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农业生物技术学报 2017年 25卷 4期 刊出日期:2017-03-06
研究论文与报告
光唇鱼精子的超低温冷冻保存及酶活性检测
Sperm Cryopreservation and Enzyme Activities Detection in Acrossocheilus fasciatus
王鑫伟 史应学 竺俊全 王建平
2017, 25(4): 639-649 | Full text
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摘要
摘 要 光唇鱼(Acrossocheilus fasciatus)是我国溪流性特色经济鱼类之一,因生境变化及捕捞过度等原因,导致种质资源衰退,因此需要开展种质资源保护及种质细胞保存研究,精子冷冻保存是种质细胞保存的有效方式之一。本研究,从人工养殖的性成熟雄性光唇鱼采集精液,以0.25 mL麦细管为冻存管,开展稀释液及其稀释比例、抗冻剂种类及其浓度、平衡时间、两步降温法降温高度以及解冻温度等对该种鱼精子超低温冻存效果影响的研究,并通过酶活性检测对冻精质量进行初步评价。结果表明,在稀释液为D-15液、稀释比为1∶5、抗冻剂为10%二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)、平衡时间为30 min,距离液氮面3.5 cm处降温5 min后投入液氮中保存以及37 ℃解冻的精子效果较佳,冻精解冻后激活率达(35.33±2.52)%,但与鲜精激活率(87.67±3.06)%相比仍差异显著(P<0.05);鲜精总ATP酶、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)及乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)活性分别为(9.31±0.17) U/mL、(30.33±5.69) U/mL和(7 454.84±252.42) U/L,冻精总ATP酶、SDH和LDH活性分别为(7.23±1.08) U/mL、(17.67±6.03) U/mL和(2 172.48±209.62) U/L,两者差异亦显著(P<0.05)。本研究取得了光唇鱼精子冷冻保存实验的初步成功,为光唇鱼精子冷冻保存库建立提供了一定的技术基础,但有关技术参数还有待于进一步探索优化,以提高冻精质量。
重庆黄瓜病毒病病原分子鉴定及序列分析
Molecular Identification and Sequence Analysis of the Pathogen Causing Cucumber (Cucumis sativus) Virus Disease in Chongqing
熊艳 孙淼 王鹤冰 向华丰 陈新中 张洪成 青玲
2017, 25(4): 650-658 | Full text
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摘要
摘 要 黄瓜(Cucumis sativus)是世界范围内广泛分布的蔬菜,也是重庆主要经济作物之一。然而2013年以来,在重庆主要黄瓜种植区保护地及露地栽培的黄瓜上陆续发现病毒病症状植株。为明确采自重庆的5份表现植株矮化、叶片皱缩并有花叶、叶片扭曲的黄瓜病毒病的病原,利用11种常见蔬菜病毒特异引物,对样品进行了RT-PCR检测。检测结果表明,从黄瓜样品中扩增到了黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)、南瓜花叶病毒(Squash mosaic virus, SqMV)、芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus, TuMV)、西瓜花叶病毒(Watermelon mosaic virus, WMV)和小西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV) 5种病毒,且均为4种及以上病毒的复合侵染。通过PCR、克隆和测序等技术获得WMV和ZYMV外壳蛋白(coat protein, CP)核苷酸序列,对序列进行了系统进化分析。结果表明,WMV重庆分离物WMV-H3与已报道的WMV各分离物CP核苷酸相似性在92.3%~96.9%,并与新疆哈密瓜(Cucumis melo var. saccharinus)上WMV-T-2-9相似性最高,为96.9%;ZYMV重庆分离物ZYMV-H3与安徽合肥分离物ZYMV-Hefei核苷酸相似性最高,为97.7%,与国内外已报道的ZYMV各分离物CP核苷酸相似性在93.0%~97.7%。系统进化树分析表明,44个WMV分离物被划分为5个基因型,WMV-H3属于基因型Ⅲ,WMV遗传变异与地理来源及寄主均存在一定的相关性,且与地域的相关性更强;80个ZYMV分离物被划分为6个基因型,ZYMV-H3属于基因型Ⅲ,ZYMV分离物分布具有一定地域分化。本研究首次研究了SqMV、WMV和ZYMV在重庆地区黄瓜上的侵染危害,明确了重庆地区黄瓜上的病毒种类及进化起源,为进一步研究黄瓜病毒病分布及有效防控提供了理论依据。
从江香猪LPL基因克隆、多态及时序表达图谱构建
Cloning, Polymorphisms and Tissue Expression Profile of LPL Gene in Congjiang Pigs (Sus scrofa)
张雄 张勇 尚以顺 陈祥 史开志 白优 陆静
2017, 25(4): 599-606 | Full text
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摘要
脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase, LPL)具有调控动物机体脂肪沉积的功能,但在小型地方猪种中LPL基因分子遗传机制研究鲜有报道。为探究LPL基因调控功能,揭示其对从江香猪(Sus scrofa)肉质性状的影响,本研究以从江香猪为实验动物,利用RT-PCR技术克隆从江香猪LPL基因CDS区(GenBank No. 1994531),生物信息学软件预测蛋白理化性质及结构特征,通过限制性片段长度多态性聚合酶链反应(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism, PCR-RFLP)技术对从江香猪LPL基因第5内含子AfaⅠ位点进行遗传效应分析,运用qRT-PCR技术分析不同月龄阶段从江香猪背最长肌组织中LPL mRNA表达发育规律,并研究其与肌内脂肪(intramuscular fat, IMF)含量相关性。结果表明,从江香猪LPL基因CDS区全序列长1 437 bp,共编码478个氨基酸,构成具有PLAT/LH2结构域的稳定亲水性蛋白。不同品种猪间氨基酸序列的同源性很高,其中从江香猪与挪威长白猪和陆川猪氨基酸序列的同源性高达99.8%,与贵州白香猪同源性最低,为99.2%。PCR-RFLP分析结果显示,AfaⅠ位点共检测到CC、CG和GG 3种基因型,其中CG为优势基因型,等位基因C和G的频率分别为35.05%和64.95%,从江香猪群体在此位点处于Hardy-Weinberg平衡状态;CC基因型的皮厚显著高于CG型(P<0.05),但背膘厚、眼肌面积和肌内脂肪含量与其他基因型个体间差异不显著(P>0.05)。时序表达谱显示,不同月龄阶段从江香猪背最长肌组织中LPL mRNA表达水平呈现出先降低后升高的趋势,LPL mRNA表达量与IMF呈显著正相关(P<0.05)。结果表明,LPL基因可作为影响从江香猪脂肪沉积的关键候选基因之一,实验结果可为从江香猪LPL基因结构功能的后续研究提供理论依据。
鸽PPARγ基因的克隆、序列分析及组织表达特征
Molecular Cloning, Sequence Analysis and Tissue Distribution of PPARγ Gene in Pigeon (Columba livia)
田勇 李国勤 陶争荣 沈军达 陈黎 曾涛 钟声亮 卢立志
2017, 25(4): 628-638 | Full text
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摘要
过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome proliferator activated receptor γ, PPARγ)是一种由配体激活的核转录因子,在脂类代谢调控中发挥重要作用。本研究旨在克隆鸽(Columba livia) PPARγ基因的全长cDNA序列,并分析该基因编码的蛋白质理化性质和结构特征,揭示其组织表达特征。以鸽脾脏组织总RNA为模板,采用快速扩增cDNA末端(rapid amplification cDNA ends, RACE)方法,克隆到PPARγ基因的cDNA序列,并运用生物信息学的方法对其进行分析,运用实时荧光定量PCR检测PPARγ基因在鸽心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏和肌肉组织中的表达情况。研究结果表明,鸽PPARγ基因(GenBank No. KU166859.2) cDNA全长1 846 bp,包含1 428 bp的开放阅读框,63 bp的5'端非编码区和355 bp 的3'端非编码区,共编码475个氨基酸。经预测,鸽PPARγ基因编码的蛋白质由7 661个原子组成,分子式为C2436H3840N644O714S27,等电点为6.19,相对分子质量为54.438 79 kD,平均亲水性为-0.287。结构预测表明,鸽PPARγ蛋白具有2个锌指结构以及配体结合域。鸽PPARγ氨基酸序列与杜鹃(Cuculus canorus)、鸭(Anas platyrhynchos)、鹦鹉(Melopsittacus undulates)、斑胸草雀(Taeniopygia guttata)、火鸡(Meleagris gallopavo)、鸡(Gallus gallus)、鹌鹑(Coturnix japonica)、猪(Sus scrofa)、人(Homo sapien)、小鼠(Mus musculus)和斑马鱼(Danio rerio)的同源性分别为97%、97%、96%、96%、96%、96%、96%、92%、91%、90%和64%。构建的系统发生树显示,鸟类和哺乳动物各形成一个大的分支,斑马鱼形成一个独立分支,与鸽的聚类顺序较近的物种为杜鹃和鸭,该结果与这些物种在生物学上的分类是基本一致的。荧光定量PCR结果显示,PPARγ基因在肺组织中的表达量最高,较高表达于肾脏、肝脏、脾脏和心脏,而在肌肉组织中的表达量最低。本研究获得了鸽PPARγ基因的cDNA序列、分子的结构特点及组织表达特征,提示可能与其在不同组织中的功能有关,该结果为进一步研究PPARγ结构和功能提供了理论依据。
蒙古马小RNA高通量测序分析
High Throughput Sequencing Analysis of miRNA of Mongolian Horse (Equus caballus)
萨如拉 白东义 陶克涛 赵一萍 任秀娟 阿娜尔 鲍红梅 黄金龙 芒来
2017, 25(4): 614-620 | Full text
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摘要
miRNA(microRNA)是重要的转录后调控因子,在很多物种中已获得鉴定,然而对马(Equus caballus)的miRNA相关研究较少。本研究应用Solexa 测序技术对蒙古马的8个组织混合样小RNA进行测序并做了相关的生物信息学分析。结果得到5 199 802个小RNA纯净序列(clean reads),经过长度分布统计和分类注释后,将其与miRBase数据库比对鉴定马的239个保守miRNA。同时,用Mireap软件预测出510个miRNAs,其中238个miRNAs能与马已知miRNA匹配,272个miRNA没能匹配。使用miRanda软件对预测出的所有miRNA进行靶基因预测,获得23 037个靶基因和1 974 153个靶位点。本研究结果丰富了马miRNA数据资源,为进一步研究miRNA在马生物学功能研究工作提供了理论依据。
基于ISSR标记的山茱萸核心种质构建
Core Germplasm Construction of Cornus officinalis by ISSR Markers
赵宁 杨孟莉 李继东 郑先波 谭彬 叶霞 赵志浩 冯建灿
2017, 25(4): 579-587 | Full text
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摘要
山茱萸(Cornus officinalis)是我国独有的木本中药材,良种培育对提高山茱萸产业效益有重要意义,种质资源是良种培育的基础。为了更加高效地开展山茱萸种质资源收集评价和保存利用,本研究从自全国11个省(市)采集129份山茱萸样品,利用11条简单重复序列区间(inter-simple sequence repeat, ISSR)引物进行PCR扩增,使用随机取样和位点优先取样两种聚类分析策略,分别采用简单匹配(simple matching, SM)遗传相似系数、Jaccard遗传相似系数和Nei & Li遗传相似系数3种遗传距离,进行核心种质的选择。用SPSS 19.0软件对原种质、核心种质和保留种质的群体遗传参数进行T检验,以评价核心种质的代表性和异质性,对原种质和核心种质的形态指标进行异质性检验,来确认核心种质的代表性。11条引物共从129个样品扩增出87个条带,全部为多态性位点,群体观测等位基因数(number of alleles, Na)为2.000 0,平均有效等位基因数(number of effective alleles, Ne)为1.438 8,平均Nei's遗传多样性指数(Nei's genetic diversity index, H)为0.259 3,平均香农信息指数(average Shannon's information index, I)为0.400 6,表明收集的山茱萸材料在DNA分子水平上有较高的遗传多样性。聚类分析的结果,认为不同地区的居群间种质资源存在一定的地理隔离和遗传分化。根据6种聚类取样方法结果的比较,采用位点优先取样策略和Nei & Li遗传距离的S1D3组,选取出的34份样品,是6组初选种质中群体遗传多样性参数最高的,有效等位基因数、Nei's遗传多样性指数和香农信息指数均显著大于保留种质,遗传多样性较保留种质丰富。对比原种质和核心种质的叶片和果实的13个表型指标,除叶片宽、叶柄长和果干重3个性状有差异外,其他10个性状指标核心种质与原种质均无显著差异,所选的核心种质能够从表型指标上代表原种质资源。本研究从来自全国11个省(市)的129份山茱萸材料中抽取出34份,构建的核心种质,包含了原种质26.36%的样本。通过对核心种质和原种质、保留种质的群体遗传多样性参数进行比较,结合对13个表型性状的数据进行确认,构建的核心种质可以代表原种质的遗传多样性,研究的结果可以为山茱萸种质资源收集保存和新品种培育作参考。
DRD1基因5'侧翼区多态性及其与公鸡鸡冠性状的相关性
Association of DRD1 Gene Polymorphism in the 5' Regulatory Region with the Cock's (Gallus gallus) Comb Traits
李春苗 黎寿丰 赵振华 黄华云 王钱保 薛龙岗
2017, 25(4): 526-536 | Full text
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摘要
多巴胺D1受体(dopamine receptor D1, DRD1)能促进或抑制鸟类大脑中催乳素(prolactin, PRL)的分泌,在鸡(Gallus gallus)的下丘脑和垂体高表达,并与生殖系统相关联。为探讨DRD1基因5'调控区多态性与鸡早熟性状的关系,本研究以中国农业科学院家禽研究所选育的140只W系公鸡为实验材料。利用限制性片段长度多态性聚合酶反应技术(cleaved amplification polymorphism sequence-tagged sites, CAPs or PCR-RFLP)检测DRD1基因的SNPs,并分析其多态性与公鸡77、84和91日龄的体重、冠高1、冠高2和冠长之间的关联性。结果显示,在距CDS-570位点发现1个突变位点(G→A),G-570A位点检测到GG、GA和AA 3种基因型。关联性分析显示,77日龄时,GG型个体体重显著高于AA与AG型个体(P<0.05),不同基因型个体冠高1、冠高2和冠长差异均不显著;84日龄时,不同基因型个体间体重、冠高1、冠高2和冠长差异均不显著;91日龄时,不同基因型个体冠高1和冠长差异均显著,表现为GG型个体冠高1显著高于AA与AG型个体(P<0.05);GG型个体冠长显著长于AA与AG型个体(P<0.05)。构建鸡DRD1基因5'调控区DRD1/883序列不同基因型双荧光素酶报告基因表达载体(pGL3-DRD1/883/promoter),脂质体转染法转染至293T细胞,检测不同基因型的启动子活性,结果显示,DRD1/883G作为启动子时,萤火虫对海肾荧光素酶的强度比值要比使用DRD1/883A启动子效率提高13.3倍,呈高效表达(P<0.01)。由此可见,对于鸡早熟性状而言,GG是最有利基因型,携带DRD1/883G个体具有较高的转录水平,说明该基因可能对鸡早熟性状有一定的调控作用,该研究结果为DRD1基因的表达和功能研究及优质肉鸡的选育提供理论依据。
玉米出籽率的QTL定位及其与环境互作分析
QTL Mapping and QTL×Environment Interaction Analysis of Kernel Ratio in Maize (Zea mays)
常立国 何坤辉 崔婷婷 薛吉全 刘建超
2017, 25(4): 517-525 | Full text
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摘要
玉米(Zea mays)出籽率作为典型的数量性状,受微效多基因控制,且易受环境因素影响,因而在育种实践中限制了对其进行遗传改良的能力。为挖掘不同环境条件下稳定遗传的控制玉米出籽率性状的QTL,同时分析QTL与环境的互作效应。本研究以许178×K12衍生的150个重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体为实验材料,通过2年3点的田间实验,分别利用单环境分析、多环境联合分析和上位性分析方法,对玉米籽粒出籽率性状的表型数据和最佳线性无偏估计值(best linear unbiased prediction, BLUP)值进行QTL分析。采用出籽率表型值进行单环境分析,共检测到13个QTL位点,分布在第1,3,5,6,7,8和9染色体上,单个QTL可解释6.74%~22.18%的表型变异;利用最佳线性无偏估计值BLUP值进行QTL分析,共定位到4个位点,且均在单环境中被检测到。多环境联合分析检测到8个QTL位点,加性效应贡献率范围0.78%~2.31%,互作贡献率范围为0.21%~1.96%;上位性分析共检测到15对加性×加性互作位点,分布在所有染色体上。本研究通过多环境对玉米出籽率进行QTL定位,共筛选出4个能够稳定遗传出籽率性状的的染色体区域即Bin1.06~1.07,Bin6.01~6.02,Bin8.07和Bin9.03~9.05。同时发现,出籽率性状与环境存在着复杂的互作效应,上位性效应也是影响玉米出籽率性状的重要遗传基础。本研究结果将为今后种质资源的改良以及分子标记辅助育种(marker assisted selection, MAS)提供理论指导。
牡丹蔗糖转运蛋白基因PsSUT2的克隆及表达分析
Cloning and Expression Analysis of Sucrose Transporter Gene PsSUT2 from Tree Peony (Paeonia suffruticosa)
栗燕 杨旭升 杨秋生 崔洋 常毅洪 高梦媛 宋佳
2017, 25(4): 567-578 | Full text
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摘要
蔗糖是植物体中重要的碳源物质,参与植物的生长、发育乃至信号转导等多个生理过程。植物体在长距离运输蔗糖的过程中,蔗糖转运蛋白(sucrose transporters, SUT)基因起关键作用。为了解该基因在牡丹(Paeonia suffruticosa)植株体内的转运机制,以洛阳红牡丹(P. suffruticosa 'Luoyanghong')为材料,利用反转录PCR(reverse transcription-PCR, RT-PCR)和RACE (rapid-amplification of cDNA ends)方法从叶片中克隆了蔗糖转运蛋白基因,命名为PsSUT2。该基因全长2 347 bp,包含1 803 bp的开放阅读框,编码601个氨基酸,GenBank登录号为KC542396,相对分子量为64.6 kD,等电点为6.14,与葡萄(Vitis vinifera)中的蔗糖转运蛋白基因同源性最高,为75.27%。该蛋白属于易化子超家族(major facilitator superfamily, MFS)成员,包含12个跨膜螺旋。采用qRT-PCR和离子色谱法研究牡丹不同生育期与不同组织部位中PsSUT2基因的表达量及可溶性糖的含量变化,结果表明,在牡丹的年生长周期中,PsSUT2在牡丹的根、老茎、叶和鳞芽(花瓣)中均有表达,但主要在盛花期的花瓣中大量表达,相对表达量为11.18,是同时期根的4.26倍、小风铃期根的4.40倍、圆桃期花瓣的10.48倍、鳞芽分化期鳞芽的30.55倍,与同时期的其他部位乃至其他时期的所有部位相比差异显著,因此推测该基因可能参与了“库”端蔗糖的卸载。蔗糖、葡萄糖和果糖的含量在不同生育期、不同部位间存在较大差异,盛花期到来之前,鳞芽(花瓣)中蔗糖含量几乎为0,而葡萄糖和果糖水平较高,说明洛阳红牡丹花瓣属于己糖(葡萄糖和果糖)积累型器官,己糖的不断积累有利于花朵的开放。相关性分析表明,PsSUT2的表达量与与叶片中蔗糖的含量及根中葡萄糖含量成显著负相关,说明该基因的表达可能受叶片中蔗糖及根中葡萄糖的反馈抑制。本研究结果为进一步了解PsSUT2基因的功能、利用该基因进行牡丹分子育种和遗传改良提供理论依据。
铁皮石斛DoCDPK6基因及启动子的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of DoCDPK6 and Promoter in Dendrobium officinale
盛况 高燕会 斯金平 朱玉球 刘京晶
2017, 25(4): 588-598 | Full text
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摘要
钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase, CDPK)是一类能响应低温等非生物胁迫的蛋白激酶,目前已从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)和杨树(Populus trichocarpa)等植物中分离出多个CDPK基因。为了研究铁皮石斛(Dendrobium officinale)钙依赖蛋白激酶的结构和功能,探寻其在逆境胁迫下的作用,从铁皮石斛中分离出1个DoCDPK6基因(GenBank No. KY682702)及其启动子,通过生物信息学分析序列特征、结构及进化关系,结果表明,DoCDPK6基因的cDNA全长1 976 bp,开放阅读框1 725 bp,编码574个氨基酸,分子式为C2845H4500N766U858S24,分子量为63.9 kD;具有CDPK典型的保守结构:可变区、蛋白激酶区、连接区和钙调控区;进化分析表明,DoCDPK6与同科植物蝴蝶兰(Phalaenopsis amabilis)亲缘关系最近,符合植物学分类地位;在DoCDPK6基因1 500 bp的上游序列含有核心启动子元件TAAT-box和CAAT-box,并含有光、温、水杨酸、脱落酸、生长素和赤霉素等逆境信号相关的响应元件;通过qRT-PCR发现,铁皮石斛DoCDPK6主要在叶片中表达,其次是茎和根;在4 ℃低温、脱落酸(abscisic acid, ABA)和NaCl胁迫处理后,DoCDPK6基因表达量均有不同程度的上调,因此可以推测,DoCDPK6基因在低温等非生物胁迫中起到调控作用,该研究结果可为DoCDPK6基因及其启动子在非生物胁迫中的调控机制和信号传导途经提供信息。
帕金森恒河猴血液P53、Bax、Bcl-2、Caspase-3 mRNA的进程性变化
The Progressive Changes of P53, Bax, Bcl-2 and Caspase-3 mRNA in the Blood of Parkinson's Monkey (Macaca mulatta)
刘衡 史良琴 李立科 罗启慧 黄超 刘文涛 曾文 陈正礼
2017, 25(4): 621-627 | Full text
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摘要
摘 要 帕金森(Parkinson's disease, PD)是一种以运动功能障碍为主要特征的神经退行性疾病,大量研究表明细胞凋亡参与了PD的发病机制。PD动物模型对于深入研究PD病因及发病机理、进行有效预防和提高治疗效果将起到重要作用。为探讨PD恒河猴(Macaca mulatta)外周血中肿瘤抑制基因P53、B细胞淋巴瘤-2 (B cell lymphoma-2, Bcl-2)、B细胞淋巴瘤-2 相关X 蛋白(BCL-2-associated X protein, Bax)和半胱天冬氨酸蛋白酶-3(cysteinyl aspartate-specific proteinase-3, Caspase-3) mRNA表达水平与行为学变化之间的关系,本研究选取健康青年恒河猴6只,以0.2 mg/(kg·d)小剂量、多次重复肌内注射1-甲基-4-苯基-1, 2, 3, 6-四氢吡啶(1-methy-4-pheny-l, 2, 3, 6-tetrahydropyridine, MPTP)建立了PD恒河猴模型。于每次MPTP给药前后观察记录动物行为学表现30 min。分别于未注射MPTP(第0周),注射MPTP后第4、8、12、16、20和24周采集恒河猴前臂静脉血,采用qRT-PCR检测外周血P53、Bax、Bcl-2和Caspase-3 mRNA表达水平。行为学观察结果显示,第4周时,实验动物表现出温和的运动迟缓,随后症状逐渐加重,运动能力持续下降,到12周时实验动物均表现出活动量显著减少,姿势僵硬和严重的运动障碍。13周后临床症状基本稳定,实验动物表现出运动迟缓,姿势异常,肌强直和静止性震颤等。qRT-PCR结果显示,与0周相比,注射MPTP后第4、8、12周P53和Caspase-3 mRNA表达显著升高(P<0.05),而第16、20、24周差异不显著;与0周相比,Bcl-2/Bax比值在第4、8、12周显著降低(P<0.05),而第16、20、24周差异不显著。0~12 周行为学评分与外周血P53 和 Caspase-3 mRNA 表达水平呈正相关(r=0.975, r=0.956; P<0.05)。结果表明,当外周血P53 和Caspase-3 mRNA 表达水平显著升高时临床症状也处于逐渐加重的阶段,因此通过检测血液中凋亡调控基因的表达,能反应出PD恒河猴的疾病进程。研究结果可为PD诊断和疾病进程监测提供辅助参考。
小偃麦与小黑麦杂交后代三属杂种新材料的鉴定
Identification of New Materials of Trigeneric Hybridization Between Trititrigia and Triticale (×Triticosecale)
王春阳 高继迪 刘佳莹 张媛媛 宋维富 杨雪峰 宋庆杰 李集临 张延明
2017, 25(4): 547-557 | Full text
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摘要
多属杂种主要是利用不同种属染色体间的重组或结构重排,产生集合多种和属优良基因的个体,通过筛选、鉴定和选育,最终得到以小麦(Triticum aestivum)性状为主,综合多个有益基因、抗性的种质资源或直接育成新品种。为了探讨多属杂交的细胞遗传规律和选育大穗,籽粒饱满和抗病等优良农艺性状的小麦-偃麦草-黑麦多属杂种新材料。本研究利用形态学和分子细胞遗传学研究方法,对八倍体小偃麦(Trititrigia)麦草8号(AABBDDEE, 2n=56)与六倍体小黑麦(triticale (×Triticosecale))哈师209(AABBRR, 2n=42)杂交F6代部分株系进行分析鉴定。形态学鉴定结果表明,F6株系形态特点差异明显,可分为小黑麦类型、普通小麦类型和中间类型。5个小黑麦类型株系,抗倒伏,大穗多粒,花粉母细胞减数分裂观察具有单价体,有4个株系千粒重超过40 g;3个株系14-4、3-29-3和h-29为带有R、E组染色体组遗传成份的六倍体小黑麦;其中,株系14-4籽粒饱满,千粒重达到47.6 g,明显优于亲本哈师209。8个普通小麦类型株系,熟期正常,根尖染色体数为42,有5个株系带有R组染色体成分。其中株系14-22带有R组小片段易位;株系w-16带有E组染色体易位和代换。7个中间型株系全部带有R组染色体组遗传成分,植株高大,可达94~120 cm;分蘖多,可达到15个;多花多粒,小穗数可达16~36;其中,株系h-7主穗粒数达122个,包壳,不易脱粒;株系11-26带有R组小片段易位;株系11-21-2除具有R组染色体成分外,带有E组染色体,但染色体数为52,尚不稳定。本研究得到的小黑麦类型株系14-4、3-29-3和h-29为小麦-偃麦草-黑麦三属杂种新种质,可为小黑麦品种选育和创制小麦多属杂交新种质提供理论和材料基础。
激活素A通过TGFβ/SMAD信号通路促进鸡原始生殖细胞增殖
Activin A Promotes the Proliferation of Chicken (Gallus gallus) Primordial Germ Cells via TGFβ/SMAD Signalling Pathway
于敏莉 李铭 虞德兵 杜文兴
2017, 25(4): 537-546 | Full text
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摘要
原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)是一类具有分化潜能的生殖细胞。为了检测激活素A(activin A)对鸡胚血液PGCs体外存活和增殖的影响,本研究从第13~15期鸡胚血液中分离提取PGCs,并进行鉴定;在完全培养液中分别添加0和100 ng/mL activin A培养48 h后,检测PGCs数目、形态及细胞周期;检测Dazl (deleted in azoospermia-like)基因甲基化水平;并通过Western blot检测转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)信号通路中TGF-β、SMAD2/3的表达和磷酸化变化。结果显示,从鸡胚血液中分离的PGCs,经过红细胞裂解液处理和传代后,可获得高纯度PGCs,且具有良好的生长趋势。培养的PGCs呈阶段特异性胚胎抗原(stage specific embryonic antigen 1, SSEA-1)、鸡(Gallus gallus)VASA同源基因(chicken vasa homologue, CVH)免疫染色和过碘酸希夫 (periodic acid schiff reaction, PAS)反应染色阳性,并且表达多能性相关基因PouV、Nanog和Sox2 (SRY (sex determining region Y)-box 2),表明经过体外培养后,鸡胚血液PGCs仍能维持其生物学特性。添加activin A,可显著降低PGCs中Dazl基因甲基化水平,提高PGCs的体外存活能力。activin A处理后,显著增加了PGCs的数量;上调细胞周期蛋白(cyclins)及细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases, CDKs)的表达;流式细胞检测进一步证实了activin A增加S/G2期PGCs细胞的比例。activin A显著上调了TGF-β蛋白的表达,促进SMAD2/3的磷酸化。以上结果表明,activin A可通过激活TGF-β/SMAD信号通路显著提高PGCs的体外存活和增殖能力。研究结果为揭示activin A对鸡胚PGCs增殖的作用机制提供了依据,为利用PGCs体外培养模型进一步深入研究生殖细胞发育调控提供基础资料。
葡萄温度胁迫相关基因VvMIPS的克隆及功能分析
Cloning and Functional Analysis of VvMIPS Relevant to Temperature Stress in Grape (Vitis vinifera)
郭扬 侯丽霞 朱丹 刘新
2017, 25(4): 558-566 | Full text
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摘要
肌醇-1-磷酸合成酶(L-myo-inositol-1-phosphate synthase, MIPS)是合成肌醇等多糖的关键酶,在植物的生长发育及非生物胁迫应答过程中发挥重要功能。为了探究葡萄(Vitis vinifera)中VvMIPS的功能,本研究以抗性品种左优红组培苗为材料克隆得到MIPS基因(GenBank登录号: 1984676)全长,序列分析结果显示,VvMIPS基因片段长度为1 533 bp,编码510个氨基酸,蛋白分子量约为56.3 kD,等电点为5.37,与大豆(Glycine max)、苜蓿(Medicago sativa)及车轴草(Trifolium pratense)的MIPS家族蛋白同源关系较近。qRT-PCR分析结果显示,VvMIPS基因在葡萄花芽和茎中表达量最高,根中的表达量最少;高温和低温均能诱导VvMIPS基因的表达;同时,VvMIPS基因受胁迫信号分子如H2S、脱落酸(abscisic acid, ABA)、H2O2诱导上调表达;通过构建重组质粒pET28a-VvMIPS,利用大肠杆菌(Escherichia coli)BL21表达系统发现,VvMIPS基因的表达能够改善大肠杆菌对低温和高温胁迫的耐受性。研究结果为葡萄耐寒和耐高温品种的遗传改良提供了基因资源。
羊驼MC1R真核表达载体的构建及其在毛囊干细胞中的表达
Construction of Eukaryotic Expression Vector of MC1R Gene and Its Expression in Hair Follicle Stem Cells of Alpaca (Lama pacos)
南瑞鹏 陈娟娟 李振 卢杰丽 庞全海
2017, 25(4): 607-613 | Full text
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摘要
黑色素皮质激素受体1 (melanocortin-1 receptor, MC1R)基因在哺乳动物毛色调控过程中起重要作用,但外源MC1R基因对羊驼(Lama pacos)毛囊干细胞(hair follicle stem cells, HFSCs)中小眼畸形相关转录因子(micropht-halmiaassocitated transcription factor, MITF)和酪氨酸酶(tyrosinase, TYR)基因表达特性的影响研究较少。为了探讨MC1R基因对MITF和TYR mRNA表达的影响,本研究通过构建羊驼MC1R真核表达载体pcDNA3.1(+)-MC1R,瞬时转染HFSCs,qRT-PCR检测转染前后MC1R、MITF、TYR mRNA表达量;并采用细胞免疫化学技术对MC1R进行细胞定位。qRT-PCR结果显示,羊驼HFSCs转染pcDNA3.1(+)-MC1R后,MC1R mRNA表达量显著增加(P<0.05),分别是空载体组和对照组的2.15和2.26倍,MITF和TYR mRNA表达量增加不显著(P>0.05);细胞免疫化学结果显示,MC1R在羊驼HFSCs胞浆中呈阳性表达。结果表明,MC1R在HFSCs中高效表达,间接上调MITF和TYR基因的表达。研究结果为进一步研究MC1R对羊驼HFSCs表达毛色蛋白的作用机理提供科学基础。
研究评述与展望
WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控机理的研究进展
The Functions and Regulation Mechanisms of WRKY Transcription Factors in Response to Biotic and Abiotic Stresses
陈思雀 翁群清 曹红瑞 孙新立
2017, 25(4): 668-682 | Full text
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摘要
摘 要 WRKY转录因子是植物转录因子中的一大类,可以通过与目标基因启动子的W-box相互作用,参与调控各种生理反应。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)为例,总结了近年来WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控机理的研究进展。WRKY基因的表达可受多种外界因子快速诱导,同时亦可受到自身调控。一种WRKY转录因子可以调控多种不同的应答反应;而同一种应答反应常需多种WRKY转录因子的协调。WRKY蛋白质功能的实现需要其他的蛋白协助,很多WRKY转录因子可与丝裂原活化蛋白激酶互作,通过改变WRKY的磷酸化状态,调节其生物活性。VQ蛋白质是一类转录辅助蛋白,含有一段保守的VQ基序,可以与GroupⅠ和Ⅱc中WRKY蛋白质互作,共同调控相应的生理反应。Group Ⅱd中WRKY转录因子含有C motif,可与钙调素相互作用。WRKY转录因子与其辅助蛋白互作,形成了复杂的调控网络。本研究通过对这些调控机制的总结,揭示了调控网络的一角,有利于研究者对WRKY转录因子功能特点的深入理解,对相关的研究者有一定的指导意义。
重组人溶菌酶动物生物反应器研究进展
The Progresses in Transgenic Animal as Bioreactor for Production of Recombinant Human Lysozyme
刘燊 鲁丹 林树茂 张辉华 杨雪珍 戴亚妮 戴蕴平 李宁
2017, 25(4): 659-667 | Full text
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摘要
摘 要 动物生物反应器是利用转基因动物活体,在其器官或组织中高效表达某种外源蛋白,并进行工业化生产功能蛋白质的技术,纯化的重组蛋白具有生物活性强、产量高、成本低,分离纯化工艺简单等特点。2006-02-06,利用山羊乳腺生产的重组人抗凝血酶Ⅲ(recombinant human antithrombin Ⅲ, ATryn)在欧洲获得上市批准,标志着动物生物反应器真正的迈入了产业化阶段。人溶菌酶具有杀菌消炎、免疫调节、改善肠道菌群等作用,也是人体的非特异性免疫物质和母乳重要成分,食/药用安全可靠无免疫原性,可广泛应用于食品保鲜、婴幼儿奶粉、抗菌消炎药和抗生素替代等方面,具有广阔的应用前景。本研究综述了利用动物生物反应器技术制备重组人溶菌酶的研究状况,包括重组人溶菌酶的表达水平,理化性质、纯化工艺、生物功能和安全评价研究等,同时分析了重组人溶菌酶动物生物反应器率先进行产业化可能存在的问题,并对其未来的发展进行展望,旨在为重组人溶菌酶和其他重组蛋白的产业化提供借鉴和参考。
研究资源与技术改进
犬松弛素原基因原核表达及其多克隆抗体的制备
Prokaryotic Expression of Canine (Canis lupus) Prorelaxin Gene and Preparation of Its Polyclonal Antibody
任志华 黄晓雅 夏娟 陈曦 杨芳 余树民 沈留红 曹随忠 马晓平 左之才
2017, 25(4): 683-688 | Full text
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摘要
摘 要 松弛素作为胰岛素超家族中的一种多肽激素,在生殖机能和很多非生殖生理过程中发挥重要的调控作用,而血中松弛素被看成是犬(Canis lupus)和部分其他动物妊娠的标志。为了简便高效获取犬松弛素,以及开发具有临床应用价值的犬松弛素生物制剂,本研究进行犬松弛素原基因的原核表达及制备其多克隆抗体的研究,即以包含犬前松弛素原基因cDNA的质粒pMD19-T-Cpreprorelaxin1为材料,PCR扩增犬松弛素原基因cDNA,与表达载体pET28a连接,转化大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),异丙基-β-d-硫代半乳糖苷 (isopropyl-β-d-thiogalactoside, IPTG)诱导重组蛋白表达,对表达产物以及纯化后重组蛋白用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)和Western blot实验进行鉴定;以纯化犬松弛素原重组蛋白为免疫原,免疫家兔(Oryctolagus cuniculus)制备多克隆抗体,酶联免疫吸附实验(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)检测抗血清效价,Western blot实验分析所制备抗体的特异性。结果显示,所构建原核表达载体高表达分子量约为22 kD的融合蛋白,与预期犬松弛素原蛋白的分子量一致,主要以包涵体形式存在,Western blot结果显示纯化前后的重组蛋白均与兔抗组氨酸(histidine, His)标记抗体特异性杂交;犬松弛素原重组蛋白免疫家兔后,ELISA检测抗血清效价大于1∶80 000,Western blot结果证实制备的多克隆抗体与犬松弛素原重组蛋白特异结合。本研究为犬松弛素原的功能研究和临床应用提供了理论依据。
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