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农业生物技术学报  2018年 26卷 6期  刊出日期:2018-05-21
 
研究资源与技术改进
适合流式细胞仪分析的梨叶片细胞核提取缓冲液筛选
The Screening of the Optimum Buffer to Produce Pear (Pyrus) Leaf Nuclear Suspensions for Flow Cytometry Analysis
刘凤霞 李京一 王志刚 徐凌飞
2018, 26(6): 1034-1042  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4192 KB)  ( 459 )
摘要
摘 要 适宜的缓冲液是制备植物完整细胞核的关键。为了筛选提取梨(Pyrus)细胞核的适宜缓冲液,本实验以新疆库尔勒香梨(Pyrus sinkiangensis)组培苗叶片为材料,用剪切法提取细胞核,综合分析五种解离液(通用缓冲液(general purpose buffer, GPB)、木本植物缓冲液(woody plant buffer, WPB)、Otto's Buffer(OTTO)、加尔布雷思缓冲液(Galbraith's buffer, Galbraith's)和改良猕猴桃解离液(N-(2-hydroxyethy1)piperazine-N'-(2-ethanesulfonic acid), 4-羟乙基哌嗪乙磺酸, HEPES))制备的悬浮液细胞核形态特征、DNA相对含量和细胞核提取效率。结果显示:相比WPB、Galbraith's和HEPES这3种解离液,GPB和OTTO提取的细胞核悬浮液有较多碎片和杂质,以至于影响流式图峰值的形成;WPB、Galbraith's和HEPES这3种解离液提取的细胞核悬浮液虽然在G0/G1期均形成了呈正态分布的、变异系数小于5%的DNA相对含量直方图,但是这3种解离液中只有WPB和Galbraith's在G2/M期也形成了DNA峰;另外,从提取细胞核的效率上来看,Galbraith's解离液提取细胞核的效率高于WPB解离液。本实验筛选Galbraith's解离液为提取梨细胞核的适宜缓冲液,为后续进一步开展植物细胞学和分子生物学相关研究奠定了基础。
适于二碱基重复类型SSR引物指纹分析的连续多峰算法
Continuous Multi-peak Algorithm Fitting for Fingerprint Analysis of SSR Primers with Dinucleotide Repeat Sequences
王凤格 李欣 易红梅 江彬 任洁 王璐 霍永学 王蕊 葛建镕 杨杨 赵久然
2018, 26(6): 1004-1013  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5916 KB)  ( 179 )
摘要
摘 要 二碱基重复类型的SSR引物容易出现连续多峰的峰型,对指纹的正确采集造成影响。为提高此类引物指纹分析的准确性和自动化水平,本研究进行了连续多峰指纹采集算法的开发,并测试连续多峰算法与邻峰过滤、N+1峰识别、高低峰过滤和二倍体过滤等其他峰处理算法的相互作用。结果表明,连续多峰算法提高了对二碱基重复类型SSR引物的指纹读取准确性和分析效率,峰的识别和定位更加准确,峰高估值更加真实反映引物扩增情况,连续多峰峰错误识别率由50%以上降低到1%以内, 识别精度由2~4 bp提高到1 bp以内,整体分析时间缩短了30%以上;通过调整参数等方式,保证了连续多峰算法与其他峰处理算法的相互协调。连续多峰算法解决了连续多峰的识别、定位及峰高估计的问题,改善了二碱基重复类型的SSR引物的指纹采集效果,消除了基因组上多态性最高、应用最广泛的二碱基重复类型SSR引物的应用限制,为SSR引物在实践中更好的应用提供了重要技术支撑。
紫楠转录组EST-SSR标记开发及通用性分析
Development and Transferability Evaluation of EST-SSR Markers Based on Transcriptome Data of Phoebe sheareri
陆云峰 杨安娜 张俊红 楼炉焕 黄华宏 童再康
2018, 26(6): 1014-1024  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2498 KB)  ( 488 )
摘要
摘 要 紫楠(Phoebe sheareri)是商品材金丝楠木的原植物种之一,现存野生资源日益减少,为了进一步掌握其遗传多样性和遗传结构特征,大规模开发该种表达序列标签-简单重复序列(expressed sequence tag-simple sequence repeat, EST-SSR)标记迫在眉睫。本研究首次进行紫楠转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并进行引物的初步验证以及在楠属植物的通用性检测。结果显示,通过Illumina Hiseq 2500测序共获得43 781条Unigene,应用MISA软件鉴定了6 958个SSR位点,分布频率为15.89%,平均每5.31 kb出现1个SSR位点。紫楠SSR位点共包括340种重复基元,以二、三核苷酸为主,其优势重复基元分别为AG/CT(23.99%)和AAG/CCT(12.81%)。基于不同重复基元类型设计合成了94对SSR引物,以10份紫楠及同属4种楠木的基因组DNA为模板对其有效性及通用性进行初步验证,筛选出具有清晰扩增产物的引物41对,其中32对具有多态性,其平均等位基因数2.75个,观察杂合度(heterozygosity, Ho)、期望杂合度(heterozygosity, He)、多态信息含量(polymorphism information content, PIC)分别为0.369、0.563和0.541,且在同属材料中通用性较高。紫楠转录组测序获得的Unigene可作为SSR标记开发的有效来源,所获得的EST-SSR引物可为紫楠及楠属其他树种的遗传结构分析、种质资源利用及遗传图谱构建提供有效的分子标记。
AFⅠ基因植物表达载体的构建及抗冻百合的培育
Establishment of Plant Expression Vector Carrying AFⅠ Gene and Cultivation of Antifreeze Lily (Lilium brownii var. viridulum)
王忠凯 颜笑洒 李艳霞 赵娟 和四梅 董扬 时晓菲 张业胜
2018, 26(6): 1025-1033  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (7020 KB)  ( 66 )
摘要
摘 要 百合(Lilium brownii var. viridulum)是世界上主要的鲜切花之一,具有很高的观赏价值和经济价值。然而,低温会抑制百合的生长,严重时导致大面积减产。为提高百合抗冻能力,本研究对极地冻鱼(Anarhichas minor)的抗冻蛋白基因(antifreeze protein gene, AFPⅢ)进行植物密码子优化,合成抗冻基因(antifreeze gene, AFⅠ)序列。通过酶切连接的方法将AFⅠ基因插入Pcambia1390骨架载体,利用PCISV(Peanut chlorotic streak caulimovirus)启动子启动该基因的表达,构建了AFⅠ基因植物表达载体P1390-PCISV-AFⅠ。将载体P1390-PCISV-AFⅠ电击转化农杆菌(Agrobacterium)菌株EHA105,经菌落PCR检测发现载体P1390-PCISV-AFⅠ已经成功转化入农杆菌菌株中。通过农杆菌介导的遗传转化方法将AFⅠ基因转化到受体东方百合品种‘木门’(Lily)中,经PCR鉴定,确定AFⅠ基因已整合到受体基因组中。抗冻实验以及半定量RT-PCR研究结果表明,转基因阳性植株相较于野生型植株在-2 ℃情况下具有良好的抗冻效果。本研究结果对于抗冻植物新品种的培育具有重要的参考价值。
一株解淀粉芽胞杆菌的筛选及其益生特性研究
Screening of a Bacillus amyloliquefaciens Strain and Its Probiotic Characteristics
刘国红 刘波 车建美 王阶平 陈倩倩 姚运发 刘琴英
2018, 26(6): 1043-1055  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4202 KB)  ( 253 )
摘要
摘 要 芽胞杆菌(Bacillus)已被广泛用作动物益生菌,其分泌的纤维素酶(cellulose)可以提高饲料利用率,改善动物肠道微生物菌群结构。本研究利用羧甲基纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose, CMC-Na)培养基从甘蔗(Saccharum officinarum)、麻类等纤维作物根际分离具有较高纤维素酶活性的芽胞杆菌,并对其纤维素酶的产酶条件、动物肠胃耐受性、对滤纸条纤维素的降解情况以及菌株的溶血性检验安全性进行鉴定。研究结果表明,获得了8株具有产纤维素酶活性的芽胞杆菌,其中菌株FJAT-29941的活性最高,形态学、生理生化和16S rRNA基因鉴定结果显示,该菌株为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens);菌株FJAT-29941产纤维素酶的培养温度为20~50 ℃(最佳培养温度为30 ℃),pH为4.0~9.0(最佳pH值为9),培养时间18~72 h(最佳培养时间为42 h),最佳培养基为0.5% NaCl的营养琼脂(nutrient agar, NA)培养基;利用1%胰蛋白酶的人工肠液和1%胃蛋白酶的人工胃液处理该菌株,其存活率分别为27.98%和64.91%,表明其具有较好的肠胃耐受性;菌株FJAT-29941在48 h内可以将滤纸条降解为小圆片,表现出较强的纤维素降解能力;该菌株在溶血性检测中未产生透明圈,是安全可应用的。本研究筛选获得的解淀粉芽胞杆菌FJAT-29941具有较好的纤维降解能力和动物肠胃耐受性,为益生菌研发提供了菌种资源和科学依据,具有良好的开发前景。
重组酶聚合酶扩增技术快速检测鳗利斯顿氏菌
Rapid Detection of Listonella anguillarum by Recombinase Polymerase Amplification Technique
庞建虎 乔龙亮 黄海龙 党晨阳 朱鹏 徐继林
2018, 26(6): 1056-1063  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2074 KB)  ( 203 )
摘要
摘 要 鳗利斯顿氏菌(Listonella anguillarum)是一种常见的病原体,能感染多种养殖动物,每年给水产养殖业带来巨大的经济损失。随着集约化养殖模式在水产养殖业的大规模应用,水产病原体的传播速度也大幅度提高。为此,迫切需要建立一种快速、准确的检测技术。本研究以鳗利斯顿氏菌的金属蛋白酶基因(zinc metalloprotease gene, empA)为靶基因,设计多对引物和1条exo探针,通过优化反应体系和条件,建立了一种基于重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification, RPA)技术的快速实时检测鳗利斯顿氏菌的方法。结果表明,建立的Real-time RPA检测技术能够在20 min内特异地检测出鳗利斯顿氏菌,与其他7种常见水产致病菌均不发生交叉反应。该检测方法最低能够检测出1 pg/μL鳗利斯顿氏菌基因组模板,对人工污染的样品最低检测限为3.4×102 CFU/mL,且重复性良好。因此,利用本研究建立的Real-time RPA检测技术,能特异、准确、高效地检测出鳗利斯顿氏菌,而且操作简单、耗时短,为水产养殖中鳗利斯顿氏菌的快速诊断及商业试剂盒的开发提供科学依据和技术参考。
专题:异种器官移植的基因修饰小型猪
CRISPR/Cas9介导CMAH基因敲除猪创制及繁育分析
CRISPR/Cas9 Mediated CMAH Gene Knockout and Breeding Analysis of Pigs (Sus scrofa)
黄林华 李西睿 龙川 石宁宁 冯冲 杜敏杰 朱辉斌 潘登科 孙秀柱
2018, 26(6): 1064-1073  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4329 KB)  ( 380 )
摘要
摘 要 N-羟乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid, Neu5Gc)是引起异种移植排斥反应的重要非半乳糖抗原,由单磷酸胞嘧啶-N-乙酰神经氨酸羟化酶(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase, CMAH)催化生成。本研究以α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1, 3-galactosyltransferase, GGTA1)敲除猪为基础,利用CRISPR/Cas9制备CMAH基因敲除(CMAH-/-)巴马小型猪(Sus scrofa),并评估其健康及繁育状况。针对猪CMAH基因设计单链导向RNA (single guide RNA, sgRNA)并进行效率验证,敲除效率较高的CMAH-g1电转染巴马猪耳成纤维细胞(ear fibroblasts of Bama mini pigs, BMEF),鉴定为阳性的细胞作为核供体,利用体细胞核移植技术制备CMAH-/-猪。提取仔猪基因组DNA,PCR测序确定突变类型;用Anti-Neu5Gc抗体进行免疫荧光检测确定仔猪器官Neu5Gc表达情况。采集4月龄CMAH-/-巴马猪血液检测其生理指标;CMAH-/-巴马公猪6月龄性成熟后配种,以母猪的产仔数评价CMAH-/-公猪的繁育能力。结果成功获得CMAH-/-巴马猪,有-2 bp/-2 bp和-1 bp/-1 bp共2种纯合敲除类型。免疫荧光检测结果显示在CMAH-/-猪器官表面未检到Neu5Gc表达,表明CMAH基因被敲除。与野生型(wild type, WT)相比,CMAH-/-猪血常规和血生化无显著差异,与CMAH-/-公猪配种的母猪产仔数正常。本研究利用CRISPR/Cas9技术制备了GGTA1/CMAH基因敲除猪,健康状况和繁育能力正常,该猪可为进一步降低异种器官移植急性排斥反应提供低免疫原性供体。
猪Rosa26位点敲入Loxp修饰的hCD55成纤维细胞系的建立
Establishment of Knock-in Loxp-modified hCD55 Gene Fibroblast Cell Line with Porcine (Sus scrofa) Rosa26 Locus
张超 石宁宁 高景波 杜敏杰 张译夫 王煜 朱辉斌 潘登科 刘霞
2018, 26(6): 1074-1083  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4663 KB)  ( 286 )
摘要
摘 要 人补体调节蛋白(human complement regulatory protein, hCRP)基因,如人类簇分化抗原55(human cluster of differentiation 55, hCD55),在异种器官移植中尤为重要。本研究在α-1,3半乳糖苷转移酶(α-1,3-galactosyltransferase, GGTA1)基因敲除(α-1,3-galactosyltransferase knockout, GTKO)巴马小型猪(Sus scrofa)耳成纤维细胞的基础上,利用CRISPR/Cas9技术在猪Rosa26 (reverse orientation splice acceptor β-geo26)基因座敲入hCD55基因,以制备hCD55基因高效表达的细胞系。分别构建靶向切割pRosa26位点intron 1(内含子1)的Cas9表达载体,及pRosa26位点同源重组hCD55的表达载体,后者包含异源Loxp位点间的EF1α(polypeptide chain elongation factor 1α)启动子调控的hCD55基因、潮霉素B磷酸转移酶基因(hygromycin B phosphotransferase, HPH)、胸腺激酶基因(thymidine kinase, TK)为正负筛选基因。将Cas9-Rosa26表达载体和pEF1α-hCD55表达载体共电转染猪耳成纤维细胞系,培养液中加入丙氧鸟苷(Ganciclovir, GCV)和潮霉素(hygromycin, Hyg)进行筛选,培养至单细胞克隆。通过跨5'端和3'端同源臂的两对引物PCR检测目的基因整合情况,反转录(reverse transcription PCR, RT-PCR)和Western blot检测hCD55在细胞中的表达情况。药物筛选后得到94个克隆点,经PCR鉴定,定点整合hCD55的阳性克隆点2个,定点整合效率为2.1%。RT-PCR结果显示,阳性克隆点细胞表达hCD55基因,Western blot结果进一步证实hCD55在细胞有表达。本研究在GTKO巴马小型猪耳成纤维细胞系基础上成功构建了表达目的基因hCD55的细胞系,为异种移植供体猪的制备提供了基础资料。
胰岛特异表达LEA29Y转基因猪继代遗传分析
Subgenetic Analysis of Islet Specific LEA29Y in Transgenic Pigs (Sus scrofa)
邢向阳 于淑珍 朱辉斌 潘登科 杨纯
2018, 26(6): 1084-1092  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6000 KB)  ( 166 )
摘要
摘 要 LEA29Y是一种能够高效抑制T细胞活性的新型人工融合蛋白,胰岛表达LEA29Y的转基因猪(Sus scrofa)用于胰岛移植可以阻断T细胞激活的共刺激通路,降低胰岛移植术后人体内T细胞介导的免疫排斥反应,课题组已制备胰岛特异表达LEA29Y的转基因猪。LEA29Y在转基因猪中能否稳定遗传及表达是建立该转基因猪品系的重要鉴定内容,目前尚待明确。本研究连续跟踪2代LEA29Y转基因猪的遗传与表达情况,旨在培育异种胰岛移植的胰岛特异表达LEA29Y转基因猪品系。通过1公(编号81)2母(编号77、83)共3头LEA29Y原代猪(F0代)相互配种或与野生型猪配种进行繁育,得到F1代猪群;F1代阳性个体与野生型猪进行繁育,获得F2代猪群。用PCR对仔猪进行转基因鉴定,反转录PCR(reverse transcription-PCR, RT-PCR)、免疫组化及免疫荧光染色分析LEA29Y在转基因猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胰腺、肌肉等组织的表达,特别是分析LEA29Y在胰岛的特异性表达。通过繁育建立77、81、83 3个LEA29Y转基因猪支系,繁育正常,共获得95头子代猪,PCR检测53头为阳性。77和83支系中RT-PCR显示F0代77、83 LEA29Y表达渗漏;81支系中F0代个体81、F1代个体271 RT-PCR、免疫组化及免疫荧光结果均显示为胰岛特异表达LEA29Y,继代遗传稳定。本研究成功筛选出了遗传稳定的LEA29Y转基因猪品系,可作为异种胰岛移植研究的可靠供体。
研究评述与展望
支链氨基酸对哺乳动物蛋白质周转的影响及机理研究进展
Research Progress in Effect of Branch-chain Amino Acids on Mammalian Protein Turnover and Its Mechanism
郭龙 郑辰 梁子琦 姚军虎
2018, 26(6): 995-1003  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1411 KB)  ( 726 )
摘要
摘 要 支链氨基酸(branch chain amino acids, BCAA)作为一种重要的信号调节分子,参与动物机体蛋白质周转等重要生物学过程。此过程涉及两条进化上高度保守的感知氨基酸水平的信号通路,对氨基酸丰度敏感的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammals target of rapamycin, mTOR)和感知一种或多种未负载氨基酸的tRNA而活化的一般氨基酸调控阻遏蛋白2(general amino acid control non-derepressible 2, GCN2)。本文主要探讨BCAA对mTOR和GCN2通路的影响,旨在阐述BCAA调控蛋白质合成和降解的机制,为研究调控哺乳动物蛋白质周转的机理提供借鉴,为BCAA在饲料添加剂应用方面提供理论依据。
研究论文与报告
小麦翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)与索马甜类蛋白(TLP)的相互作用
Interaction Between Translationally Controlled Tumer Protein (TCTP) and Thaumatin-Like Protein (TLP) in Wheat (Triticum aestivum)
麻楠 乔金柱 孙天杰 李姗 魏凤菊 王冬梅
2018, 26(6): 911-919  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5848 KB)  ( 678 )
摘要
摘 要 翻译控制肿瘤蛋白(translationally controlled tumor protein, TCTP)分布于真核细胞中,参与包括有丝分裂、DNA损伤修复和植物抵御病原物侵染等多种生物进程。索马甜类蛋白(thaumatin-like protein, TLP)是一类植物中的病程相关蛋白,参与多种植物响应病原物侵染的过程。本实验室前期研究证明TaTCTP参与小麦(Triticum aestivum)抵御小麦叶锈菌侵染(Puccinia triticina)的防卫反应。本研究关注小麦TaTCTP和TaTLP之间的相互作用,分别构建了用于酵母双杂交(yeast two- hybrid)和双分子荧光互补(Bi-molecular fluorescence complementation, BiFC)实验的载体。通过酵母双杂交实验,发现同时携带表达TCTP和TLP载体的酵母AH109可以在SD-Leu/-Trp/-His和SD-Leu/-Trp/-His/-Ade培养基上生长,并可检测到报告基因α-半乳糖苷酶基因(α- galactosidase gene, MEL1)活性,表明TaTCTP和TaTLP可发生物理互作。通过BiFC实验,发现共同转化表达TCTP和TLP载体的烟草(Nicotiana benthamiana)下表皮细胞的细胞质中可观察到强烈的黄色荧光,表明TaTCTP和TaTLP可在细胞质中发生相互作用。本研究为深入研究TCTP在小麦抵抗小麦叶锈菌侵染中的作用机制奠定基础。
菰ZlWRKY72转录因子克隆及其在茎部膨大发育中的表达分析
Cloning of ZlWRKY72 Transcription Factor and Its Expression Analysis During the Development of Swollen Stem of Zizania latifolia
周美琪 李帅 叶子弘 张雅芬 俞晓平 赵金兰 崔海峰
2018, 26(6): 920-930  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (8567 KB)  ( 150 )
摘要
摘 要 菰黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染菰(Zizania latifolia)植株后能够诱导其茎部发生形态转变,但其肉质茎膨大发育的调节机制尚不清楚。本研究克隆获得菰WRKY转录因子72(WRKY transcription factor 72, ZlWRKY72)(GenBank登录号:MG365889)的全长序列,其基因序列全长为2 831 bp,含有1个内含子。cDNA 全长为1 085 bp,ORF编码框为738 bp,编码245 个氨基酸,具有1 个典型WRKYGQK结构域和1个Cys2.His2锌指结构,进化树分析结果表明,ZlWRKY72与粳稻(Oryza sativa subsp. japonica)OsWRKY72同源性最高。通过qRT-PCR技术检测ZlWRKY72基因在其茎部膨大发育中的表达,表明ZlWRKY72在菰植株组织生长旺盛的部位表达量较高,分蘖期叶片表达量显著高于茎部(P<0.05),但孕茭起始后茎部表达量显著高于叶片(P<0.05)。茎部ZlWRKY72表达变化与菰黑粉菌菌丝侵染增殖相关,孕茭起始后正常茭白茎部表达量高于灰茭(P<0.05),并在随后的膨大发育过程中表达量逐渐降低,差异显著(P<0.05)。雄茭茎部表达量高于正常茭白,茭白茎部菰黑粉菌菌丝大量侵染增殖后ZlWRKY72表达下调。本研究初步阐明了ZlWRKY72在菰肉质茎膨大发育中的表达响应,探讨了其在菰黑粉菌侵染诱导的茎部膨大发育中的调节作用,为菰孕茭膨大发育机制研究提供了理论依据。
半夏花粉、柱头活力变化及亲本染色体数对居群间杂交的影响
Variation of Pollen and Stigma Viability, Effect of Parental Chromosomal Numbers on Hybridization Between Different Populations of Pinellia ternata
陈海丽 孙莹莹 罗睿 刘丹 高华霞 夏丽莎
2018, 26(6): 931-939  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (10302 KB)  ( 226 )
摘要
摘 要 虽然杂交育种是栽培植物优良种质的获得途径之一,但药用植物半夏(Pinellia ternata)的杂交育种研究比较少。本研究采用不同染色法(碘-碘化钾(iodine-potassium iodide, I-KI)法, 过氧化物酶法, 氯化三苯基四氮唑(triphenyl tetrazolium chloride, TTC)法和醋酸洋红法)和花粉萌发法测定半夏花粉活力;通过染色法(联苯胺过氧化氢法)和人工授粉法检测半夏柱头活力;对4个半夏居群种质进行不同组合的人工授粉,统计其杂交结实率,并通过压片法观察亲本及杂交后代的细胞遗传学特性。结果显示,半夏的花粉及柱头的活力均在上午9:00~10:00时最高,其中在开花后2~3 d花粉活力最高,在开花前1 d至开花后2 d 时,半夏柱头活力最强;半夏花粉在4 ℃保存可延长花粉寿命25 d;在杂交组合的株结实率与子房结实率中,居群贵州赫章×河北保定分别为43.75%和66.14%;贵州赫章×甘肃平凉分别为11.11%和48.89%;湖北襄阳×贵州赫章分别为33.33%和38.29%。通过细胞学特征观察发现,杂交种子的染色体数目与母本一致。本研究结果显示,半夏优良品种培育可通过种内不同居群(具有不同特性的遗传种质)之间杂交的途径进行。本研究进一步完善了半夏杂交育种操作的技术环节,可用于指导半夏杂交育种的实际操作。
过表达TwHMGR和TwDXR基因对雷公藤萜类次生代谢产物的影响
Effect of Over-expressing TwHMGR and TwDXR on the Biosynthesis of Terpenoids in Tripterygium wilfordii
祝传书 陈蒙蒙 刘艳 郭嘉 张斌 冯俊涛 张兴
2018, 26(6): 940-948  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1848 KB)  ( 356 )
摘要
摘 要 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGR)和1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase, DXR)分别被认为是植物萜类合成途径:甲羟戊酸(mevalonate, MVA)和2-甲基赤藓醇4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate, MEP)途径的关键酶,这两个酶的基因表达水平将会直接影响到植物萜类物质的合成。本研究通过构建TwHMGR(KU246037.1)和TwDXR(KJ174341.1)基因的过表达载体,借助发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)整合到雷公藤(Tripterygium wilfordii)基因组中,分别筛选得到三株转基因发状根系。qRT-PCR 分析结果表明,转基因发状根系中目的基因TwHMGR和TwDXR的表达量均明显高于对照,最高可分别达到对照的4.73倍和5.81倍。高效液相色谱(high-performance liquid chromatography, HPLC)法测定结果显示,转TwHMGR基因和TwDXR基因的发状根雷公藤内酯醇、雷公藤吉碱和雷公藤次碱的含量均明显高于对照,结果表明,提高雷公藤TwHMGR基因和TwDXR基因的表达量,可以提高雷公藤萜类次生代谢产物的产量。研究结果为进一步利用代谢工程手段调控雷公藤活性物质的生物合成以及为研究雷公藤萜类物质的生物合成途径奠定基础。
鸡miR-124a-3p的组织表达谱及其与ACAA2基因的互作关系
Tissue Expression Profile of miR-124a-3p and Its Interaction Relationship with ACAA2 Gene in Chicken (Gallus gallus)
付守艺 陈亚迪 王杰 闫峰宾 孙桂荣 李转见 韩瑞丽 康相涛 李国喜
2018, 26(6): 949-958  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2949 KB)  ( 200 )
摘要
摘 要 鸡(Gallus gallus)miR-124a-3p与乙酰辅酶A酰基转移酶2基因(acetyl-CoA acyltransferase 2 gene, ACAA2)间存在潜在的互作关系。但目前对鸡miR-124a-3p的功能及其与ACAA2的靶作用关系了解还很少。本研究整合了组织表达谱和靶基因预测结果,分析鸡miR-124a-3p的潜在生物学功能,并验证了其与ACAA2的靶向关系。qRT-PCR结果显示,miR-124a-3p在所检测的鸡4个发育阶段13种组织中均表达,尤其是在下丘脑中高丰度特异性表达。生物信息学分析显示,miR-124a-3p预测靶基因在脂类转运、神经元迁移调控、脂肪细胞因子信号通路、轴突导向等生物学过程和通路中富集。关联分析表明,miR-124a-3p和ACAA2在胸肌、肝脏和皮下脂肪组织中的表达呈负相关。在鸡成纤维细胞中转染miR-124a-3p模拟物(miR-124a-3p mimics)可显著抑制荧光素酶活性和ACAA2的表达,表明鸡miR-124a-3p为一广泛性表达miRNA,且呈明显的时序表达,并通过靶作用于ACAA2参与多种脂类代谢相关生物学过程调控。本研究数据为进一步研究鸡miR-124a-3p功能和揭示鸡脂肪沉积相关性状形成机制提供了资料。
坝上长尾鸡TYR基因核心启动子鉴定与单核苷酸多态性分析
Identification of the Core Promoter and SNPs Analysis of TYR Gene in Bashang Long-tail Chicken (Gallus gallus)
刘小辉 周荣艳 张传生 彭永东 李祥龙
2018, 26(6): 959-969  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1933 KB)  ( 294 )
摘要
摘 要 酪氨酸酶(tyrosinase, TYR)作为参与黑色素形成并起调节作用的关键酶,对于动物毛色表型具有重要意义。TYR功能异常会阻断黑色素形成通路,TYR突变会产生白化而导致皮肤、被毛和羽毛呈现白色表型。基因启动子区的转录调控对基因表达具有重要作用。为探明坝上长尾鸡(Gallus gallus)TYR基因启动子活性区及其结构,本研究首先构建了双荧光素酶表达载体,通过脂质体瞬时转染至鸡胚成纤维细胞DF1,利用双荧光素酶检测试剂盒进行启动子活性检测;进而成功克隆了TYR基因5'侧翼区片段1 813 bp,构建了7个含有不同长度启动子片段的表达载体(P1~P7)及2个启动子区突变载体(mut-1和mut-2),确定了鸡TYR基因启动子的核心区域为-810~+65,其中-810~-213区域可能存在重要的正向调控元件SP1、Oct-1、GATA-1、C/EBP、SRF、NF-1、YY1、NF-κB、TBP和AP-1的结合位点。通过测序筛选出-963~-957、-955、-932、-692、-391和-321等6个多态位点,利用SHEsis软件预测到8种单倍型:Hap1~Hap8;白羽鸡和黑羽鸡基因型及等位基因频率差异显著(P<0.05),白羽鸡的优势基因型分别为BB、DD、FF、II、KK和MM,Hap1频率为100%,黑羽鸡的优势基因型分别为AA、CD、EF、HH、JJ和LL,Hap2频率最高为40%;突变体mut-2的活性值显著低于其对应的非突变体P2,突变体mut-1的活性值显著低于其对应的非突变体P6(P<0.05)。上述6个多态位点可能是影响TYR基因启动活性的重要位点,但不是全部的作用位点。启动子活性降低可能影响TYR基因转录,从而影响黑色素合成。本研究探明了坝上长尾鸡TYR基因启动子活性区及其结构,为深入探讨该基因在毛囊组织中的表达调控提供了实验依据。
高邮鸭TNNI1基因克隆及组织表达分析
Molecular Cloning and Tissue Expression Analysis of TNNI1 Gene in Gaoyou Duck (Anas platyrhynchos)
姬改革 束婧婷 单艳菊 章明 屠云洁 巨晓军 刘一帆
2018, 26(6): 970-977  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3659 KB)  ( 199 )
摘要
摘 要 慢速骨骼肌型肌钙蛋白(slow skeletal muscle troponin I 1, ssTNI, TNNI1)基因主要定位于慢收缩骨骼肌肌纤维,在肌肉发育中具有重要的作用。本研究旨在克隆高邮鸭(Anas platyrhynchos)TNNI1基因并分析其在不同组织中的表达规律。以高邮鸭为实验材料,利用5′和3′ cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)技术,克隆TNNI1基因全长cDNA序列并进行同源性分析;利用荧光定量PCR技术,检测TNNI1基因在70日龄高邮鸭不同组织中的表达差异和不同发育阶段肌肉组织中的表达规律。结果表明,TNNI1基因全长cDNA序列为965 bp,包括56 bp的5′UTR,345 bp的3′UTR和564 bp的ORF,编码187个氨基酸(GenBank登录号: KY926794)。序列同源性分析发现,与北京鸭、鹌鹑(Coturnix japonica)、鸡(Gallus gallus)和哺乳动物TNNI1基因的同源性分别为97.9%、97.9%、97.3%和87.7%。系统进化树分析表明,高邮鸭与鹌鹑和鸡的亲缘关系最近,与哺乳动物亲缘关系较远。荧光定量PCR结果表明,TNNI1基因在本实验各个组织中均有表达,其中腿肌表达量最高,极显著高于其他组织(P<0.01);其次是心脏、肺、胸肌、腺胃、肾脏和十二指肠组织;而大脑、肝脏、脾脏和下丘脑中表达量最低。21胚龄胸肌TNNI1基因表达量极显著高于腿肌(P<0.01),其他发育阶段均是腿肌表达量显著高于胸肌(P<0.05)。高邮鸭TNNI1基因结构与组织表达特征的研究结果,为进一步研究TNNI1基因在鸭肌肉发育中的作用机制提供了基础资料。
大猿叶甲转录组测序及生物学信息分析
Transcriptome Sequencing and Bio-information Analysis of Colaphellus bowringi
沙君雪 迟宝岩 张金波 李阳阳 史琛琛 倪鹤嘉 李海涛 高继国
2018, 26(6): 978-986  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3830 KB)  ( 390 )
摘要
摘 要 大猿叶甲(Colaphellus bowringi)是一种常见的蔬菜害虫,由于目前其全基因组尚未公布,各种相关基因信息无法得知,导致大猿叶甲基因功能研究进展缓慢。本研究利用新一代高通量测序技术结合生物信息学分析,获得了大猿叶甲完整的转录组数据,并将获得的原始数据上传至NCBI获得ID号:SRP125298。共获得40 489条Unigenes,利用Blast X比对NCBI蛋白数据库(NCBI Non-redundant Protein Sequences, NR)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)、Swiss-Prot蛋白质序列数据库(Manually Annotated and Reviewed Protein Sequence Database, Swiss-Prot)、蛋白质家族的集合数据库(Protein Family, Pfam)、NCBI核酸序列数据库(NCBI Nucleotide Sequences, NT)、基因本体数据库(Gene Ontology, GO)、真核生物蛋白质同源簇数据库(euKaryotic Ortholog Groups, KOG),对所有Unigenes进行注释,结果显示共计19 955个Unigenes得到注释。分别有17 437、4 158、6 817、12 129、15 890、8 641、11 416个Unigenes 注释到上述公共数据库。对所有Unigenes进行SSR分析发现,共计2 992个SSR存在于2 692条Unigenes上,平均长度14.61 bp。其中单核苷酸和三核苷酸所占比例最大,分别为65.51% 和21.76%,二者分别以A/T 和TTA/TAA重复基元为主(分别占94.95%和8.45%)。研究发现共有115种重复基元,其中二、三、四核苷酸重复基元分别有12、60、38种;基序重复频率介于5~50次,基序长度主要分布于10~20 bp。本研究通过对大猿叶甲转录组原始数据的获得,为种属鉴定及遗传多样性的分析提供基础资料。
阿特拉津降解菌LY-2的分离鉴定及其对污染土壤的修复
Isolation and Identification of Atrazine-Degrading Bacterial Strain LY-2 and its Bioremediation to Contaminated Soil
李阳阳 张金波 沙君雪 史琛琛 迟宝岩 高继国 李海涛 刘荣梅
2018, 26(6): 987-994  |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1265 KB)  ( 160 )
摘要
摘 要 除草剂阿特拉津(2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三嗪, 2-chloro-4-ethylamino-6-isopropyl-amino-1,3,5-triazine, Atrazine)在很多国家普遍使用,对自然环境和人类健康造成威胁。本研究利用富集法,从黑龙江省哈尔滨市巴彦县施用多年阿特拉津的玉米地表层土中,分离出高效降解阿特拉津的菌株LY-2。LY-2以阿特拉津为唯一氮源,初步鉴定属于肠杆菌属(Enterobacter sp.)。PCR检测结果表明,LY-2含有阿特拉津降解相关的基因—阿特拉津氯水解酶基因(atrazine chlorohydrolase gene, atzA)、羟基阿特拉津脱乙胺基水解酶基因(hydroxyatrazine N-ethylaminohydrolase gene, atzB)和N-异丙基氰尿酰氨异丙氨基水解酶基因(N-isopropylammelide isopropylaminohydrolase gene, atzC)。LY-2在48 h内对100 mg/L阿特拉津降解率为98.7%;适宜温度为25~35 ℃,适宜酸碱度为pH 6~9;外加氮源没有降低该菌株对阿特拉津的降解率。土壤修复实验结果显示,培养7 d后,LY-2菌株对阿特拉津污染土壤(100 mg/kg)的降解率高达86.7%,培养14 d后,降解率高达90.1%。LY-2菌株在相对较短的时间内表现出良好的修复效果,在修复阿特拉津污染的土壤方面具有潜在的应用价值。
 
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