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农业生物技术学报 2018年 26卷 9期 刊出日期:2018-08-06
研究资源与技术改进
牛、羊肉中水貂、猪、鼠混杂成分的多重荧光PCR鉴定方法的建立
Establishment of Multiplex Real-time fluorescence PCR for Detection of Mink (Mustela lutreola), Pig (Sus scrofa) and Rat (Mus musculus) Derived Components in Beef and Mutton
胡悦 刘艳艳 任金瑞 陈蕾 范阳阳 张全芳 陈雪燕 步迅
2018, 26(9): 1621-1630 | Full text
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摘要
摘 要 针对现阶段肉类食品市场中出现的以劣充优的掺假问题,通过视觉、触觉、嗅觉和味觉等传统方法来鉴定肉的外观、色泽、气味和硬度,已不能满足现阶段肉类质量和源性的鉴别要求。基于现代分析仪器和生物技术的肉类掺假识别方法主要包括:基于蛋白质的检测方法、酶联免疫吸附试验(Enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)、色谱分析方法和基于DNA序列的分子生物学检测方法。其中,基于DNA序列的分子生物学检测方法特别是荧光PCR法具有特异性强、灵敏度高,快速准确的优点。本实验运用了多重荧光PCR的技术,建立了检测牛羊肉类中掺杂水貂(Mustela lutreola)、猪(Sus scrofa)、鼠(Mus musculus)3种动物源性成分的检测方法。在3种动物源性的线粒体16S rDNA的保守区设计了一对通用引物,在可变区设计了水貂、猪、鼠3种物种特异性的分子信标探针,分别进行了探针的特异性验证、实验体系的灵敏度验证和样品的检出限实验。特异性验证中,3种探针均可有效排除其他物种DNA的干扰,特异扩增;灵敏度验证实验中,设置了7个DNA浓度稀释梯度,每个梯度6个重复,确定了该体系的灵敏度为0.01 ng/μL;样品检出限实验中,设置了3种掺杂方式,每种方式7个不同的掺杂质量比,每个质量比4个平行样,确定了本实验的样品检测灵敏度可达到1%(质量比)。本研究结果显示,本方法能特异、准确、灵敏地鉴别出牛羊肉中水貂、猪和鼠的掺杂成分,为多物种的源性鉴别提供了科学依据。
玉兰盐胁迫下qRT-PCR分析中内参基因的筛选
Selection of Reference Gene in Magnolia denudata Under Salt Stress Using qRT-PCR
常鹏杰 申亚梅 董彬 卞赛男 王宁杭 宣铃娟 范李杰 俞芹 王型力 张超 王小德
2018, 26(9): 1611-1620 | Full text
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摘要
摘 要 选择合适的内参基因可以提高qRT-PCR分析相关基因表达的准确性。本研究以玉兰(Magnolia denudata)实生苗在盐胁迫下的根、茎、叶为材料,选取常用的13个内参基因:肌动蛋白(actin, ACTIN)、亲环蛋白(cyclophilin, CYP)、延伸因子1α蛋白(elongationfactors-1α, EF-1α)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphat dehydrogenase, GAPDH)、GTP结合蛋白(GTP binding protein, GBP)、NAC域蛋白(NAC domain protein, NAC)、异柠檬酸脱氢酶(NADP-isocitrate dehydrogenase, NADP)、翻译延伸因子(translation elongation factors, TEF)、泛素化酶基因(ubiquitin-conjugating enzyme, UBC)、多聚泛素蛋白(polyubiquitin protein, UBQ)、微管蛋白(α-tubulin alphaα, α-TUB)、β微管蛋白(tubulin beta, β-TUB)、18S核糖体RNA(18S ribosomal RNA, 18S)作为候选内参基因,设计引物,通过普通PCR和溶解曲线验证引物特异性;结合geNorm、NormFinder和BestKeeper软件分析筛选最佳内参基因,进一步通过2个目的基因:纤维素合成酶类似蛋白D(cellulose synthase-like D, CSLD)和1,4-β-d-葡聚糖酶(endo-1,4-beta-d-glucanase, KOR)对筛选得到的内参基因进行验证。结果显示,13个内参基因PCR产物条带清晰单一,引物扩增效率均在95%到105%之间,且溶解曲线呈现明显的单一峰,表明引物特异性良好;3个内参软件geNorm、NormFinder和BestKeeper综合分析得到稳定性排名前3的内参基因为GBP、UBQ和UBC,而18S为最差的内参基因。进一步选取GBP、UBQ、UBC 3个基因的组合以及稳定性差的18S和GAPDH基因,对不同组织中的CSLD和KOR基因进行相对表达分析,结果表明,两个目的基因相对于3个稳定的内参基因及其组合显示出一致的相对表达量,而不稳定的内参基因18S和GAPDH没有对表达数据进行有效的标准化,结果存在偏差。由此可见,GBP、UBQ和UBC可以作为玉兰盐胁迫下不同组织器官中表达的稳定内参。本研究结果将为木兰属植物在逆境中相关目的基因的定量表达研究提供重要的参考依据。
猪德尔塔冠状病毒(PDCoV) RT-PCR检测方法的建立与应用
Establishment and Application of RT-PCR Detecting Porcine deltacoronavirus (PDCoV)
刘浩宇 黄小波 李成 刘志鹏 吴盈盈 赵玉佳 曹三杰 文心田 文翼平 伍锐 赵勤 刘凤华
2018, 26(9): 1631-1638 | Full text
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摘要
摘 要 猪德尔塔冠状病毒(Porcine deltacoronavirus, PDCoV)是一种新发的冠状病毒。本研究根据PDCoV的M基因序列分析结果设计特异性引物,建立了反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)检测方法,确定了其最佳反应条件并进行了特异性、灵敏性和重复性实验,同时应用该方法对四川省送检的226份临床仔猪(Sus scrofa)腹泻样品进行流行病学调查,并对人工感染PDCoV的7日龄仔猪组织器官进行了检测与分析。结果表明,建立的RT-PCR检测方法能够扩增出654 bp的M基因目的片段,其最佳退火温度为60 ℃,上下游引物量为1.75 μL,且与猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)、猪传染性胃肠炎病毒(Porcine transmissible gastroenteritis virus, TGEV)、日本乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus, JEV)、猪轮状病毒(Porcine rotavirus, RV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine respiratory and reproductive syndrome virus, PRRSV)、猪瘟病毒(Classical swine fever virus, CSFV)等无交叉反应;该方法最低可检出8.82×109 IU/mL的PDCoV核酸。四川226份临床样品检测结果显示,PDCoV阳性检出率为7.1%;选取阳性样品CHN-SC2015株测定M基因,与GenBank已收录的28株PDCoV的M基因进行比对,其核苷酸相似性为98%~100%,氨基酸相似性为99%~100%;PDCoV感染仔猪具有广泛的组织嗜性,在心、肝、脾、肺、肾、大肠、回肠、空肠中均有检出。本研究建立的RT-PCR法具有简单、快速和特异等优点,可用于PDCoV的临床快速检测。
研究论文与报告
水稻DH群体(CJ06×TN1)稻米品质相关QTL分析
QTL Analysis of Grain Quality Related Traits in Rice (Oryza sativa) DH Population (CJ06×TN1)
张圣豪 彭友林 陈敬 赵祥 胡运高
2018, 26(9): 1504-1513 | Full text
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摘要
摘 要 对于不同品种和不同种植环境中的稻米品质进行数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)检测分析,可为分子遗传育种提供实验数据。本研究以粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)春江06(CJ06)和籼稻(Oryza sativa ssp. indica)台中本地1号(TN1)杂交衍生的加倍单倍体群体(double haploid, DH)为试材,在西南地区种植并检测与稻米品质相关的特征值,进行QTL定位与分析,以期了解该生态环境对稻米品质的影响,为水稻品质的分子改良育种提供理论依据。经检测分析,共获得13个与稻米粒型、直链淀粉含量以及淀粉RVA(rapid viscosity analysis)谱特征值相关的QTLs,其中5个与粒型相关、7个与RVA谱相关、1个与直链淀粉相关。上述QTLs分别分布在第1、2、3、6、7、8、10染色体,即qHPV-6、qCPV-6、qBDV-6、qCSV-6、qSBV-1、qSBV-6、qSBV-7、qRL-2、qRLW-2、qRLW-3、qRLW-8-1、qRLW-10、qAC-6;分别调控热浆黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值、消减值、稻米粒长、稻米长宽比和直链淀粉含量。其中7个与RVA相关的QTLs,似然函数比值对数值(logarithm of odds, LOD)在2.55~13.18之间,单个QTL贡献率在7.03%~49.05%之间,除qSBV-1和qSBV-7贡献率较低,其余单个QTL位点的贡献率均在25%以上,属于主效QTLs。此外,与RVA相关的5个QTLs—qHPV-6、qCPV-6、qBDV-6、qCSV-6及qSBV-6均定位于6号染色体同一区间,在该区间内还检测到1个与直链淀粉含量相关的主效QTL(qAC-6),其贡献率达到45.21%;生物信息学分析发现,该区间包含已被克隆的直链淀粉合成相关的Waxy (Wx)基因。粒型方面共检测到5个具有加性效应的QTL位点,LOD值在3.16~8.47之间,单个QTL贡献率在8.95%~27.23%之间,其中qRL-2、qRLW-3、qRLW-8等3个区间内包含了3个已被克隆的主效QTLs—GW2、GS3以及GW8。本研究通过QTL检测分析,为水稻品质的分子改良育种提供了基础资料。
奶山羊围产期添加烟酰胺对羔羊腹脂脂质代谢的影响
Effect of Nicotinamide Supplementation in Perinatal Dairy Goat (Capra hircus) on Lipid Metabolism in Abdominal Adipose Tissue of Lambs
赵会会 尹清艳 何家俊 魏筱诗 曹阳春 蔡传江 姚军虎
2018, 26(9): 1527-1534 | Full text
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摘要
摘 要 烟酰胺可调控脂质代谢,但母体添加烟酰胺是否会调控子代脂质代谢尚不清楚,本实验旨在探究奶山羊(Capra hircus)围产期添加烟酰胺对子代脂质代谢的影响及其机制。选取15只围产期奶山羊(产前21 d),按配对设计原则分为3组,分别为对照组(C组)、产后1~28 d添加烟酰胺组(P组)和产前21 d至产后28 d添加烟酰胺组(EP组),所产羔羊分别为LC组、LP组和LEP组(LC组为对照组羔羊, LP组为围产后期添加烟酰胺组羔羊, LEP组为围产全期添加烟酰胺组羔羊)。于羔羊14、28日龄,晨饲后3 h颈静脉采血,检测血浆甘油三酯(triglyceride, TG)、游离脂肪酸(free fatty acid, FFA)、总胆固醇(total cholesterol, TC)含量和脂肪酶活性;羔羊28日龄屠宰,采集腹腔脂肪组织,检测腹脂TG、FFA、TC含量和脂代谢关键基因表达量。结果表明,LEP组28日龄羔羊血浆TG含量、腹脂TG含量、甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase mitochondrial, GPAM)、磷酸甘油酰基转移酶6(1-acylglycerol-3-phosphate acyltransferases 6, AGPAT6)表达量极显著高于LC组(P<0.01),腹脂FFA含量、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活剂α(peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator α, PGC1α)、固醇调节元件结合蛋白-1(sterol regulating element binding protein-1, SREBP-1)、脂肪酸合酶(fatty acid synthetase, FAS)基因表达量显著高于LC组(P<0.05)。LP组羔羊腹脂TG含量、AGPAT6基因表达量极显著高于LC组(P<0.01)。综上,奶山羊围产期添加烟酰胺可通过提高羔羊脂肪合成代谢促进腹脂脂质沉积。本研究结果为研究母体添加烟酰胺对羔羊生长发育的影响提供了资料。
Let-7基因家族序列分析及其在鹅生殖周期内的表达变化
Sequence Analysis of Let-7 Gene Family and Its Expression in Goose (Anser?cygnoides) Reproductive Cycle
路璐 顾天天 刘然 张扬 赵文明 徐琪 陈国宏
2018, 26(9): 1557-1566 | Full text
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摘要
摘 要 近年来有研究表明Let-7家族成员(Let-7s)在动物生长发育过程中起着重要的调节作用,其不仅与肿瘤发生发育有关,还参与了雌性动物的生殖。为揭示let-7家族在鹅(Anser?cygnoides)生殖周期内的表达变化规律,通过查阅现有文献与miRBase检索let-7家族各成员序列,利用NCBI与Ensembl数据库,确定let-7s在各物种基因组中的位置。同时利用qRT-PCR检测鹅生殖周期内卵巢组织let-7s表达量。结果共搜索到300多条脊椎动物let-7s序列,包含11个成员(let-7a、let-7b、let-7c、let-7d、let-7e、let-7f-5p、let-7g、let-7h、let-7i、 let-7j、let-7k),let-7s在真核动物中分布广泛,且保守性高;大部分成员均位于基因间隔区(intergenic region, IGR),仅let-7e、let-7f-5p和let-7g三者在哺乳动物中定位在基因区。qRT-PCR检测结果显示,let-7g与let-7h在就巢期的表达量显著高于开产前期、产蛋期和产蛋后期(P<0.01),而let-7a、let-7b、let-7c和let-7f-5p在产蛋期和就巢期表达量差异不显著(P>0.05)。因此,Let-7s家族在进化中保持着高度保守性,且let-7g和let-7h在鹅生殖周期内有着一定的调节作用。本研究为深入探究let-7家族在鹅生殖期间的调控作用提供参考。
南阳牛ATP5B基因启动子区域多态性与生长性状的关联性研究
Association of Polymorphisms in ATP5B Promoter Region with Growth Traits of Nanyang Cattle (Bos taurus)
吴森 桂林生 昝林森
2018, 26(9): 1535-1545 | Full text
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摘要
摘 要 ATP合成酶亚基β(ATP synthase subunit beta, ATP5B)作为ATP合成的重要关键蛋白之一,参与多种生物代谢活动。南阳牛(Bos taurus)是中国本土五大黄牛良种之一,以良好的抗逆性闻名于世,是重要的黄牛种质资源。本研究以南阳牛为研究对象,探究ATP5B基因启动子区域的多态性与南阳牛生长性状相关关系。利用生物信息学技术分析了不同物种ATP5B蛋白功能保守性,检测了南阳牛不同组织ATP5B基因mRNA表达量,并利用DNA测序方法检测南阳牛ATP5B基因启动子区域的多态性,分析了单个多态位点不同基因型与南阳牛生长性状的关联性,随后对具有多态性位点的不同基因型启动子活性做了双荧光素酶活性检测。结果发现牛的ATP5B和猪(Sus scrofa)等物种存在14个相似的motif结构和5个保守性功能域;南阳牛ATP5B基因在内脏组织和肌肉、脂肪组织中广泛表达,其中,在肌肉组织中表达量最高且显著高于其他组织(P<0.05),脂肪中次之;在南阳牛ATP5B基因启动子区域检测到了3个SNP位点,分别为g.-428T>A,g.-390T>C和g.-322C>G。将南阳牛生长性状与SNPs进行关联性分析,结果表明g.-428T>A位点上TT基因型个体的体重、体高和胸围显著高于AA基因型个体(P<0.01或P<0.05);g.-390T>C位点上TT基因型个体的体高和胸围与CC基因型个体存在极显著性差异(P<0.01);g.-322C>G位点CC基因型个体的体重和体长显著高于GG基因型个体(P<0.01或P<0.05)。双荧光素酶活性报告显示,各SNP位点的不同基因型启动子活性略有差别,但未达到显著水平(P>0.05)。因此,南阳牛ATP5B基因启动子区域的这3个SNP可考虑作为南阳牛生长性状相关分子标记的候选基因位点,用于南阳牛的分子育种工作,为相关分子育种工作提供参考。
镉胁迫对小麦形态发育及生理代谢的影响
Effects of Cadmium Stress on Morphological Development and Physiological Metabolism in Wheat (Triticum aestivum)
夏雪姣 菅明阳 韩玉翠 翟晓光 赵丹阳 朱婷 辛芳 曹冠男 丁勤 马翎健
2018, 26(9): 1494-1503 | Full text
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摘要
摘 要 重金属是威胁小麦(Triticum aestivum)生长的重要因素之一,其中镉毒性较大。为了探究重金属镉对小麦的毒害机理,本实验以具有不同耐镉性的中育10号、周麦18和洛麦23为实验材料,采用水培法,研究不同浓度镉溶液(CdCl2·2.5H2O) (0、10、20和40 mg/L)对3份小麦种子发育、生理响应和根细胞超微结构的影响。研究结果显示,镉溶液浓度为20 mg/L时,中育10号、周麦18和洛麦23的发芽率分别下降12%、20%和42%;当镉溶液浓度升至40 mg/L时,小麦根的生长受到强烈抑制,耐镉性较强品种中育10号的根长下降69%,耐镉性较弱品种洛麦23根长下降80%。对不同组织的相关生理生化指标检测显示,过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶 (catalase, CAT)、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、脯氨酸含量和胞间CO2浓度均有不同程度增加,中育10号上升幅度高于洛麦23;根系活力、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均有不同程度降低。此外,利用透射电镜对根细胞的观察显示,在相同浓度镉胁迫下,耐镉性较强品种中育10号维持相对完整超微结构,对金属镉有良好的抗性和适应性。本研究从生长形态、生理代谢和细胞结构等方面,综合探讨了不同抗性小麦对镉的响应机理,对于小麦遗传育种具有一定的参考价值。
鸡FGF8基因RNA干扰载体的构建及其对PGCs形成的影响
Construction of RNA Interference Vector of Chicken (Gallus domesticus) FGF8 Gene and Its Effect on the Formation of PGCs
王曼 孙长花 李东 李婷婷 张文慧 金晶 左其生 张亚妮 陈国宏 李碧春
2018, 26(9): 1457-1466 | Full text
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摘要
摘 要 原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)作为精细胞的祖细胞,广泛用于研究精子的发生。成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)家族对PGCs的形成至关重要。为了探究成纤维生长因子8(FGF8)的具体功能,本研究通过构建家鸡(Gallus domesticus) FGF8的短发夹RNA (short hairpin RNA, shRNA)慢病毒干扰载体,获得稳定低表达FGF8的鸡胚胎干细胞株,并进一步研究FGF8在鸡胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)向PGCs分化中的功能。根据家鸡FGF8的转录本设计3个RNA干扰靶点,连接到pGMVL-SC5干扰载体,瞬时转染鸡胚成纤维细胞DF1。以qRT-PCR技术检测各靶点对FGF8的干扰效率,将干扰效率最佳的shRNA载体进行慢病毒包装。在以慢病毒敲低FGF8的ESCs中进行视黄酸(retinoic acid, RA)诱导,观察各组细胞形态变化,收集不同时间的各组细胞,利用qRT-PCR、间接免疫荧光以及流式细胞术等方法,分析检测生殖相关标记基因的表达变化和PGCs形成效率。结果表明,FGF8慢病毒干扰载体构建成功,分别命名为shFGF8-1、shFGF8-2、shFGF8-3,其中shFGF8-2干扰效率最佳。将shFGF8-2进行慢病毒包装,获得滴度为5×108 TU/mL、干扰效率为(70±4.31)%的慢病毒载体。对于FGF8表达抑制的ESCs,体外RA诱导4 d后,PGC样细胞显著增加,ESC标记基因Nanog表达极显著下调(P<0.01),PGC标记基因Cvh、C-kit表达极显著上调(P<0.01)。此外,免疫荧光及流式细胞术分析结果也进一步证实,诱导4 d后与对照组比较,FGF8低表达使CVH+PGCs比例显著增加(P<0.01)。本研究成功构建了稳定转染鸡胚胎干细胞的FGF8特异性慢病毒载体,并证实FGF8在体外参与调控PGCs的形成。
抗马铃薯晚疫病菌的粘细菌菌株X6-II-1的分离鉴定、拮抗活性及发酵条件的优化
Isolation and Identification of Myxobacterial Strain X6-II-1 Resistant to Phytophthora infestans and Its Antibiotic Activity and Optimal Fermentation Condition
武志华 郭维维 董晔 郭子文 王雪寒 刘惠荣
2018, 26(9): 1467-1479 | Full text
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摘要
摘 要 马铃薯晚疫病(potato late bright)是马铃薯(Solanum tuberosum)最为严重的病害,其病原菌为致病疫霉(Phytophthora infestans)。为了从土壤样品中筛选出对马铃薯晚疫病具有拮抗作用的粘细菌,本实验利用大肠杆菌(Escherichia coli)划线诱导法从土样中分离菌株,通过平板对峙法筛选具有抗马铃薯晚疫病菌活性的粘细菌,结合形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析确定菌株的分类地位。采用称重法测定菌株生长曲线,滤纸片法确定活性物质的分布,并通过单因素分析与正交优化相结合的方法对菌株的发酵参数进行了研究。共从土壤样品中共分离得到5株粘细菌,其中有3株对致病疫霉表现出拮抗活性,菌株X6-II-1的拮抗活性最强,致病疫霉菌丝生长边缘与菌株X6-II-1菌饼最短距离可达到5 mm,经鉴定为叶柄粘球菌(Myxococcus stipitatus)。该菌株可以杀死并溶解大肠杆菌,且可以抑制枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)的生长。拮抗致病疫霉的活性物质主要存在于细胞外,产活性物质的最适发酵条件为:接种量10%,摇床转速180 r/min,培养温度为30 ℃,发酵时间为7 d。粘细菌菌株X6-II-1能够产生抗马铃薯晚疫病菌的活性物质,具有开发成抗马铃薯晚疫病生物农药的潜在价值。本研究为活性物质的分离鉴定以及抗马铃薯晚疫病农药的研发提供基础数据。
基于宏基因组茉莉花植株土壤细菌多样性研究
Diversity Research of the Soil Bacteria of Jasminum sambac Ait Based on Metagenome
陈梅春 朱育菁 刘波 王阶平 刘晓港 杨文靖
2018, 26(9): 1480-1493 | Full text
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摘要
摘 要 土壤微生物多样性是反映土壤质量的重要指标,本研究利用16S rRNA高通量测序技术对茉莉花(Jasminum sambac Ait)植株土壤细菌组成进行测定,分析不同月份的细菌群落结构差异,探究细菌多样性与土壤理化性质关系。研究结果表明,茉莉花植株土壤中细菌多样性丰富,包括41个门、98个纲、225个目、427个科和799个属,其中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是土壤样品中细菌物种丰度较高的6个门类。五个月份土壤中变形菌门均是丰度最高(22.0%~28.4%)的门类,酸杆菌门在6月份土壤中的丰度最低(11.7%),表明该月份土壤质量最好。10月份土壤样本细菌多样性指数Shannon指数最高(6.9264)、Simpson指数最小(0.002901),表明该月份土壤细菌群落多样性最高,说明低温有利于提高土壤微生物多样性。聚类和主成分分析结果表明,7、8和9月份三个月份土壤的细菌群落构成相似度高,而6月或10月与其他月份群落构成差异大。冗余分析和热图分析结果表明,土壤pH值、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、总钾和速效钾对微生物群落组成有显著影响,其中土壤pH值、总磷和速效钾为最主要的影响因子;而且,厚壁菌门、放线菌门和绿弯菌门与土壤pH值、有机质、总氮、碱解氮、总磷和总钾呈正相关。本研究结果将为茉莉花的花期田间管理和土壤生态平衡保持提供理论参考。
丹参SmLEA家族基因的鉴定和表达分析
Identification and Expression Analysis of SmLEA Gene Family in Salvia miltiorrhiza
李莎莎 杜堂志 安克莉 郭晓荣 王喆之 曹晓燕
2018, 26(9): 1514-1526 | Full text
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摘要
摘 要 胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA)普遍存在于植物,该家族基因在非生物胁迫下大量积累以保护植物正常生长发育,是逆境胁迫研究的热点。丹参(Salvia miltiorrhiza)作为我国传统大宗药材,产量和品质易受逆境影响。为进一步开展对丹参抗逆基因的发掘研究,本研究基于丹参基因组和转录组数据库,利用生物信息学方法对SmLEA家族基因进行鉴定和蛋白理化性质分析,利用MEGA 5.0、MEME、GSDS2.0、BDGP等生物信息学软件分别构建系统进化树,分析SmLEA保守基序,基因结构和启动子区等,利用qRT-PCR和公布的RNA-seq数据库对基因表达量进行初步研究。共鉴定出23条SmLEA基因,分为7组;SmLEA家族基因理论等电点在4.51~10.3之间,大多属于高度亲水蛋白,分布于各个亚细胞区室;不同组间Motif存在一定差异;基因内含子较少;qRT-PCR结果显示,SmLEA家族基因在丹参根、茎、叶、顶芽都有表达,根、茎表达量相对较高;多数SmLEA基因在丹参幼苗受到盐、脱水、损伤、高温和低温处理后表达量都有所上调;RNA-Seq数据分析表明,SmLEA基因对茉莉酸甲酯(methyl Jasmonate, MeJA)响应比水杨酸(salicylic acid, SA)响应更明显。SmLEA家族基因结构保守,启动子区含大量非生物胁迫响应顺式作用元件,基因大多响应盐、脱水、损伤、高温、低温胁迫处理和MeJA、SA激素处理,推测该家族基因在非生物胁迫中发挥重要作用。本研究对SmLEA家族基因序列、理化性质、组织表达特异性以及不同胁迫处理下的表达量进行了分析,为丹参SmLEA家族基因的深入研究提供基础数据。
13种哺乳动物MUC4基因密码子使用模式分析
Analysis of Codon Usage Patterns of MUC4 Gene in 13 Species of Mammals
冯海悦 张羽 吴正常 吴圣龙 包文斌
2018, 26(9): 1546-1556 | Full text
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摘要
摘 要 大肠杆菌(Escherichia coli)是导致人类和初生幼畜腹泻的重要人畜共患型病原体,而产肠毒素大肠杆菌F4是引起腹泻最常见的病原之一。前期已有研究表明4型黏蛋白基因(Mucin 4 gene, MUC4)可能作为大肠杆菌F4ab/F4ac的重要受体基因。研究密码子的使用特性有助于进一步了解某一特定基因的分子机制和进化关系。为了揭示MUC4基因密码子的使用模式,本研究选取13种哺乳动物MUC4基因的编码序列,计算其碱基组成、有效密码子数、同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage, RSCU)等相关参数,同时分析了影响MUC4基因密码子使用偏好性的因素。结果表明:不同物种MUC4基因偏好使用以G或C结尾的密码子,RSCU值分析发现,不同物种中CUG、AGG、GCC、AUC、GUG、ACA为最优密码子(RSCU值>1.6);此外,MUC4基因密码子偏好性主要受密码子第3位碱基的GC含量(GC3s)的影响;聚类分析发现,猪(Sus scrofa)与家猫(Felis catus)聚为一类,人(Homo sapiens)与家犬(Canis lupus familiaris)聚为一类,与系统分类关系不一致。本研究系统揭示了MUC4基因密码子的使用模式,为今后MUC4基因在动物遗传改良中选择合适的受体动物,以及通过基因工程和密码子优化途径提高外源基因表达水平进而提高机体对大肠杆菌F4ab/F4ac病原菌感染的抗性提供理论依据。
Hsd3β2基因RNA干扰载体构建及对鸡ESCs向PGCs分化的调控
Construction of RNA Interference Vector of Hsd3β2 Gene and the Regulation of Chicken (Gallus gallus) ESCs Differentiation to PGCs
张晨 王曼 金晶 何娜娜 李婷婷 孙新宇 胡菜 周舒简 孙长花 左其生 张亚妮 李碧春
2018, 26(9): 1567-1576 | Full text
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摘要
摘 要 原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)作为配子的原始祖细胞,参与胚胎生殖细胞的发育过程。类固醇激素通路中3β羟基类固醇脱氢酶2 (3β-hydroxysteroid dehydrogenase 2, Hsd3β2)能促进细胞分化,但其对原始生殖细胞的形成具体调控机制还不得而知。本研究旨在通过构建类固醇激素合成过程中关键基因Hsd3β2的短发夹RNA(short hairpin RNA, shRNA)干扰载体并研究其对鸡(Gallus gallus)胚胎干细胞分化为原始生殖细胞的影响。通过慢病毒包装Hsd3β2感染鸡胚胎干细胞并进行RNA干扰(RNA interference, RNAi)诱导,分别于2、4、6 d观察细胞形态变化并收集细胞样品,qRT-PCR检测Hsd3β2、生殖标记基因鸡Vasa基因同系物(chicken vasa homologue, Cvh)、鸡KIT原癌基因受体酪氨酸激酶(chicken KIT proto-oncogene receptor tyrosine kinase, C-kit)及甾类激素合成信号通路下游基因细胞色素P450亚酶(cytochrome P450 subenzyme, Cyp1a1)、葡萄糖醛酸转移酶1A1 (UDP glucuronosyltransferase family 1 member A1, Ugt1a1)和17β羟基类固醇脱氢酶7(17beta-hydroxysteroid dehydrogenase7, Hsd17b7)表达;流式细胞检测诱导产生类胚体阳性率;在鸡胚孵化过程中鸡胚注射慢病毒干扰载体,孵化4.5 d后收集生殖嵴,qRT-PCR检测Cvh、C-kit及下游基因Cyp1a1、Ugt1a1和Hsd17b7表达;流式细胞分析原始生殖细胞生成效率。本实验成功构建sh-Hsd3β2慢病毒载体,挽救实验表明过表达Hsd3β2能使shRNA引起的基因表达下降回升;在体外诱导过程和鸡胚孵化过程中,qRT-PCR结果表明干扰Hsd3β2后,甾类激素合成信号通路中的下游基因的表达显著下调(P<0.01);在RA诱导实验过程中,随诱导时间推进,类胚体数量逐渐增加。Hsd3β2抑制后,类胚体形成数量减少。Cvh、C-kit在诱导过程中上调表达,但Hsd3β2干扰后,其表达显著降低(P<0.01),流式细胞分析表明干扰Hsd3β2后,诱导4d后产生类胚体阳性细胞(3.27±0.19)%显著低于对照组(7.39±0.09)%;体内实验结果表明干扰Hsd3β2后,Cvh、C-kit表达显著降低(P<0.01),生殖细胞数量显著减少。本研究结果表明Hsd3β2能通过甾类激素合成信号通路促进原始生殖细胞的形成,为研究该通路对原始生殖细胞形成具体机制提供理论基础。
大豆孢囊线虫大豆和烟草群体的转录组比较分析
Comparative Analysis of the Transcriptomes Between Soybean (Glycine max) and Tobacco (Nicotiana tabacum) Population of Heterodera glycines
宋雯雯 齐娜伟 梁晨 段方猛 赵洪海
2018, 26(9): 1577-1587 | Full text
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摘要
摘 要 大豆孢囊线虫(Heterodera glycines, soybean cyst nematode, SCN)为植物专性内寄生线虫,主要危害大豆(Glycine max)等豆科植物,烟草(Nicotiana tabacum)是其非寄主。但近年来,本课题组在山东地区发现一个特殊的SCN群体(简称SCNT),其可以寄生烟草,但对大豆的致病性很差。为揭示SCNT与普通大豆孢囊线虫群体(SCN)对同一寄主致病性存在显著差异的分子机制,本研究采用Illumina平台HiSeqTM 2500高通量测序技术对两个群体的2龄幼虫(second stage juvenile, J2)进行转录组测序和生物信息学分析,并采用qRT-PCR对转录组测序结果进行验证。结果表明,SCN和SCNT共检测出1 628个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中1 347个基因在SCNT中上调表达,281个下调表达。对DEGs进行基因本体(Gene Ontology, GO)分析发现,被注释到分子功能的核糖体结构组成的DEGs数目最多,高达284个;其次是生物学进程的翻译过程,为211个;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)富集分析表明,639个DEGs定位到277个代谢途径分支,其中参与到核糖体和氧化磷酸化途径的差异基因最多。另外,与线虫生长发育和寄生相关的代谢途径以及一些编码食道腺细胞分泌蛋白的DEGs同样被显著富集。qRT-PCR分析数据与转录组测序结果相关性较好(R2=0.98),说明转录组测序数据可靠。本研究首次研究了不同致病力群体SCN和SCNT在转录水平上的差异,为进一步解析SCN致病性差异形成的分子机制提供科学依据。
研究评述与展望
草莓分子标记技术发展与应用
Development and Application of Molecular Marker Technique in Strawberry (Fragaria×ananassa)
孙瑞 王桂霞 常琳琳 孙健 董静 钟传飞 石琨 张运涛
2018, 26(9): 1588-1600 | Full text
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摘要
摘 要 栽培草莓(Fragaria×ananassa)为八倍体多年生草本植物,具有复杂的遗传背景,多数农艺和品质性状均为多基因控制,为草莓的遗传育种工作带来了挑战。DNA分子标记直观反映基因组的差异和变化,对于遗传高度杂合、生产周期长的多年生果树来说,能够有效提高育种效率。近年来,分子标记技术在果树辅助育种、基因定位、遗传图谱构建、QTL定位、品种鉴定和基因组研究等方面应用广泛,有力地推动了果树分子育种的发展。本文综述了分子标记技术在草莓生产育种中的研究应用现状,以期为后续的研究提供参考,推动草莓的生产和育种。
植物ANT类转录因子研究进展
Research Progress of ANT Lineage Transcription Factor in Plant
丁谦 宋晴晴 杨发斌 李景娟 李化银 张一卉 王凤德 高建伟
2018, 26(9): 1601-1610 | Full text
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摘要
摘 要 ANT (AINTEGUMENTA)类转录因子是植物所特有的一类转录因子,隶属于AP2/EREBP(APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins)家族。其家族成员均含有两个由60~70个氨基酸组成的AP2结构域,氨基酸序列仅在AP2结构域处较为保守,其他区域序列存在差异。该家族基因不均匀分布于各物种染色体上,且普遍含有内含子。ANT类转录因子不仅参与调控多种生物学进程, 包括花、果实、根、种子等器官的发育,而且还参与对干旱和盐等环境胁迫的响应。本文对近年来国内外关于ANT类转录因子的蛋白结构特点、基因特征、生物学功能、作用机制等作简要综述,以期为进一步研究和利用ANT类转录因子提供参考。
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