的差异则不显著。这3种水提物对两种细胞的半数抑制浓度(IC50值)分别为CMME＜CMPE＜CMBE。Annexin V-FITC/PI双标记流式细胞术检测结果表明，CMME和CMPE的抑制效应与细胞凋亡有关，且早期和晚期的Jurkat和K562细胞凋亡率与水提物浓度呈正比。同时，CMME和CMPE对Jurkat细胞的凋亡诱导效果相似，但前者能引起更多的K562细胞凋亡。整体上，3种水提物中以CMME对细胞的抑制效应和细胞凋亡作用较为明显。另外，通过Western blot法检测抗凋亡因子Bcl-xL(B-cell lymphoma-extra large)的表达水平发现，处理48 h后，4.00 mg/mL的CMME能显著抑制Jurkat细胞中Bcl-xL蛋白的表达，而在高浓度CMME(8.00 mg/mL)的长时间处理(60 h)下，K562细胞中Bcl-xL蛋白的表达量略有下降。以上数据表明，蛹虫草水提物的抗肿瘤活性与细胞凋亡有关，且CMME在白血病治疗中比CMBE和CMPE更具有应用潜力。本研究首次比较了蛹虫草全发酵产物、发酵液和发酵菌丝体水提物对肿瘤细胞生长的抑制作用，蛹虫草3种水提物抗白血病活性的研究结果表明，其活性物质的产生主要为菌丝体内，而非分泌到细胞外。本研究结果为蛹虫草用于白血病治疗及其他相关研究提供基础数据，并为下一步探索其机理提供一定的参考资料。

持续光形态建成与矮化基因(constitutive photomorphogenesis and dwarf, CPD)是油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)合成中的关键限速酶，为研究棉花中CPD基因表达模式和验证其功能，采用RT-PCR方法首次从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)石系亚1号中克隆到了一个细胞色素P450单加氧化酶基因GaCPD2(GenBank登录号: KJ183066)。生物信息学分析表明，该基因CDS序列长度1 413 bp，编码470个氨基酸，理论相对分子质量53.98 kD，理论等电点9.40，主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲组成。多序列比对结果表明，GaCPD2具有细胞色素P450保守结构域，氨基酸序列与其他已报道物种中同源基因的相似性最高为84.0%。荧光定量PCR结果表明，GaCPD2在根、茎、叶、花和纤维组织中均有表达，开花后第10天的纤维中表达量最高，是0DPA的10倍左右。克隆了GaCPD2基因启动子序列，生物信息分析表明，GaCPD2基因启动子包含大量与光响应有关的顺式作用元件以及部分胁迫应答元件，推测其可能受光调控，参与胁迫应答。构建过表达载体转化拟南芥油菜素内酯合成突变体cpd91(Columbia背景)，发现转基因株系的叶片展平，株高及育性恢复至野生型，表明GaCPD2基因在BR合成中起着重要作用，为研究油菜素内酯对棉花生长发育的影响提供了基础资料，有助于揭示BR调控植物株型及产量性状的分子机理。

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是位于生物膜上的一类古老的通道蛋白，能够高效地运输水分，在整个植物生长发育过程中发挥重要作用。本研究从棉(Gossypium hirsutum)纤维细胞中分离出1个编码水通道蛋白的基因，该基因序列中有3个内含子和4个外显子，开放阅读框为837 bp，编码一个含278个氨基酸残基的多肽。序列比对和进化分析表明该基因与烟草NtPIP2；1同源性最高(86%)，属于PIP2水通道蛋白，将该蛋白编码的基因命名为GhAQP2(GenBank登录号: KJ920936)。利用半定量RT-PCR对GhAQP2基因在棉花不同器官和不同发育阶段纤维中的表达模式进行分析，发现该基因在纤维细胞中优势表达，其表达量在开花后随着纤维的发育逐渐升高，在开花后6~18 d的纤维细胞中持续高表达，然后下降。将GhAQP2基因转化BY-2烟草(Nicotiana tobacum)悬浮细胞对其功能进行初步分析，发现该基因在BY-2细胞中过量表达使细胞形态发生显著变化，由圆球状变为长条状，且细胞由聚集变为松散状态。这些结果提示GhAQP2可能在棉花纤维伸长过程中起重要作用。

蔗糖转运蛋白(sugar transporters, SUT)是一类介导蔗糖跨膜运输的蛋白，在植物的生长发育过程中起重要作用。水稻(Oryza sativa L.)SUT家族中有5个蔗糖转运蛋白，其中OsSUT3、OsSUT4和 OsSUT5的大部分功能还未揭晓。本研究以转反义OsSUT5基因水稻为实验材料，通过抑制OsSUT5基因的表达，比较愈伤组织增殖率和植株分化率，分析反义抑制OsSUT5基因表达对愈伤组织诱导和分化能力的影响。结果显示，反义抑制OsSUT5的水稻，盾片膨大以及愈伤组织的诱导和增殖率显著下降(P＜0.05)，第1代愈伤组织干重为0.028 80 g/皿，第2代为0.119 93 g/皿，显著低于野生型水稻的0.058 70 g/皿和0.174 55 g/皿(P＜0.05)；继代培养5代之后，转基因和野生型的水稻愈伤组织鲜重增加没有显著差异，但转基因水稻的愈伤组织活力下降、水渍状明显，绿苗分化率为65%，显著低于野生型水稻的82.5%(P＜0.05)；对愈伤组织的OsSUTs基因定量分析显示，与野生型水稻相比，转基因水稻的OsSUT5和OsSUT1基因表达量下降近1倍，而OsSUT2和OsSUT4基因表达差异不显著(P＞0.05)。研究结果提示，OsSUT5基因参与水稻组织培养过程中外植体对蔗糖的吸收和转运，为深入解析OsSUT5基因的功能提供参考资料。

小麦品系CH5383是源于中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)的兼抗多种小麦病害的新种质。为明确其抗性来源和外源DNA片段的渗入位置，采用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)对CH5383进行分析，GISH分析未发现外源信号，FISH结果观察到CH5383的3BL染色体端部与对照小麦(Triticum aestivum)品种中国春相比有明显的重组信号，初步推断CH5383染色体3BL端部可能有中间偃麦草DNA片段插入。用135对PLUG(PCR-based landmark unique gene) 标记对CH5383、中国春和多个近缘物种进行扩增分析，发现位于3B染色体长臂端部的引物TNAC1383，能在CH5383和中间偃麦草中扩增出大约1 300 bp的特异DNA产物。从而进一步证实，CH5383是一个小麦－中间偃麦草小片段渗入系，携带抗条锈病基因的外源中间偃麦草DNA渗入片段位于3B染色体端部0.81-1.00区段。CH5383可以作为优异的小麦抗病育种新种质加以利用。

RNA干扰(RNAi)技术是研究基因功能的一种常用方法，为了快捷高效地构建水稻(简易RNAi表达载体，本研究采用简易RNAi构建法，设计3'末端9 个碱基互补的正向和反向寡聚核苷酸引物，通过聚合酶延伸成为具有反向重复序列的小干扰片段。以pCAMBIA1301-Gt13a为表达载体，将小干扰片段与表达载体经过一次双酶切与连接得到RNAi载体。用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法得到水稻(Oryza sativa ssp. japonica)转基因株系后，用叶片GUS染色和qRT-PCR法，对RNAi 转基因水稻和野生型日本晴叶片GUS组织活性和籽粒中目的基因表达量进行检测。水稻叶片GUS染色结果显示，有10株转基因水稻叶片切口处呈现蓝色，而野生型无显色反应，说明RNAi载体T-DNA区域的基因已整合到水稻基因组上，并表达。在mRNA水平上转基因水稻籽粒中目的基因相对表达量降低至18%~55%，差异极显著(P<0.01)，表明整合在水稻基因组上的小干扰片段能降低目的基因的表达水平。籽粒灌浆成熟后对10株转基因水稻及野生型日本晴籽粒的单粒重、粒长、粒宽和厚度分别进行测量。与野生型日本晴相比，转基因水稻籽粒单粒重发生显著性降低(P<0.05)，籽粒变小，长和宽都发生显著性变化(P<0.05)，说明简易RNAi载体对水稻目的基因的表达起到很好的沉默效果。本研究不仅为利用简易RNAi构建法研究水稻功能提供了依据，也为快捷高效地研究水稻基因功能提供了基础资料。

Flowering time is an important trait in Brassica, and FLOWERING LOCUS C(FLCs) are key genes to flowering. In this paper, FLCs specific primers, polymorphic not only in Brassica rapa ssp. pekinensis and B. oleracea var. capitata, respectively, but also between B. rapa ssp. pekinensis and B. oleracea var. capitata, using DNA samples from 4 different type of B. oleracea var. capitata and 4 different types of B. rapa ssp. pekinensis individual plants, were screened. The 4 specific primers were obtained for genotyping of BrFLC1, BrFLC2, BrFLC3, BrFLC5, BoFLC1, BoFLC2, BoFLC3 and BoFLC5. Forward primers were designed on polymorphic region of exon 4, and reverse primers were designed on conserved region of exon 7. The corresponding FLCs between B. rapa ssp. pekinensis and B. oleracea var. capitata could be identified by 1 pair of primers. The FLCs from B. rapa ssp. pekinensis and B. oleracea var. capitata in 1 cell could be differentiated easily and quickly using 4 specific pairs of primers. The same FLCs specific bands, amplified by 4 specific primers, appeared in sesquidiploids hybrid (AAC) drived from tetraploid B. rapa ssp. pekinensis (AAAA) and diploid B. oleracea var. capitata (CC), as well as in B. rapa ssp. pekinensis and B. oleracea var. capitata. In the B. rapa ssp. pekinensis monosomic alien addition line, which introduced chromosome 2 from B. oleracea var. capitata, besides the 4 BrFLCs genes, only BoFLC3 existed in the monosomic alien addition line, detected by 4 specific primers. The results provide a new way to identify BoFLCs in the background of B. rapa ssp. pekinensis, and supply special materials for translocation lines added BoFLC3 under B. rapa ssp. pekinensis background.

光敏色素B(phytochrome B, PHYB)是植物光周期依赖开花途径的关键调控因子之一。本研究对极端晚花和早花大白菜(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)自交系06-247与He102的PHYB全基因组序列进行了生物信息学分析。结果表明，二者全长分别是5 986和5 528 bp，均与数据库中Chiifu-401的同源序列有不同程度的差异，表明二者均是大白菜PHYB基因的突变体，并命名为BraphyB1(GenBank登录号: KJ866947)和BraphyB2(GenBank登录号: KJ866948)。二者之间有476个插入/缺失(Inserts/Deletions, InDels)和57个SNPs。启动子区有473个InDels和31个SNPs、编码区有3个InDels和26个SNPs。InDels主要体现为phyB2在启动子区、5'非翻译区和编码区分别缺失445、18和3 bp。phyB2启动子缺失的445 bp中包含两个TATABOX4和两处成髓细胞血症 (myeloblastosis, MYB)类转录因子结合基序，一处GA响应元件。开发了鉴定phyB1/phyB2中445 bp InDel突变的共显性标记 phyB1-762/phyB2-317，用该标记检测了以06-247与He102为亲本杂交构建的F2群体，利用F2代群体植株对抽薹开花时间与标记进行了关联分析，结果表明，phyB1-762/phyB2-317分别与晚花/早花表型显著关联(P<0.05)。荧光定量RT-PCR显示，PHYB基因在He102各个发育阶段的表达水平均显著低于06-247(P<0.01)。上述结果表明，大白菜PHYB基因启动子InDel是造成PHYB基因表达差异和开花期改变的主要原因之一。本研究为系统研究PHYB基因在转录、翻译、蛋白结构等水平突变对大白菜开花时间影响的分子机制提供了线索。

黑龙骨(Periploca forrestii Schltr.)是云贵高原一种传统民族药材，为了确定不同种源的黑龙骨遗传差异，本研究利用相关序列扩增多态性 (sequence-related amplified polymorphism, SRAP)分子标记技术，对中国西南地区(云南、贵州、重庆、四川)的11个黑龙骨和4个青蛇藤(P. calophylla (Wight) Falc.)材料首次进行遗传多样性分析。筛选出40对随机引物组合，对15份材料的基因组DNA进行扩增，共获得420条清晰可辨的扩增条带，其中多态性条带有333条，占79.29%；材料间的遗传距离为0.040~1.613，平均值为0.840，遗传相似系数(genetic similarity coefficient, GS)为0.391~0.973，平均值为0.718，表明供试材料的遗传多样性较丰富。非加权配对类平均法(unweighted pair-group method with arithmetic mean, UPGMA)聚类分析发现，在遗传相似系数为0.59的水平上，可将15份供试材料聚为黑龙骨和青蛇藤2大类，在遗传相似系数为0.80的水平上，可将11个黑龙骨样本聚为3个地理类群：云南滇杠柳、贵州黑骨藤和重庆四川黑龙骨，相同或相似生态地理环境类群的材料基本能聚为一类，呈现出一定的地域性分布特点。本研究结果为黑龙骨种质的收集、利用及育种提供了理论依据。

利用植物生物反应器生产药用蛋白具有独特的发展优势，但外源基因在受体内会发生基因沉默现象而影响基因的表达。由于基因沉默抑制子能有效抑制外源基因的沉默反应，本研究利用沉默抑制子蚜传辅助因子(helper component-proteinase, HC-Pro)转基因烟草有效提高了外源基因的表达。采用叶片注射法将携带表达载体p35S-30B-GFP的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)重悬液分别侵染野生型烟草(Nicotiana bentamiana)和HC-Pro转基因烟草(N. bentamiana)，通过蛋白电泳检测和Western blot检测技术对绿色荧光蛋白(GFP)表达进行比较。研究结果表明，与野生型烟草Nb相比，HC-Pro转基因烟草中GFP的表达水平显著增加。本研究为基因沉默抑制子在植物生物反应器中的应用提供了理论依据。

GPR43是G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors, GPCRs)家族成员之一，在脂代谢中具有潜在的调控作用。本实验旨在克隆奶山羊(Capra hircus)短链脂肪酸受体基因GPR43编码区(coding sequence, CDS)并分析其组织表达谱。根据GenBank上已登录的牛(Bos taurus)GPR43基因(NM_001163784)序列设计引物，利用RT-PCR方法克隆奶山羊GPR43基因的编码区(coding sequence, CDS)(GenBank登录号: HM623658)，测序结果分析表明，该基因CDS区长度为987 bp，共编码329个氨基酸。序列同源性分析表明，奶山羊GPR43的核苷酸和氨基酸序列与牛、人(Homo sapiens)、鼠(Mus musculus)的相似性较高，且与牛的相似性高达90%以上。蛋白结构预测发现，奶山羊GPR43蛋白具有7个跨膜螺旋，且C端存在较强的疏水区域，N端则表现出较强的亲水性。实时定量PCR分析表明，在干奶期奶山羊的10个组织中，GPR43基因在脾脏中表达量最高，小肠、肝脏、脂肪次之，肺脏、肌肉和肾脏表达相对最少，而乳腺中也有少量的表达，表明其具有明显的组织表达特异性。泌乳期奶山羊GPR43基因的表达显著高于干奶期，表明该基因在奶山羊泌乳组织中具有一定的调控作用。研究结果为进一步揭示GPR43在奶山羊乳腺组织的功能提供参考资料。

金属硫蛋白-1基因(metallothionein-1, MT-1)是一类广泛存在于动物体内的金属结合蛋白，除维持金属动态平衡和重金属解毒外，还可参与清除自由基、拮抗电离辐射和抗应激等。为深入研究MT-1基因参与动物机体抗逆性的分子机制，本研究采用RT-PCR和RACE (rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得天祝白牦牛(Bos grunneins)MT-1基因全长cDNA序列，运用生物信息学方法分析MT-1蛋白的理化性质、结构和不同物种间的同源性，并利用RT-qPCR方法分析MT-1基因在天祝白牦牛各个脏器和组织中的表达丰度。结果表明，天祝白牦牛MT-1基因cDNA序列全长为408 bp(GenBank登录号: KF770836)，开放阅读框(ORF)长186 bp，编码61个氨基酸，氨基酸的分子量为5.981 kD；氨基酸序列分析显示，天祝白牦牛MT-1基因编码氨基酸序列与牛(Bos taurus)的同源性高达100%，同时与大多数哺乳动物相似；荧光定量PCR结果发现，MT-1 mRNA在天祝白牦牛8个不同脏器和组织中均有表达，心脏中表达量最高。天祝白牦牛MT-1基因的成功克隆为进一步研究该基因的功能提供了基础资料。

利用亲和毛细管电泳(affinity capillary electrophoresis, ACE)法研究金属离子组和人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)的竞争结合反应性能。基于位点结合模型，构建双金属离子组[Zn2+, Cu2+]与血清白蛋白结合反应模型，建立多元金属离子组与生物大分子竞争结合的理论方程，测定结合参数并解析动力学机制。结果表明，金属离子组[Zn2+, Cu2+]与HSA发生竞争结合反应形成配合物Zn2+-HSA和Cu2+-HSA。依据有效淌度变化，通过建立的理论方程非线性拟合，竞争结合反应的平均表观结合常数K[Zn2+-HSA]=(4.67±0.13)×104 L/mol、K[Cu2+-HSA]= (7.69±0.11)×104 L/mol。结合反应均为快平衡反应，Cu2+对Zn2+的结合作用有明显拮抗作用。分析ACE谱显示，配合物的峰高与配体结合能力大小、配合物稳定性之间存在量效关系。本研究结果可为多元金属离子的蛋白质输运机理研究提供参考。

家禽的原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)是形成精子和卵子的前体细胞，可在性成熟的家禽体内生成精子和卵子，因此家禽PGCs可应用于以PGCs为基础的现代保种技术、转基因技术以及家禽的发育生物学等研究领域，具有重要的科研与应用价值。本研究使用Nycodenz密度梯度离心法在孵化至13~15期的鸡(Gallus gallus)胚血液中分离纯化鸡胚的PGCs，经显微注射针分拣后，PGCs的纯度可达99%以上，细胞直径主要集中于13~15 μm；将所分离纯化的PGCs分别通过碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)染色、高碘酸希夫氏(periodic acid-schiff, PAS)染色及阶段特异性胚胎表面抗原-1(stage-specific embryonic antigens-1, SSEA-1)免疫化学染色进行鉴定，染色结果均出现PGCs所特有的反应；使用活细胞荧光染料PKH26对分离纯化的PGCs进行标记，成功标记的PGCs在荧光显微镜下可观测到红色荧光，将约200个标记后的PGCs，通过腹主动脉注入孵化至14~16期的受体鸡胚中，在孵化至第8 天的鸡胚性腺冷冻切片中，可检测到供体PGCs的存在，这一结果表明，所分离纯化的PGCs可定植于受体鸡胚的性腺中。本研究为以PGCs为基础的种质资源保存研究以及转基因技术研究提供了基础资料。