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农业生物技术学报 2016年 24卷 4期 刊出日期:2016-01-29
研究论文与报告
牛支原体pdhα和pdhβ基因的克隆、原核表达及亚细胞的定位
Cloning and Prokaryotic Expression of pdhα and pdhβ Genes from Mycoplasma bovis and Its Subcellular Localization
苏炜德 李娜 薛慧文 邢小勇 郝宝成 伏小平 温峰琴 项海涛 包世俊
2016, 24(4): 567-575 | Full text
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摘要
牛支原体(Mycoplasma bovis, M.b)是牛(Bos taurus)的一种重要致病性支原体,感染后可引起牛多种疾病。丙酮酸脱氢酶复合体E1 (pyruvate dehydrogenase E1, PDHc E1)是参与生物体糖代谢过程的一个限速酶,广泛存在于微生物、哺乳动物及高等植物中,其直接影响丙酮酸向乙酰辅酶A的转化。本研究参照GenBank中M.b PG45株的PDHc E1α亚基基因pdhα 和PDHc E1β亚基基因pdhβ序列设计引物,通过PCR扩增获得M.b武威株的pdhα (GenBank登录号:KU355295)及pdhβ基因(GenBank 登录号:KU355296),在序列测定的基础上应用重叠延伸PCR (Overlap PCR)技术完成基因优化并构建原核表达质粒pET-pdhα和pET-pdhβ。表达质粒分别转化大肠杆菌(Escherichia coli) BL21 (DE3)后经异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导表达重组PDHc E1α亚基融合蛋白PDHA及PDHc E1β亚基蛋白PDHB。纯化表达产物并分别免疫新西兰兔(Oryctolagus cuniculus)制备多克隆抗体,进而应用Western blot及酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)对M.b PDHc E1α亚基和PDHc E1β亚基在细胞内的分布进行了初步研究。结果表明,经IPTG的诱导,pdhα与pdhβ基因在大肠杆菌BL21(DE3)中均成功表达,重组蛋白rPDHA及rPDHB的分子量分别约为40和37 kD,且均有良好的免疫原性,而Western blot及ELISA结果证实E1α和E1β在牛支原体细胞膜上和胞浆中均有分布且分布量相当。本研究结果为进一步研究M.b生物学功能提供了基础资料。
STMP在拟南芥分枝发育过程中的功能鉴定
Functional Analysis of STMP in the Process of the Branch Development in Arabidopsis thaliana
高梦烛 张昊 高静 王凤茹 董金皋
2016, 24(4): 530-537 | Full text
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摘要
拟南芥(Arabidopsis thaliana)中含有脂/固醇结合的相关脂转移蛋白结构域(steroidogenic acute regulatory related lipid transfer, START)的膜相关蛋白(START domain containing-membrane related protein, STMP),STMP是START保守域(第84~295位)功能未知的蛋白质,由440个氨基酸组成、具有跨膜片段、属于磷脂酰胆碱转运蛋白。为明确STMP在拟南芥发育调控过程中的作用,深入了解拟南芥发育调控的分子机理,本研究用35S强启动子启动START结构域,构建START结构域的过表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)侵染花序法把STMP的过表达载体转入野生型拟南芥,获得过表达STMP的转基因拟南芥,并用qRT-PCR技术进行验证;分析转基因拟南芥分枝发育状况,明确STMP在拟南芥分枝调控过程中的作用;用qRT-PCR技术分析STMP的时空表达特性;构建STMP和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)的融合蛋白载体,把此载体转入野生型拟南芥中,对转基因拟南芥中GFP进行荧光观察,从而对STMP进行亚细胞定位。本研究获得了过表达STMP的转基因株系;过表达STMP的转基因拟南芥分枝比野生型明显增多,突变体stmp的分枝减少;STMP的时空表达特性分析表明,茎中STMP的表达量最高,STMP定位在细胞质膜和细胞质中。结果表明STMP可以促进拟南芥的分枝发育,本研究对完善拟南芥分枝调控机制具有重要的意义,可以为植物株型的定向设计提供理论依据。
不同来源的猪滋养层(TR)细胞基因表达的比较
Gene Expression Analysis of Trophoblast (TR) Cells Derived from Different Sources in Porcine (Sus scrofa)
侯东霞 邢颖 李雪玲
2016, 24(4): 557-566 | Full text
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摘要
滋养层(trophoblast, TR)在胚胎植入和胎盘发育中有重要作用,TR细胞分化和谱系形成的分子机制是研究胎盘发育的重要基础。为了比较体外获得的TR细胞与猪(Sus scrofa)体内TR细胞是否具有差异,从猪怀孕子宫中取得胎盘组织,并同时分离胎盘组织细胞进行体外培养,利用qRT-PCR检测胎盘组织及其细胞以及猪的体外受精(in vitro fertilization, IVF)囊胚来源TR(IVF-TR)细胞相关基因表达水平,并对其进行比较。免疫荧光染色结果显示,猪IVF-TR细胞具有典型的滋养层细胞特点,呈上皮样形态,表达角蛋白18(keratin 18, KRT18)、角蛋白7(keratin 7, KRT7)和胚胎阶段特异性抗原(stage specific embryonic antigen 1, SSEA1)等滋养层细胞的标志因子。形态观察结果显示,猪的胎盘为弥散的上皮绒毛膜胎盘,胎盘母体一侧有许多凸起与子宫壁贴附,较易剥离获得;由猪胎儿胎盘组织分离的细胞,为细长的梭形和上皮样形态,生长缓慢,最多可传2代。qRT-PCR检测显示,不同来源的TR细胞,基因的表达存在差异,在胎盘组织中的尾型同源盒转录因子 2(caudal homeobox transcription factor 2, CDX2)、妊娠相关糖蛋白(pregnancy-associated glycoprotein, PAG)和GATA结合蛋白3(GATA binding protein 3, GATA3)的表达量要显著高于IVF-TR细胞(P<0.05),而心脏和神经嵴衍生物1(heart and neural crest derivatives expressed 1, HAND1)和钙粘蛋白3(cadherin 3, CDH3)基因要显著低于IVF-TR细胞(P<0.05);从胎盘分离培养的细胞,除TEA域家族成员 4(TEA domain family member 4, TEAD4)的表达显著高于胎盘组织和IVF-TR(P<0.05),其余基因的表达水平多比这二者低。结果提示,IVF-TR细胞更接近分化早期的TR细胞,基因表达不同于其胎盘组织中处于分化晚期的成熟TR细胞,而体外分离的胎盘组织细胞与体内组织之间也存在基因表达的差异。结果说明IVF-TR细胞可能作为研究猪TR分化的材料,为猪胎盘发育和分化的研究提供一个可用的工具。本研究为初步评估猪IVF-TR细胞能否用于猪胎盘TR发育和分化研究提供了参考资料。
中华绒螯蟹MIH基因的原核表达及其外源重组蛋白对内源性基因表达的影响
Prokaryotic Expression of MIH Gene and Effect of Its Exogenous Recombinant Protein on Endogenous Gene Expression in Eriocheir sinensis
陈娇 陈晓雯 王军 黄姝 岳武成 王成辉
2016, 24(4): 576-583 | Full text
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摘要
蜕皮抑制激素(molt inhibiting hormone, MIH)对甲壳动物的蜕壳生长起着至关重要的调控作用。本研究通过优化MIH基因的原核表达条件,获得其外源重组蛋白,研究了外源重组蛋白注射到中华绒螯蟹(Eriocheir sienesis)体内后,对眼柄中内源性MIH基因表达的影响。结果发现,构建的重组表达质粒(pET-28a-MIH)在27 ℃条件下用1.0 mmol/L的异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropy-β-D-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导6 h,目的蛋白表达量最高,此为该基因的原核表达优化条件。进而将MIH重组蛋白注射到活体中华绒螯蟹,发现注射4 h后在眼柄中的内源MIH表达水平显著高于8、24 h和空白对照组,表明外源性MIH重组蛋白只能在短时期内对内源性MIH表达有促进作用,从而会在一定程度上抑制中华绒螯蟹的蜕壳。研究结果为中华绒螯蟹的蜕壳机制研究和后续的抗体制备提供了基础资料。
基于iTRAQ质谱分析技术筛选南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白
Screening Differentially Expressed Proteins in Southern Type Alfalfa (Medicago sativa 'Millenium') Root upon Salt Stress by iTRAQ Protein Mass Spectrometry
马进 郑钢 裴翠明 张振亚
2016, 24(4): 497-509 | Full text
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摘要
为了从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿(Medicago sativa 'Millennium')适应盐胁迫的分子机制,本研究以30 d苗龄的南方型紫花苜蓿实生苗为材料,分析正常培养和 250 mmol/L NaCl 处理72 h后根中的蛋白表达变化,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry, 2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能耐盐潜在靶标蛋白。同时,选择5个差异表达蛋白进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证。结果表明,共鉴定3 857种定量蛋白,534种差异蛋白(变化倍数≥1.2, P<0.05),其中表达上调的281 种,表达下调的253种。基因本体(Gene Ontology, GO)分子功能提示这些差异性蛋白主要参与转运活性、催化活性和酶调控活性。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢和核糖体等(P<0.05, 错误发现率(false discovery rate, FDR)<0.05)。成功鉴定的差异蛋白分别涉及到信号传递(8.99%)、抗氧化物(7.68%)、防御(5.61%)、蛋白质合成、加工和降解(14.79%)、能量产生与转运(5.81%)、代谢(26.97%)、膜与胞内运输(5.62%)和细胞结构、分裂和细胞骨架(2.06%)等。差异表达蛋白中与信号传递、抗氧化物和防御等相关的蛋白表达量总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调。qRT-PCR实验发现,mRNA与蛋白质表达水平并不一致。研究发现组氨酸磷酸转移蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、h类硫氧还蛋白、蛋氨酸亚砜还原酶基因、鸟苷二磷酸(guanosine diphosphate, GDP)解离抑制因子、脂质转移蛋白、β-1,2-木糖基转移酶和H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白。本研究采用iTRAQ 结合2D-LC-MS /MS 技术,有效地筛选出南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制奠定了坚实的基础。
表达播娘蒿突变基因DsALS-108的抗苯磺隆甘蓝型油菜植株构建
Generation of Tribenuron-methyl Herbicide Resistant Rapeseed (Brasscia napus) Plants Expressing Mutated Gene DsALS-108 of Flixweed (Descurainia sophia)
吴学莉 易丽聪 侯凡 吴江生 姚璇 刘克德
2016, 24(4): 469-477 | Full text
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摘要
利用化学杀雄剂如苯磺隆(tribenuron-methyl, TBM)除草剂诱导雄性不育,是甘蓝型油菜(Brassica napus)杂种优势应用的主要途径之一。选育具有TBM除草剂抗性的甘蓝型油菜作为父本,有利于简化制种程序,降低制种成本,对提高甘蓝型油菜的产量和品质具有重要意义。乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase, ALS)是合成支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)的关键酶。ALS抑制类除草剂以乙酰乳酸合成酶为靶标,通过抑制其活性阻碍支链氨基酸的合成,导致植株死亡。TBM属于一种磺酰脲类(sulfonylureas, SU) ALS抑制类除草剂。为了改良甘蓝型油菜抗除草剂的遗传特性,本研究首先从一个抗TBM除草剂的播娘蒿(Descurainia sophia)天然突变体(#108)中克隆了ALS基因(GenBank 登录号: EU520490),命名为DsALS-108。和拟南芥(Arabidopsis thaliana)乙酰乳酸合成酶AtALS蛋白序列的比对结果显示,保守氨基酸位点脯氨酸197在突变型蛋白DsALS-108中替换为苏氨酸(即P197T)。为了验证含有P197T突变的DsALS-108基因是否使植株产生TBM除草剂抗性的原因,构建表达载体PBI121-DsALS-108,并通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将该载体转化拟南芥,共获得12个阳性转基因株系。喷洒浓度大于等于1.0×10-4 g/L TBM后,野生型植株停止生长,趋于死亡,而拟南芥转化植株均能正常生长,说明表达突变基因DsALS-108致使拟南芥植株抗TBM除草剂。在甘蓝型油菜转化中,以下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将载体pCAMBIA3301-DsALS-108导入甘蓝型油菜中,共获得23个阳性转基因株系。结果发现,DsALS-108的表达使甘蓝型油菜对苯磺隆的抗性提高至野生型致死浓度的3倍,即7.5×10-3 g/L。而且,当用化学杀雄使用剂量(0.05 mg/L TBM)处理甘蓝型油菜转化植株后,其花粉育性正常,说明该转化植株可作为父本应用于化学诱导的雄性不育系统,进行杂交制种。本研究为利用化学诱导的雄性不育系统实现杂种优势提供新材料。
低温诱导的位点特异性重组植物表达载体构建及小麦转化
Construction of Low-temperature Induced Site-specific Recombinant Plant Expression Vector and Transformation of Wheat (Triticum aestivum)
王梅 徐广博 赵惠贤 刘香利
2016, 24(4): 478-487 | Full text
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摘要
选择标记基因的剔除是转基因植物商品化种植的重要基础。为建立小麦(Triticum aestivum)低温诱导的位点特异性标记基因删除体系,本研究以小麦西农928基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得小麦低温诱导表达wcs120启动子,序列分析表明,该序列与GenBank中序列AF031235相比有一段21 bp插入,与AY493570.1序列完全一致。以含有CinH/RS2单向位点特异性重组系统的植物表达载体pXL5513为框架,成功构建了包含有抗旱相关性基因PYL5(pyrabactin-resistance like gene 5)表达框的低温诱导的位点特异性重组植物表达载体pXL5513-fwcs-RDA;并对小麦绵阳19(M19)幼胚愈伤组织进行基因枪转化,1 745块愈伤组织经筛选分化共获得9株转基因植株,经PYL5基因特异引物PCR检测,6株为阳性植株,低温春化处理后经删除引物PCR检测,6株阳性植株初步证实成功删除了选择标记基因。本研究为利用低温诱导的位点特异性重组系统进行小麦无标记基因转化奠定了基础。
大叶落地生根SAHH基因功能鉴定
Functional Identification of SAHH Gene from Kalanchoe daigremontiana
李珊珊 朱晨 滕珂 刘成兰 曾会明
2016, 24(4): 538-547 | Full text
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摘要
S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶(S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase, SAHH)是已知的唯一能够水解S-腺苷高半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine, SAH)成半胱氨酸和腺苷的酶。SAH作为转甲基反应的抑制剂,与S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine, SAM, 体内甲基供体)的比值常用来作为衡量植物整体甲基化水平的重要指标。为鉴定大叶落地生根(Kalanchoe daigremontiana) SAHH的功能,本研究根据已知的大叶落地生根SAHH基因(KdSAHH)序列(GenBank登录号: KF953475)设计引物,对其进行干旱胁迫下的表达分析、亚细胞定位分析以及烟草(Nicotiana tobacum)转化,并对T1代苗用20% PEG6000模拟干旱处理,测定0、12和24 h的相对含水量(relative water content, RWC)、叶绿素(chlorophyll, Chl)含量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、过氧化物酶(peroxidase, POD)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)含量等与抗旱相关的生理指标。结果表明,KdSAHH基因在轻度(20 d)、中度(35 d)、重度(50 d)干旱胁迫下表达量依次升高,表明该基因与抗旱性相关;亚细胞定位结果显示,该蛋白定位于细胞质与细胞核;对转基因烟草进行PCR检测,获得9株阳性植株;测定干旱胁迫下的相关生理指标,结果显示,与野生型烟草相比,转KdSAHH烟草在干旱胁迫下能够保持相对稳定的RWC、Chl含量以及相对较低的MDA、POD含量。与野生型相比,转KdSAHH烟草受伤害轻,抗旱性增强,表明KdSAHH基因能够提高烟草植株的抗旱性。研究结果丰富了KdSAHH基因的功能,为后续研究该基因提供了借鉴和参考。
大豆抗胞囊线虫4号小种转录组测序及分析
Transcriptome Sequencing and Analysis of Soybean (Glycine max) Resistance to Race 4 of Soybean Cyst Nematode (Heterodera glycines)
吴书峰 王志 乔治军 张瑞军 张海平
2016, 24(4): 519-529 | Full text
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摘要
大豆胞囊线虫(soybean cyst nematode, SCN)(Heterodera glycines)是一种世界性的大豆(Glycine max)病害。本研究以抗SCN 4号生理小种的黑豆为研究对象,对大豆胞囊线虫侵染后的两个发育时期进行转录组测序和生物信息学分析,宏观了解大豆的抗病机制。通过Illumina HiSeqTM 2500测序共获得1.96×1010 bp的数据。经过分析后,接种后第9天(第一时期)和接种后第17天(第二时期)分别得到2 180个和4 210个差异表达基因,同时,对差异表达基因进行GO注释,COG注释,结果显示,GO注释和COG注释分别将差异表达基因分为了58和25个功能类别。另外,KEGG富集分析结果表明,可将两个时期的差异表达基因分别定位到83和105个具体的代谢途径分支。其中,参与到激素信号转导途径,苯丙氨酸代谢,能量代谢等过程中的差异基因最多,这些数据为进一步筛选抗病关键基因及功能验证等研究提供了依据。
大白菜InDels标记开发及其在剩余杂合体鉴定中的应用
Development of InDels Markers and Their Usage in Detection of Residual Heterozygous Lines in Chinese Cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis)
张志刚 赵智中 李巧云 王晓 刘栓桃 王淑芬 徐文玲 刘贤娴 刘辰
2016, 24(4): 510-518 | Full text
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摘要
大白菜(Brassica rapa ssp. pekinensis) 参考基因组序列的公布及测序成本的降低为大规模开发插入/缺失(Insertion/Deletion, InDel)标记提供了可能。本研究以性状差异明显的大白菜自交系He102与06-247为亲本,开展了全基因组重测序、标记开发和验证工作。二者测序深度分别为10×和8×,经筛选共获得330 218个InDels差异位点,出现频率为1.2个/kb,其中有11 238个差异位点位于编码区,包括5 184个差异基因,每个基因平均包含2.2个差异位点。分别以He102与06-247测序数据中筛选出的多态性InDels位点为参照,从10条染色体上随机选择933个位点进行了PCR扩增及电泳检测验证。结果表明,测序深度对假阳性率有直接影响,以测序较深的材料中筛选到的差异位点为参照,其验证结果的假阳性率亦较高,反之则较低。本研究中以He102与06-247为参照选择InDels位点验证的平均假阳性率分别是51.9%和22.5%。从933个位点中共筛选出593个在亲本之间实际表现为多态性的位点,这些差异位点中有375个位于编码区,是潜在的功能性标记。利用上述差异位点,检测了He102与06-247衍生的F7代重组自交系群体,明确了F7代各株系在593个位点的纯/杂合状态,为利用剩余杂合株系精细解析和精准定位大白菜耐抽薹、抗病毒、抗干烧心等重要农艺性状奠定了基础。
钝吻黄盖鲽精子冷冻保存及生理特性分析
Cryopreservation of Marbled Flounder (Pseudopleuronectes yokohamae) Sperm and Analysis of Its Physiological Characteristics
宋莉妮 田永胜 李祥孔 李洪 孙宗哲 陈张帆 李军 刘清华 陈松林
2016, 24(4): 584-592 | Full text
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摘要
钝吻黄盖鲽(Pseudopleuronectes yokohamae)是鲆鲽鱼类中重要的天然捕捞和养殖对象,但由于生态环境变化、人工捕捞过度等因素,导致其种质资源数量降低,进行精子冷冻保存技术研究,对其种质资源保存具有重要意义。本研究以性成熟的雄性钝吻黄盖鲽为实验材料,对精子稀释液种类及成分、抗冻剂种类、激活精子海水盐度和冷冻精液授精实验等进行筛选,实验数据利用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析和Student-Newman-Keuls分析。结果表明,利用MFs-3(8 g/L NaCl+0.65 g/L KCl+15 g/L Glucose)稀释液分别与20% 1,2丙二醇(1,2-propylene glycol, PG)和20%乙二醇(ethylene glycol, EG)抗冻剂作为精子抗冻保存液时,冷冻效果最好,其中PG组对应的精子活力、快速运动时间和寿命分别为(95.26±0.39)%、(46.00±1.00) s和(124.33±4.04) s,EG组则为(95.15±0.41)%、(45.67±0.58) s和(124.00±3.00) s。利用盐度为10~50的人工配制的海水激活解冻后的精子,发现当盐度为30时,精子活力高达(95.07±0.69)%,与对照组相比不存在显著性差异。将PG组和EG组冷冻保存的精子解冻后分别与其卵进行授精实验,PG组受精率和孵化率为(80.08±0.68)%和(77.44±1.76)%,EG组则为(80.17±0.45)%和(77.92±1.33)%,与鲜精相比无显著性差异。利用计算机辅助精子分析系统(computer assisted sperm analysis, CASA)测定MFs-3+20% PG和MFs-3+20% EG冷冻保存的钝吻黄盖鲽精子的各项运动参数,结果显示,二者的曲线运动速度(curvilinear velocity, VCL)、直线运动速度(straight line velocity, VSL)、平均鞭打频率(beat cross frequency, BCF)、运动的直线性(linearity, LIN)和运动的前向性(straightness, STR)的数值差异性不显著。本研究利用MFs-3+20%PG和MFs-3+20%EG成功冷冻了钝吻黄盖鲽的精子,为钝吻黄盖鲽精子冷冻保存技术、人工杂交育种繁殖及种质资源库的建立奠定了基础。
洋葱AcLOX1基因的克隆及其表达分析
]Cloning and Expression Analysis of AcLOX1 Gene in Onion (Allium cepa)
李倩 赵泓 刘倩纯 温常龙 黄科 王永勤
2016, 24(4): 548-556 | Full text
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摘要
脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)是植物十八碳酸代谢途径的关键酶,与种子老化密切相关。洋葱(Allium cepa )种子为短寿命种子。研究LOX基因与洋葱种子发育及老化的关系具有重要的意义。本研究以洋葱授粉后的子房和种子为材料,利用RT-PCR结合快速克隆cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)技术,获得AcLOX1 (GenBank登录号: KU363822)基因全长。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和qRT-PCR分析AcLOX1在洋葱不同部位、种子发育过程以及种子储存过程中的表达模式。结果表明,该基因全长为2 847 bp,包含一个2 619 bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。氨基酸序列分析表明,AcLOX1具有PLAT_LH2 (polycystin-1, lipoxygenase, alpha-toxin_lipoxygenase homology)和LOX两种结构域;与桉树(Eucalyptus grandis)、杏(Prunus dulcis)、葡萄(Vitis vinifera)等物种的LOX基因氨基酸序列同源性高达66%~73%。系统进化树分析表明,AcLOX1与其他物种的9-LOX聚在一起。时空表达模式表明,AcLOX1基因在洋葱各组织中均有表达,在授粉后5~25 d随着时间增长其表达量增加,但在授粉后25 d到成熟及储存一年的种子中少量持续表达。本实验初步证实了AcLOX1对洋葱种子发育具有促进作用且与种子老化相关联,为阐明洋葱种子短寿命的作用机制提供了理论依据。
基于线粒体COII-LrRNA基因对肾形肾状线虫种内群体的遗传多样性分析
Genetic Diversity of Intra-species Populations of Rotylenchulus reniformis Based on Mitochondrial COII-LrRNA Gene
邓艳凤 田忠玲 郑经武
2016, 24(4): 593-599 | Full text
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摘要
肾形肾状线虫(Rotylenchulus reniformis)是一种植物半内寄生线虫,分布于世界的热带和亚热带地区,是许多蔬菜和热带果树重要的病原线虫。为明确该线虫种内群体的遗传变异,本研究采用序列分析法,对采自浙江(ZJ)、福建(FJ)和重庆(CQ)3个地区的肾形肾状线虫的线粒体COII-LrRNA基因序列进行比较。结果表明,肾形肾状线虫线粒体COII-LrRNA 基因片段序列为557~563 bp,AT含量为85.5%,明显高于GC含量。序列分析所得3个群体总的变异位点数、单倍型数、单倍型多样性指数(haplotype diversity, Hd)和核苷酸多样性指数(nucleotide diversity, π)分别为176、40、0.946和0.157 4。分子方差分析(analysis of molecular variance, AMOVA)结果显示,这3个肾形肾状线虫群体间遗传分化系数为0.058 15,遗传分化程度中等,没有明显的地理隔离。遗传变异结果显示,94.18%的变异来自群体内个体间,只有5.82%的变异发生在群体间。结果说明,我国肾形肾状线虫种群内COII-LrRNA基因序列变异较明显,具有丰富的遗传多样性,且对环境变化的适应能力较强。研究结果丰富了我国肾形肾状线虫的系统发育信息,为肾形肾状线虫危害植物的内在遗传因素的研究提供了资料。
Aurora A对猪卵母细胞向胚胎转换过程中纺锤体结构的影响
Effect of Aurora A on Spindle Structure During Porcine (Sus scrofa) Oocyte-to-embryo Transition
崔盼盼 杨笑柳 陈长超 王令怡 孙嘉豪 靳莎莎 芮荣 剧世强
2016, 24(4): 488-496 | Full text
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摘要
极光激酶A(Aurora A)是一种参与体细胞中心体复制、纺锤体组装与胞质分裂等生物学事件的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。为了探讨Aurora A在猪(Sus scrofa)卵母细胞向胚胎转换这一特殊时期的动态表达及其相关功能,本研究采用间接免疫荧光结合激光共聚焦显微成像技术检测Aurora A在转换过程中动态表达与亚细胞定位,并在此基础上通过特异性抑制实验分析Aurora A在该特殊转换时期的调节作用。结果表明,Aurora A在猪卵母细胞向胚胎转换的各个时期均有表达,并与α-微管蛋白(α-tubulin)具有相似的亚细胞定位;使用Aurora A特异性抑制剂MLN8054处理卵母细胞,卵母细胞的第一极体排出率呈浓度依赖性下降,且纺锤体异常率显著升高(P<0.05);将经MLN8054处理且排出第一极体的卵母细胞孤雌激活后,胚胎卵裂率与对照组相比无显著差异。结果表明,在猪卵母细胞向胚胎转换过程中,Aurora A的表达与α-tubulin分布密切相关,且呈现阶段性分布特点;Aurora A主要通过调节纺锤体组装及其稳定性参与猪卵母细胞成熟分裂的调控;MLN8054抑制Aurora A后,对所获得的第二次减数分裂中期(metaphaseⅡ, MⅡ)卵母细胞顺利向胚胎期转换并无显著影响。研究结果为进一步了解Aurora A在猪卵母细胞向早期胚胎转换这一特殊时期的调控作用提供了重要的实验依据。
研究评述与展望
lncRNA及其生物学功能
lncRNA and Its Biological Function
李睿 罗云波
2016, 24(4): 600-612 | Full text
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摘要
长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度>200 nt、生物来源广泛、二级及三级结构高度保守的RNA分子。lncRNA生物学功能丰富,广泛参与生物体各类重要生理过程,在转录、转录后表观遗传水平上对靶基因的表达进行调控,其精细的分子调控机制已在染色体剂量补偿、基因组印记、靶目标模仿、功能性蛋白质转运等生物学过程中被广泛揭示。随着lncRNA生物学作用机制不断被揭示,研究者发现,高度保守的lncRNA二级、三级结构对其生物学功能的发挥至关重要。目前研究者主要采用计算机手段和数学方法对lncRNA高级功能结构域进行预测,从结构上阐明其生物学调控机制。关于lncRNA相关研究方法也在近年来得到了飞速的发展,比较成熟的技术例如RNA纯化的染色质分离(chromatin isolation by RNA purification, ChIRP)和RNA结合蛋白免疫沉淀(RNA-binding protein immunoprecipitation, RIP)已逐渐成为该领域内研究lncRNA与染色质、lncRNA与蛋白质之间相互作用的热门技术。本文主要就lncRNA来源、分类标准、生物学功能、高级结构预测及相关研究方法进行了综述,旨在为更好地理解和研究lncRNA在生物体内的作用提供参考。
研究资源与技术改进
PCR-SSCP技术与比较基因组学结合定位棉花Li1基因
Mapping of Li1 Gene Based on the Combination of PCR-SSCP Technique and Comparative Genomics in Cotton (Gossypium spp.)
杨芬 曹跃芬 代华琴 蒋玉蓉
2016, 24(4): 613-624 | Full text
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摘要
聚合酶链式反应-单链构象多态性(polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism, PCR-SSCP)作为一种能检测基因组间DNA碱基微小差异的技术手段,具有操作简便、快捷且灵敏度高等优点。比较基因组学近年来已经成为研究生物基因组的最主要手段之一;大量基因组序列的产生为通过比较基因组学开发新标记和定位目标基因提供了大量的DNA序列资源。本研究以李氏超短纤维突变体(Ligon lintless-1, Li1)为材料,定位Li1基因,针对PCR扩增产物片段较大的样品(>400 bp)进行PCR-SSCP技术的优化,用已发表的拟南芥(Arabidopsis thaliana)和棉花(Gossypium spp.) D基因组DNA序列为参考,探索PCR-SSCP技术与比较基因组学结合开发新标记应用于棉花基因定位的可能性。结果表明,电压为150 V,胶浓度为10%,电泳温度为4 ℃时电泳结果最好;上样缓冲液与PCR扩增目的片段比例为5∶1为最佳比例。利用上述优化的PCR-SSCP技术将根据棉花与拟南芥同线性区段开发的分子标记构建了一个由28个标记组成的长度为149.6 cM的遗传图,该区域包含4个功能上与Li1位点密切相关的基因。此外,利用D基因组序列开发的标记构建了一个由17个SSCP标记和Li1位点组成,跨越40.3 cM的遗传图谱,距其最近的两端标记W058和P095分别为0.6 和0.3 cM。本研究为棉花Li1基因的精细定位及其候选基因的克隆提供了理论基础。
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