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农业生物技术学报  2017年 25卷 12期  刊出日期:2017-11-06
 
研究资源与技术改进
丁香假单胞菌Z2-6半连续发酵生产冠菌素的研究
Study on the Production of Coronatine by Pseudomonas syringae Z2-6 Using Semicontinuous Fermentation
于莎 姜峰 安冬捷 李召虎 段留生
2017, 25(12): 2066-2071  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1973 KB)  ( 235 )
摘要
冠菌素(coronatine, COR)是一种环境友好的新型植物生长调节剂,能有效调控植物生长,增强植物抗逆性。目前冠菌素主要通过微生物发酵的方式获得,而发酵效率低是限制冠菌素应用的最大问题。为提高冠菌素产量,本研究建立了丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)Z2-6的半连续发酵方式,并对移取起始时间、移取间隔时间以及移取体积3个方面进行了优化。结果表明,第10天开始移取较第8、9天开始移取可以延长冠菌素产出周期,使冠菌素合成始终维持在较高的水平。间隔1 d移取较间隔2 d移取冠菌素生产效率更高。当移取量不大于30%时,不会对菌体量产生影响,并且当移取量为30%时冠菌素产量达到最高。与传统发酵方法相比,在发酵第10天起每隔1 d移出30%发酵液并补充等体积新鲜培养基,可使冠菌素产量由11.2 mg/(L·d) 提高到22.1 mg/(L·d),生产效率提高了98%。本研究利用半连续发酵方式有效提高了冠菌素发酵生产效率,节约了生产成本,为冠菌素的工业化生产和农业推广应用提供有力支持。
副猪嗜血杆菌自然转化方法的建立及条件优化
Establishment and Condition Optimization for Natural Transformation Method of Haemophilus parasuis
谨瑾 代科 文心田 何绿琴 张禄滑 赵玉佳 曹三杰 黄小波 伍锐 赵勤 文翼平
2017, 25(12): 2058-2065  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1491 KB)  ( 172 )
摘要
自然转化可用于构建副猪嗜血杆菌(Haemophilus parasuis, HPS)的基因缺失株,对于研究其毒力因子和致病机制有重要的意义。本研究采用控制变量法,对副猪嗜血杆菌自然转化过程中的实验条件进行优化。分别比较了点样时细菌不同生长阶段、点样孵化不同时长、转化体系细菌不同浓度、外源环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)不同浓度、外源质粒不同浓度及转化后平板孵化不同时间等条件下的自然转化频率。结果表明,副猪嗜血杆菌的平板转化实验在细菌处于对数生长后期(OD600≈1.5~1.7)时点样孵化,孵化时长为13 h,体系中外源质粒的浓度大于0.1 μg/μL,转化后平板孵育5 h时,副猪嗜血杆菌自然转化以较高频率发生。本研究确定了副猪嗜血杆菌自然转化过程中的最佳条件,为副猪嗜血杆菌毒力因子及致病机制等基因功能的相关研究提供了参考。
版纳微型猪近交系清瘦亚系和肥胖亚系猪Fosmid基因组文库的构建
Construction of the Fosmid Genomic Library for the Lean Subline and the Fat Subline of Banna Miniature Inbred Pig (Sus scrofa)
苏俊 律娜 朱宝利 刘维全
2017, 25(12): 2052-2057  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2251 KB)  ( 146 )
摘要
版纳微型猪(Sus scrofa)近交系是世界上第一个中大型哺乳类实验动物近交系,其基因高度纯合、遗传背景清楚,在遗传育种、功能基因研究、人类疾病模型和异种器官移植等方面有巨大应用潜力。但因高度近交衰退导致后代存活率低,基因资源非常珍贵,对这些遗传信息的保存具有重要科学和实际意义。本研究从染色体低熔点胶预包埋片中提取版纳微型猪近交系清瘦亚系猪和肥胖亚系猪DNA,通过物理方法剪切DNA到合适大小片段(约36~48 kb),使用CopyControl? Fosmid Library Production Kit试剂盒构建了这两个亚系猪的基因组Fosmid文库。随机选取3管文库菌液涂布平板,通过计算单位菌液单克隆数估算文库克隆数,清瘦亚系猪约30万个克隆,肥胖亚系猪约40万个克隆,对基因组的覆盖率分别达到4.4倍和5.9倍。以猪的心肌脂肪酸结合蛋白(heart-type fatty acid-binding protein, H-FABP)基因调控序列为研究对象,从构建的文库中筛选目的基因阳性克隆。设计该基因片段上下游引物,采用“文库菌液PCR——含阳性管菌液稀释——稀释菌液PCR——单克隆菌液PCR”的分级菌液PCR方法进行筛选。逐级将PCR阳性菌液进行稀释,直到含目的基因的阳性管菌液滴度约100~1 000 CFU/10 μL时,将阳性管菌液涂布到含氯霉素LB平板37 ℃过夜培养,之后将单菌落转移到96孔板进行单克隆培养,再通过菌液PCR筛选目的基因单克隆,测序确定。最终从清瘦亚系猪Fosmid文库中筛选到5个目的基因单克隆。利用同样方法可从肥胖亚系猪文库中筛选目的基因克隆。版纳微型猪近交系清瘦亚系猪和肥胖亚系猪全基因组Fosmid文库的构建,对基因组的覆盖率高,理论上筛选到目的基因的概率达99%,为保存版纳微型猪近交系这一特色种质资源基因组以及深入开展分子遗传育种、基因序列功能等研究工作奠定重要基础。
利用多重荧光定量PCR检测转基因水稻外源基因拷贝数
Determination of the Copy Number of Exogenous Gene in Transgenic Rice (Oryza sativa) by Multiplex qPCR
魏毅东 毛小辉 何炜 王进兰 连玲 许秀宝 林悦龙 谢华安 张建福
2017, 25(12): 2072-2078  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2857 KB)  ( 596 )
摘要
转基因植物中外源基因的拷贝数影响遗传稳定性和基因表达水平,因此鉴定和筛选单拷贝纯合的植株对于子代材料的功能分析是十分必须的。为了快速、准确的对含有潮霉素抗性基因-潮霉素磷酸转移酶II(hygromycin phosphotransferase II, hptII)的转基因水稻材料进行拷贝数鉴定,本研究选用了稳定的组成型基因水稻转录剪切因子U2af(Oryza sativa splicing factor U2af, OsSFu2a)作为内参基因,构建基于Taqman的多重荧光定量PCR(Multiplex qRT-PCR)的拷贝数鉴定体系。通过不同引物组合进行扩增效率比较,确定了hptII-1和OsSFu2a-2为最佳引物组合。利用该体系对10个转基因克隆进行了拷贝数鉴定,结果其中7个克隆为单拷贝植株,3个克隆为双拷贝植株。随后,通过Southern blot和转基因子代分离比统计,验证了此方法的可靠性;并通过与传统的单重荧光定量PCR(Singlex qRT-PCR)法进行比较,结果表明多重荧光定量PCR法大大提高了检测的准确性和稳定性。因此,该方法能够帮助科研人员快速,准确,高通量的鉴定水稻外源基因拷贝数与纯合体植株。
研究论文与报告
StH2A-1正向调控本氏烟顶端优势和正常开花
StH2A-1 Positively Regulates the Apical Dominance and Floral on Time in Nicotiana benthamiana
乔丽媛 拓宁 伍涵宇 殷倩 张晓萍 姚新灵
2017, 25(12): 1940-1949  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (10561 KB)  ( 47 )
摘要
核小体中组蛋白(histone, H2A)与其变异体替换调控基因表达,尽管研究已揭示了拟南芥(Arabidopsis thaliana)H2A参与生长发育调控,但植物H2A家族不同成员功能的研究极为有限;本研究克隆了马铃薯(Solanum tuberosum)StH2A-1基因cDNA,转化反义StH2A-1 cDNA于本氏烟(Nicotiana benthamiana)体内表达,H2A减少表达株系h2a-1叶片NbH2A蛋白质含量低于对照31%,表现顶端优势缺失和开花推迟的表型;StH2A-1预测氨基酸序列检索本氏烟基因组数据库,识别了5个与StH2A-1相似性高于97%的本氏烟NbH2A,其N端均独具不同长度多聚丙氨酸基序;不同NbH2A反转录聚合酶链式反应(reverse transcription plymerase chain reaction, RT-PCR)结果显示,h2a-1株系叶片多聚丙氨酸NbH2A编码基因mRNA积累明显低于野生型(wild type, WT),但其他NbH2A mRNA在h2a-1中积累显著增加,表明不同NbH2A彼此可能功能互补;成花基因特异引物RT-PCR结果显示,h2a-1株系中ELF4(EARLY FLOWERING 4)、CO(CONSTANS)和FT(FLOWERING LOCUS T)基因mRNA积累下调,意味着NbH2A-1参与了成花基因的转录关联。研究结果表明,StH2A-1基因与顶端优势形成和正常开花关联,且正向调控植物生长发育。该研究结果有助于进一步理解H2A的生长发育调控功能。
转Bt基因烟草中Cry1Ac基因的叠加效应研究
Superposition Effect of Cry1Ac Gene in Transgenic Bt Tobacco (Nicotiana tabacum)
任亚超 董研 张文林 杨敏生
2017, 25(12): 1903-1917  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5697 KB)  ( 372 )
摘要
植物转基因研究发现,多拷贝插入往往导致外源基因表达量下降,但在构建载体时将同一外源基因串联构建于同一载体上,转化植株后是否会提高外源基因的表达量尚未报道。为了提高转基因植物中外源目的基因的表达量,探索同一目的基因叠加对基因表达及转基因植株生长的影响,本研究利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法分别将携带单、双苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)基因Cry1Ac的植物表达载体转化烟草(Nicotiana tabacum)组培苗,并对转基因株系进行聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)、荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR, FQ-PCR)(绝对定量)、Bt毒蛋白及抗虫性检测,以鉴定外源基因是否整合至烟草基因组及外源基因的表达情况,同时对两种载体转化的转基因株系及非转基因植株进行形态及生理生化指标测定,观测转基因植株的生长情况。结果表明,通过PCR检测,获得转单Cry1Ac基因株系9个,转双Cry1Ac基因株系8个,目的基因均整合至烟草基因组;荧光定量PCR及毒蛋白检测表明,转双Cry1Ac基因株系Cry1Ac基因的转录丰度约为转单Cry1Ac株系的2.6倍,Cry1Ac毒蛋白含量约为转单Cry1Ac基因株系的10倍,转双Cry1Ac基因株系的两个数值都显著高于转单Cry1Ac基因株系;室内饲虫实验结果表明,转两种载体株系对棉铃虫(Helicoverpa armigera)一龄幼虫和二龄幼虫的致死率均为100%,转双Cry1Ac基因株系的致死时间较短;形态及生理生化指标测定结果表明,大部分转基因株系的生长指标与对照无显著差异,部分转双Cry1Ac基因株系表现出矮化现象。总体来说,本研究中转双Cry1Ac基因株系较转单基因株系在外源基因表达量上得到提高,而在植株生长等方面未受到明显影响。本研究为探索提高外源基因表达量的方法以及转化其他植物提供基础理论基础。
从江香猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化过程中相关基因的表达
The Expression of Related Genes on Intramuscular and Subcutaneous Preadipocytes During Differentiation in Congjiang Xiang Pig (Sus scrofa)
孙成娟 许厚强 赵佳福 陈伟 周迪 张青青
2017, 25(12): 1979-1988  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (18387 KB)  ( 105 )
摘要
为建立从江香猪(Sus scrofa)脂肪前体细胞的体外培养模式,分析从江香猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化过程中相关基因的表达差异。采集5日龄从江香猪背最长肌和皮下脂肪组织,利用胶原酶消化法,分别从此两种组织中分离获得脂肪前体细胞。经诱导分化后,采用qRT-PCR技术检测细胞分化过程中脂肪合成与分解基因:转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor γ, PPARγ)、脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase, LPL)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase, ACC)、甘油三酯水解酶(adipose triacylglycerol lipase, ATGL)、激素敏感脂酶(hormone-sensitive lipase, HSL)的时序表达情况。成功构建从江香猪脂肪前体细胞的体外培养模式。通过qRT-PCR分析显示,在肌内脂肪前体细胞中,PPARγ、FAS、ACC mRNA表达水平在整个分化早期72 h时均呈现较高表达,显著高于0 h的表达水平(P<0.05);LPL mRNA表达水平在分化早期各阶段无明显差异(P>0.05),但在144 h时出现显著的大幅度上调,极显著高于其他各阶段表达水平(P<0.01);ATGL、HSL mRNA表达水平在整个分化阶段均呈现“升高-降低-升高”的表达规律。在皮下脂肪前体细胞中,PPARγ基因在诱导分化72 h的表达水平最高,极显著高于其他几个阶段的表达水平(P<0.01);LPL、FAS、ACC、ATGL、HSL mRNA表达水平在整个分化早期48和72 h均呈现较高表达,极显著高于0 h的表达水平(P<0.01),之后均下降。在离体培养条件下,各脂肪细胞分化相关基因在肌内脂肪前体细胞的分化后期,表现较活跃;而各脂肪细胞分化相关基因在皮下脂肪前体细胞的分化早期,表现较活跃。研究结果表明从江香猪皮下脂肪的形成可能远远早于肌内脂肪,对进一步研究从江香猪脂肪沉积机制具有重要意义。
黑木耳部分种质资源SSR分子身份证的构建
Establishment of a SSR Molecular ID System for Some Auricularia heimuer Germplasm Resources
徐安然 付永平 王延锋 张志武 纪策 王菲 叶健强 李玉 宋冰
2017, 25(12): 1930-1939  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2536 KB)  ( 467 )
摘要
黑木耳(Auricularia heimuer)是我国各地广泛栽培的重要食用型菌类,在形态发育和遗传育种方面均备受关注,但黑木耳存在同物异名现象,这给育种工作带来了诸多不便。分子身份证是作物品种数字化的DNA指纹,在食用菌种质资源的鉴定和保护方面具有重要作用。本研究利用SSR标记对来源于全国不同区域的72份黑木耳栽培种和野生种菌株进行了遗传多样性分析及分子身份证的构建,从65对SSR引物中筛选出8对核心引物对收集来的种质资源进行了分析,利用非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means, UPGMA)对扩增结果进行了聚类分析,结果表明,供试菌株遗传相似性系数在0.37~1.00之间,在相似性0.62处可将供试菌株分为3大类群,Au1~Au11属于黑山系列,亲缘关系较近,可能存在同物异名的现象;Au44和Au90、Au40和Au73、Au22和Au60属于同物异名现象。根据不同代表菌株对SSR引物产生的不同扩增谱型,构建出了这72份不同的黑木耳菌株的分子身份证。本研究结果为食用菌种质资源鉴定和保护提供了依据。
甘蓝型油菜蜡质相关基因的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of Waxy-related Genes in Brassica napus
周燕 黄小虎 许代香 贾乐东 王瑞 李加纳 曲存民
2017, 25(12): 1918-1929  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5178 KB)  ( 257 )
摘要
植物叶片中,表皮蜡质对植物的生长发育和适应外界环境起着重要作用。本研究针对拟南芥(Arabidopsis thaliana)已发表的蜡质相关基因信息,基于生物信息学的方法获得以甘蓝型油菜(Brassica napus)品种中双11号为参考的10个蜡质相关基因的44个拷贝序列。然后,以在抽薹期前后叶片蜡质差异明显的3对自然突变的甘蓝型油菜(L1050, P144 和 W481)为材料,利用同源克隆的方法获得这些拷贝成员在3对甘蓝型油菜中的核苷酸和蛋白序列,通过多重比对分析发现,甘蓝型油菜蜡质基因(wax inducer 2, WIN2)家族中的BnWIN2C01在核苷酸与氨基酸水平上均存在稳定的突变位点。利用qRT-PCR分析基因BnWIN2C01在甘蓝型油菜突变体材料抽薹期前后叶片中的表达情况,结果表明该基因在表皮蜡质合成前后的叶片中达到极显著差异水平(P<0.01),说明BnWIN2C01基因的特异性表达可能影响了叶片蜡质的合成。本研究将有助于阐明叶表皮蜡质形成过程的分子机理,为提高油菜抗逆性提供一定的参考依据。
盐和干旱胁迫下红麻HcWD40-1基因的克隆及表达特征
Cloning and Expression Characteristics of HcWD40-1 Gene Under Salt and Drought Stress in Kenaf (Hibiscus cannabinus)
李辉 李德芳 陈安国 唐慧娟 李建军 黄思齐
2017, 25(12): 1970-1978  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6332 KB)  ( 237 )
摘要
WD-重复蛋白(WD-repeat protein)含有WD-40基序,又称为WD40重复蛋白,在植物对非生物逆境胁迫响应过程中具有重要的调控作用。红麻(Hibiscus cannabinus)是重要的工业纺织原料,是盐碱地土壤改良的先锋作物。本研究以红麻转录组中与WD40基因高度相似的Unigene为参考,设计引物,进行反转录PCR扩增,经Sanger测序获得基因HcWD40-1(GenBank登录号: KX711617)的cDNA序列,生物信息学分析表明,该基因开放阅读框为1 356 bp,编码451个氨基酸,具有7个典型的WD40结构域。qRT-PCR分析表明,HcWD40-1基因受盐和干旱胁迫诱导表达,同时受脱落酸(abscisic acid, ABA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)的诱导。研究结果表明,HcWD40-1基因是ABA和MeJA信号转导途径、盐和干旱胁迫应答途径的关键枢纽基因。该研究结果为红麻耐盐、抗旱的脱落酸信号调控网络和茉莉酸信号调控网络的研究提供基础资料。
三个绵羊品种BMPR-IB基因CDS区1113位点的多态性与产羔数的相关性分析
The Correlation Analysis Between Polymorphism and Fecundity of 1113 Locus in BMPR-IB Gene CDS Area of Three Sheep (Ovis aries) Varieties
杜丽 张利平 张筱艳 朱韶华 马晓明
2017, 25(12): 1989-1997  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1901 KB)  ( 159 )
摘要
绵羊(Ovis aries)的多胎性状由主效基因控制,骨形态发生蛋白受体IB基因(bonemorphogenetic protein type IB, BMPR-IB)已被证实为多产母羊的主效基因之一。为寻找绵羊繁殖力的标记和育种提供理论依据,本研究采用聚合酶链反应-单链构象多态性分析法(single strand conformation polymorphism analysis of polymerase chain reaction products, PCR-SSCP)对3种绵羊(小尾寒羊48只; 蒙古羊188只, 其中包括100只单胎母羊, 88只双胎母羊; 甘肃高山细毛羊112只,其中包括70只单胎母羊, 42只双胎母羊) BMPR-IB基因编码区1113位点进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)检测,并分析3种绵羊BMPR-IB基因的多态性及其与产羔数之间的关联性,以期为研究绵羊高繁殖力的机理提供资料。结果表明,在蒙古羊单、双胎母羊和甘肃高山细毛羊单、双胎母羊中均发现3种不同基因型,分别为野生型AA、纯合突变型BB和杂合突变型AB,优势基因型为AB;小尾寒羊出现两种基因型,分别为纯合突变型BB和杂合突变型AB,优势基因型为BB;经多态信息含量(polymorphism information content, PIC)分析可知,小尾寒羊处于低度多态(PIC<0.25),甘肃高山细毛羊和蒙古羊均处于中度多态(0.25<PIC<0.5);BMPR-IB基因编码区1113位点突变在不同繁殖力绵羊品种间存在显著差异(P<0.05),该位点可能与绵羊产羔数有关,可作为繁殖性状的标记位点,本研究结果可进一步为生产实践提供理论依据。
丝瓜WRKY转录因子基因的分离与褐变分析
Isolation and Browning Analysis of WRKY Transcription Factor Gene of Luff (Luffa cylindrical)
刘建汀 朱海生 温庆放 王彬 张前荣 陈敏氡 林珲 薛珠政
2017, 25(12): 1950-1960  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3864 KB)  ( 203 )
摘要
WRKY转录因子是一类发现于高等植物中的转录因子超家族。许多研究表明,WRKY转录因子在植物生物和非生物胁迫中起作用,但是这些研究主要集中在拟南芥(Arabidopsis thaliana)等模式植物中,在甜瓜(Cucumis melo)及辣椒(Capsicum annuum)等蔬菜作物中也有报道,而丝瓜(Luffa cylindrical)WRKY转录因子在褐变中的研究还未见相关报道。前期利用转录组测序(RNA-seq)技术获得了鲜切丝瓜福丝3号果肉褐变前后转录组数据库,本研究从中筛选得到4个与植物WRKY转录因子蛋白一致性较高的Unigene序列。分析发现,4个丝瓜WRKY基因Unigene0018509、Unigene0021412、Unigene0025291和Unigene0034271均含1个完整的开放读码框(ORF),序列全长分别为2 189、1 990、2 365和2 274 bp,GenBank登录号为:KY621843~KY621846。Wolf Psort预测显示,4个Unigene编码的WRKY蛋白均定位于细胞核中。系统进化和基因保守结构域分析表明,4个WRKY转录因子均含有1个保守的WRKY结构域,且锌指结构为C2H2型,属于第Ⅱ类WRKY蛋白家族。利用定量PCR技术分析了4个WRKY基因在丝瓜'福丝3号'不同组织(根、茎、叶、花和果肉)以及采后不同储藏时间下的表达情况,对4个WRKY基因在鲜切丝瓜果肉不同时间的表达模式与RNA-seq结果进行了分析。结果表明,4个丝瓜WRKY基因均具有组织表达特异性,且表达模式各不相同。4个WRKY基因在鲜切后q-PCR表达值与RNA-seq得到的表达量(fragments per kilobase million, FPKM)变化趋势基本一致,WRKY基因Unigene0018509、Unigene0021412和Unigene0025291在丝瓜鲜切后0~6 h内的表达量呈显著上调(P<0.05),Unigene0034271在0~3 h内上调表达,6 h出现下调表达。分析发现,4个WRKY基因在丝瓜采后不同储藏褐变时间内的表达趋势总体上调,但4个WRKY基因的表达模式不尽相同。该研究为进一步阐明丝瓜褐变调节机理和品种的选育提供理论依据。
不同外源诱导子对三角褐指藻lcyb基因转录及其岩藻黄素含量的影响
Effects of Different Exogenous Elicitors on lcyb Gene Transcription and Fucoxanthin Content in Phaeodactylum tricornutum
俞凯 龚一富 朱帅旗 刘浩 王何瑜
2017, 25(12): 2009-2017  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6719 KB)  ( 241 )
摘要
番茄红素β-环化酶(lycopene beta-cyclase, LCYB)能催化番茄红素形成β-胡萝卜素及其氧化物,是处于植物类胡萝卜素合成途径中的一个分支点。为研究三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在不同外源诱导下lcyb基因的表达情况及其对岩藻黄素积累的影响,本研究通过从头测序(de novo测序)获得三角褐指藻lcyb基因cDNA全长并对其进行生物信息学分析,进一步对经过不同浓度的茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)、乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid, ASA)、花生四烯酸(arachidonic acid, AA)和硫酸铈铵(ammonium cerous sulfate, ACS)处理的三角褐指藻lcyb基因表达进行分析,并对其岩藻黄素含量进行测定。结果表明,本研究通过转录组获得的三角褐指藻lcyb基因序列与NCBI上已知序列(GenBank No. XM002176576)相同,其cDNA全长为2 060 bp,含1个长度为1 980 bp的开放阅读框(open reading fragment, ORF),编码659个氨基酸,该蛋白在N端含有1个双核苷酸结合位点,在C端含有1个螺旋跨膜区域,存在叶绿体导肽和信号肽,定位于叶绿体类囊膜上。系统发育进化树显示,三角褐指藻等硅藻共处1个进化支,亲缘关系较近。诱导转录结果表明,50 μmol/L MeJA、10 mg/L ASA、0.1 mg/L AA和0.4 mg/L ACS处理后的三角褐指藻lcyb基因在本实验范围内转录表达水平最高,且三角褐指藻中的岩藻黄素含量随着lcyb基因转录量的增加而增加,并呈正相关,说明该酶在岩藻黄素合成过程中起到重要作用,诱导子能增强该基因转录从而达到提高岩藻黄素含量的目的。本研究为岩藻黄素的合成调控提供理论指导,也为进一步通过代谢工程手段提高三角褐指藻中的岩藻黄素含量提供参考。
大叶落地生根KdFBX基因的cDNA克隆与表达分析
cDNA Cloning and Expression Analysis of KdFBX Gene in Kalanchoe daigremontiana
段雪娇 梁小红 葛永强 欧素荣 钟天秀
2017, 25(12): 1961-1969  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4960 KB)  ( 200 )
摘要
F-box蛋白作为SCF(Skp1-Cullin1-F-box)复合体的成员,参与植物生长发育、细胞分裂及植物激素的响应等调控过程。为深入了解大叶落地生根(Kalanchoe daigremontiana)中胎生苗发育的分子机制,利用RACE-PCR技术从大叶落地生根中克隆了1个新的基因KdFBX(GenBank No. KU740356)。该基因具有328个氨基酸残基,分子量为37.72 kD,等电点为4.4,开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为987 bp。其蛋白与亚洲棉(Asiatic cotton)、蓖麻(Ricinus communis)等植物的同源性较高,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)的进化关系相对接近。实时荧光定量PCR分析表明,该蛋白基因在大叶落地生根的根中表达量最高,且在渗透胁迫(甘露醇)处理过程中下调表达。本研究首次从大叶落地生根中克隆出KdFBX基因,为进一步探究该基因的功能提供理论依据。
玉米大斑病菌GATA转录因子家族全基因组鉴定及其表达的初步分析
Genome-wide Identification of GATA Transcription Factor Family and Preliminary Expression Analysis in Setosphaeria turcica
刘星晨 冯胜泽 李学然 巩校东 李志勇 谷守芹 董金皋
2017, 25(12): 2018-2026  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4091 KB)  ( 259 )
摘要
GATA转录因子家族广泛存在于植物病原真菌中,并参与调控多种生物过程,但在玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)中尚未见相关报道。本研究借助生物信息学技术手段,在玉米大斑病菌全基因组数据库中鉴定了5个GATA转录因子家族成员,分别命名为StGATA1~StGATA5,这些基因分别散布在基因组5条不同的scaffold链上。对其预测编码蛋白进行理化性质分析发现,StGATA3呈酸性,其余4个转录因子对应蛋白均呈碱性,且这5种蛋白都属于不稳定蛋白,其编码蛋白的氨基酸数目在278~1 080之间;对蛋白的保守结构域分析发现,该类转录因子都存在ZnF-GATA结构域,其中StGATA3和StGATA4都含有PAS结构域,StGATA4还含有两个PAC结构域;系统进化分析表明,StGATA2与番茄叶霉病菌(Passalora fulva)、荨麻青霉(Penicillium urticae)及构巢曲霉(Aspergillus nidulans)聚为一簇,另外4种大斑病菌GATA转录因子(StGATA1, StGATA3, StGATA4, StGATA5)聚为一类;进一步利用qRT-PCR技术对GATA转录因子家族基因的表达模式进行初步分析,结果发现StGATA1和StGATA3在菌丝时期的表达水平高于其他时期;StGATA2在侵入丝时期的表达量显著高于其他时期,并且在菌丝及分生孢子阶段都有较高的表达水平;StGATA4和StGATA5都在菌丝和分生孢子时期有较高表达量,其余时期表达水平较低(P<0.05)。本研究结果将为深入揭示玉米大斑病菌GATA转录因子家族的功能及探寻病害防治新途径提供参考与借鉴。
不同GluN条件下产蛋后期笼养蛋鸡qRT-PCR内参基因的筛选
Selection of Reliable Reference Genes Using Quantitative Real-time PCR in Caged Layers (Gallus gallus domesticus) During the Late Laying Period Under Different GluN Treatment
张蓉 施晓丽 陈朝桂 文光林 赵忠海 石靖
2017, 25(12): 1998-2008  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1877 KB)  ( 131 )
摘要
内参基因表达稳定性的高低将决定着实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR, qRT-PCR)分析结果的可靠程度。本实验旨在筛选不同浓度氨基葡萄糖(glucosamine, GluN)处理下产蛋后期笼养蛋鸡(Gallus gallus domesticus)中稳定可靠的内参基因,以确保产蛋后期蛋鸡基因表达分析结果的可靠性。实验选用500日龄产蛋后期海兰灰蛋鸡作为研究对象,对照组饲喂玉米-豆粕型基础饲粮,实验组分别在基础饲粮中添加0.4%、0.6%和0.8%GluN,运用qRT-PCR技术对核糖体蛋白S2(ribosomal protein S2, RPS2)、肌动蛋白(β-Actin)、3-磷酸甘油醛脱氢酶 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)、羟甲基胆色烷合成酶(hydroxymethyl biliary synthetase, HMBS)、端粒结合蛋白(TATA-box binding protein , TBP)、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶1(hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1, HPRT1)、微管蛋白(tubulin beta class, TUBB)、琥珀酸脱氢酶复合物亚单位A (succinate dehydrogenase complex flavoprotein subunit A, SDHA)、核糖体蛋白L4 (ribosomal protein L4, RPL4)和微球蛋白(beta-2 microglobulin, B2M)等10个内参基因在不同组织中(心、肝、肺、肾、十二指肠、胫骨、胰和子宫)的表达情况进行分析,同时借助循环阈值法(cycle threshold, Cq)、Delta循环阈值法(Delta cycle threshold, Delta CT)和geNorm、NormFinder、RefFinder软件对每个内参基因的表达稳定性进行评估。结果显示,在利用原始Cq平均值分析时发现,同一内参基因在不同处理和不同组织中的表达量不同,说明所选择的10个候选内参基因在组织间存在一定的表达差异性;Cq值法分析显示,RPS2基因的表达稳定性最好;Delta CT法分析发现,不同的GluN水平处理条件下,内参基因的表达稳定性并不相同,综合来看TUBB、β-Actin和RPS2基因的稳定性相对较好;geNorm程序在不同的GluN水平下,依次给出了TBP/RPS2(1.08)、RPS2/β-Actin (0.88)、TBP/TUBB(1.16)和RPS2/HMBS(0.77)表达稳定性内参基因组合,由此说明TBP、β-Actin和RPS2基因的稳定性较好;NormFinder程序分析显示RPS2和HMBS基因表达稳定性较好;RefFinder在线分析软件显示,0.0%GluN和0.8%GluN条件下RPS2基因稳定性最高。综合本研究的分析结果,RPS2和TBP这样的内参基因适合用于产蛋后期笼养蛋鸡基因定量表达分析,而内参基因RPL4的表达稳定性最差,最不适合用于蛋鸡的定量分析内参,本实验结果对GluN处理下矫正目的基因的表达提供了理论依据。
研究评述与展望
现代技术在稻米品质改良中的应用
Application of Modern Technologies in Rice (Oryza sativa) Quality Improvement
彭波 邹艳丽 唐娇娇 张桂桂 孔冬艳
2017, 25(12): 2027-2037  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1301 KB)  ( 480 )
摘要
水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物之一,稻米品质是一个十分复杂的数量性状,借助现代技术针对稻米品质各个性状进行改良具有极其重要的科学意义和应用价值。本文综述了近年来基因组编辑技术、高通量测序技术、近红外光谱分析技术、扫描电镜技术和其他现代技术在稻米品质改良应用方面所取得的新进展,并分析了这些现代检测与分析技术在稻米品质研究中的应用前景,以期为今后稻米品质的遗传改良与新品种的培育提供参考与借鉴。
白酒酿造微生物多样性、酶系与风味物质形成的研究进展
Research Progress of the Microbial Diversity, Enzyme System and Formation of Flavor Compounds in Chinese Flavor Liquor
王世伟 王卿惠 芦利军 冯英志 李小鹏 唐海平
2017, 25(12): 2038-2051  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1203 KB)  ( 1314 )
摘要
中国白酒迅速发展已经占市场各式饮料的较高的份额。随着对中国白酒的进一步深入研究,人们对作为重要的因素而用于白酒生产的微生物及其产生的酶系有了更深层次的了解。微生物及其酶系的研究已经成为热点。中国白酒独特的酿造工艺形成了其特殊的微生物区系,这些微生物产酶及代谢活动相互作用,最终形成了白酒特殊风味物质。微生物及其酶系对白酒的风味、酒质和产率起重要的作用。中国白酒风味物质的形成源于美拉登反应和存在于大曲、窖泥和酒醅中的微生物及其酶的催化反应之间的相互重叠作用。本文从大曲、酒醅和窖泥微生物出发,分析了微生物多样性、产酶及白酒风味物质的形成关系,并对最新研究成果进行了综述,为提高白酒的质量、改善白酒的风味以及充分利用白酒酿造微生物及其酶资源提供科学参考。
 
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