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农业生物技术学报 2018年 26卷 10期 刊出日期:2018-09-21
研究论文与报告
中间锦鸡儿CiDREB1C基因增强转基因拟南芥抵抗非生物胁迫的能力
CiDREB1C Gene from Caragana intermedia Enhances Abiotic Stress Tolerance of Transgenic Arabidopsis thaliana
刘坤 王光霞 王瑞刚 李国婧
2018, 26(10): 1688-1697 | Full text
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摘要
中间锦鸡儿(Caragana intermedia)是广泛分布于我国西北干旱、半干旱荒漠区的防风固沙先锋树种,具有极强的抗逆性和饲用价值。本课题组从前期建立的干旱处理的中间锦鸡儿转录组数据库中分离到1个脱水响应元件结合蛋白(dehydration responsive element binding protein, DREB)转录因子编码基因片段,为了检测CiDREB1C基因的抗旱和抗冷能力,本研究首先利用qRT-PCR技术检测中间锦鸡儿中CiDREB1C基因在冷和干旱胁迫下的表达水平,发现均有上升(P<0.01)。为了验证该基因的功能,本研究利用PCR技术获得了CiDREB1C基因全长(GenBank No. MG748598),并将其构建入植物过表达载体pCanG-HA,通过农杆菌介导法转化野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana),获得了超表达CiDREB1C的转基因拟南芥纯合体。不同胁迫处理结果显示:甘露醇处理下,转基因拟南芥丙二醛的含量显著低于野生型(P<0.01),叶绿素含量明显高于野生型(P<0.01),表现出明显的抗旱表型;冷胁迫处理后,过表达株系叶绿素含量明显高于野生型(P<0.01);黑暗处理下,过表达株系叶片衰老延迟,细胞死亡较野生型少,叶绿素含量显著高于野生型(P<0.01)。上述结果说明,CiDREB1C基因提高了转基因拟南芥对多种胁迫的耐受性。本研究结果为进一步研究CiDREB1C基因在抗逆中的功能及中间锦鸡儿的抗逆分子作用机理提供依据。
白刺花辐射诱变M2代突变群体的形态特征比较和ISSR分析
Morphological Characters and ISSR Analyses of M2 Generation of the Sophora davidii Mutants Induced by Radiation
赵丽丽 王普昶 张宇君 宋高翔 余青青
2018, 26(10): 1698-1706 | Full text
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摘要
辐射诱变育种具有变异频率高、变异幅度大、育种周期短等特点,是当前育种的主要方法之一。为加快白刺花(Sophora davidii)的良种培育工作,本课题组利用60Co-γ射线对筛选到的生产性能最佳的白刺花种质进行了辐射诱变育种,通过2年的田间观测,从60Co-γ辐射诱变的白刺花M2代中筛选获得12个突变群体。为确定该突变群体间的变异情况,本研究采用表型性状结合简单重复间序列(inter-simple sequence repeat, ISSR)分子标记技术进行检测。结果表明:(1) 诱变后代表型性状发生变异。与未经辐射处理的白刺花相比,诱变M2代植株的变异主要表现在植株高度和冠幅直径增大或减小,茎粗、叶片长度、宽度和叶面积显著提高,分枝位点高度降低等方面。8个表型性状的变异系数在19.72%~55.46%之间,各指标变异程度依次为分枝位点高度(55.46%)>株高(53.24%)>冠幅直径(47.91%)>叶面积(38.30%)>分枝数(36.84%)>茎粗(36.10%)>叶片宽度(23.60%)>叶片长度(19.72%)。(2) 20条多态性较好的ISSR引物扩增产生141条清晰谱带,多态性条带有75条,多态性比例(polymorphic rate, PPR)为53.2%。Nei's基因多样性指数(Nei's gene diversity, He)和Shannon信息指数(Shannon's information index, I)分别为0.248 3和0.377 9。与对照相比,诱变M2代在多个位点发生了DNA水平上的改变。(3) 基于ISSR计算出供试群体间的遗传相似系数介于0.627 7~0.839 4之间,平均为0.733 6。(4) 基于表型性状和ISSR分子标记对供试群体进行聚类分析,所有供试群体均被分为4类,但两种水平的聚类分析结果不完全一致。本研究结果为白刺花辐射诱变育种的进一步研究提供理论依据和基本材料。
版纳微型猪近交系PPP2CA克隆、表达及蛋白质功能生物信息学分析
Cloning, Expression and Protein Functional Bioinformatics Analysis of PPP2CA from Banna Mini-pig (Sus scrofa) Inbred Line
王淑燕 张霞 霍金龙 王配 霍海龙 李卫真
2018, 26(10): 1737-1746 | Full text
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摘要
蛋白磷酸酶2A(protein phosphatases of the type 2A, PP2A)是一种广泛表达的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶,介导蛋白质的去磷酸化从而调控多种关键信号通路的活性。该酶由催化亚基、结构亚基、调节亚基形成异源三聚体复合物发挥作用。本研究借助GenBank中猪(Sus scrofa)及其他物种的蛋白磷酸酶2A催化亚基α (protein phosphatase 2A catalytic subunit α, PPP2CA) mRNA序列,设计特异引物扩增版纳微型猪近交系(Banna mini-pig inbred line, BMI)PPP2CA基因编码区序列,并对其进行表达和功能特性分析。应用qRT-PCR分析组织mRNA表达谱,并对编码的蛋白质序列进行生物信息学分析。扩增得到了BMI PPP2CA 930 bp (GenBank No. KU705627)的完整CDS序列,共编码309个氨基酸。与其他组织相比PPP2CA基因在尿道球腺和精囊腺中极显著高表达(P<0.01),在睾丸中表达量也相对较高,在肝、结肠、脾、肺、十二指肠、前列腺、肾、附睾及脑中中度表达;在胃、心、肌肉中表达水平极显著低于其他组织。PPP2CA蛋白质功能预测表明其存在1个保守结构域MPP_PP2A_PP4_PP6,存在4类功能活性位点,无跨膜螺旋结构,无信号肽序列,N末端和C末端均亲水,位于细胞质的概率是94.1%。二级结构预测表明该蛋白α-螺旋含量最高,是组成N端的主要结构,C端有一段无规则卷曲,多物种氨基酸序列比对结果显示,PPP2CA序列在不同物种间相似度很高,推测其在进化中高度保守,为深入研究PPP2CA基因在猪精子获能方面作用机制提供了资料基础。
半滑舌鳎抗哈维氏弧菌病的遗传力和育种值分析
Analyzing of Heritability and Breeding Values for Resistance Against Vibrio harveyi in Chinese Tongue Sole (Cynoglossus semilaevis)
卢昇 李泽宇 李仰真 刘洋 王杉 杨英明 赵玉柱 马腾 魏敏 陈松林
2018, 26(10): 1770-1777 | Full text
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摘要
半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)是我国沿海地区特有的海水经济养殖品种,在高密度工厂化养殖过程中该品种易受哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)感染患腹水病并大量死亡,严重影响了该品种养殖产业的健康发展,本研究以本实验室2016年建立的半滑舌鳎家系为基础,从22个家系中分别选取1 999尾和1 715尾295日龄左右的幼鱼进行哈维氏弧菌人工感染实验。实验一共进行288 h,于300 h终止,2次实验感染后存活率范围分别为:0~95.45%和0~87.30%,平均存活率分别为31.17%和26.88%。成对t检验结果表明,2次感染实验中各家系感染后存活率无显著性差异(P=0.21>0.05)。本研究采用0/1(0表示死亡, 1表示存活)和每尾实验鱼在实验中的存活时间作为半滑舌鳎抗哈维氏弧菌的表型,并利用3种遗传评定模型对该性状进行分析。此外,对各家系育种值(家系中所有个体育种值均值)进行相关性分析和成对t检验以比较3种模型对该性状的估算能力。结果表明,半滑舌鳎抗哈维氏弧菌遗传力为0.17±0.05~0.36±0.20,属中低遗传力。相关性分析结果显示,3种模型估算出的各家系育种值之间的Pearson相关系数范围为0.94~0.97,呈高度正相关关系。3组家系育种值有相似的排名,成对t检验结果表明3组排名之间没有显著性差异(P>0.05)。上述结果表明,半滑舌鳎抗哈维氏弧菌属于中低遗传力性状,存在较为丰富的遗传变异,适合采用家系选育的方式对该性状进行选育。此外,3种模型对半滑舌鳎抗哈维氏弧菌遗传参数的估算能力相似。本研究在人工感染实验的基础上,利用3种遗传评定模型分析了半滑舌鳎抗哈维氏弧菌遗传参数,得到了该性状的遗传力和各家系育种值,补充了半滑舌鳎抗哈维氏弧菌遗传参数估计相关内容,为选育抗哈维氏弧菌的半滑舌鳎苗种提供了参考。
妊娠期和分娩前后牦牛胎盘组织形态学变化及细胞凋亡的研究
Study on the Morphological Changes and Apoptosis of Yak (Bos grunniens) Placentomes from Pregnancy, Pre and Post-parturation
韩小红 樊江峰 于艺腾 何翃闳 马悦 余四九 崔燕
2018, 26(10): 1714-1722 | Full text
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摘要
牦牛(Bos grunniens)具有典型的子叶型胎盘,在妊娠过程中经历了从形成、生长发育到成熟的变化,是妊娠期连接母体和胎儿的纽带,发挥着营养物质和代谢废物交换、激素分泌等重要的功能。为探讨细胞凋亡与胎盘不同时期主要生理功能之间的相互关系,本研究采集4~8岁分别处于正常妊娠期、分娩前后牦牛的胎盘组织,将其组织制成石蜡切片并进行苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining, HE)染色,观察妊娠各阶段胎盘结构的变化;通过末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP切口及末端标记(terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP-biotin nick end labeling, TUNEL)技术和4,6-二脒基-2-苯基吲哚(4,6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)染色技术观察和分析胎盘组织细胞凋亡的情况。结果显示:妊娠期牦牛胎盘的基本结构在形成过程中处于不断变化的状态,怀孕45 d前后时已形成典型的上皮绒毛膜型胎盘结构;随着胎儿的发育,胎儿绒毛分支并深入母体隐窝中,双核滋养细胞在该结构中的数量也逐渐增多。子宫隐窝上皮在妊娠6个月前后时开始出现退行性变化,如细胞空泡化,整个隐窝上皮到分娩前基本消失,细胞凋亡现象存在于整个妊娠期牦牛胎盘组织中。胎儿绒毛上皮、母体隐窝上皮是TUNEL阳性细胞主要的分布场所,而子宫肉阜基质在妊娠早期少有凋亡细胞存在。随着胎儿的发育,母体隐窝上皮和胎儿绒毛上皮中的TUNEL阳性细胞也逐渐增多,且母体部分明显低于胎儿部分。胎儿绒毛上皮中的阳性细胞数在分娩前显著升高并在分娩后达到最大。本研究从组织学水平上对胎盘发育过程中的形态学变化和凋亡特征进行研究,研究结果为进一步解决牦牛生产过程中出现的如流产等问题提供一定的理论依据。
玉米γ-Zein多肽融合增强外源重组蛋白在大豆种子中的高效积累
Maize (Zea mays) γ-Zein Polypeptide Fusion Significantly Enhanced Accumulation of the Foreign Recombinant Protein in Soybean (Glycine max) Seeds
贺红利 牛陆 杨静 邢国杰 赵倩倩 杜茜 程云清 杨向东
2018, 26(10): 1650-1658 | Full text
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摘要
大豆(Glycine max)种子的高水平蛋白合成和积累能力,为外源重组蛋白的高效表达提供了理想的表达宿主。为进一步提高外源蛋白在大豆种子中的表达水平,本研究基于多肽融合策略,研究玉米(Zea mays)醇溶蛋白γ-Zein对外源蛋白在大豆种子中积累水平的影响。采用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法,分别将大豆种子特异性启动子基因β'-伴球蛋白基因启动子(β-conglycininalpha subunit promoter, BCSP)驱动的绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)编码基因和Zein-GFP基因导入栽培大豆品种,共获得Zein-GFP转基因植株41株,GFP转基因植株46株。反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)和Western blot检测表明,外源基因Zein-GFP和GFP在转基因大豆种子中均能够正常转录和翻译。选取外源基因mRNA表达水平相近的T3代转基因大豆株系进行酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)分析表明,转基因大豆种子中融合蛋白Zein-GFP平均表达水平为1.51% TSP (1.37%~1.60% TSP)(可溶性蛋白总量, total soluble protein),未融合蛋白GFP平均表达水平为0.14% TSP(0.13%~0.15% TSP)。融合蛋白Zein-GFP在转基因大豆种子中的积累水平较GFP提高10.78倍。激光共聚焦扫描分析进一步表明,融合蛋白Zein-GFP在转基因大豆种子中主要以蛋白体的形式存在,而未融合GFP蛋白则主要分布在胞质中。本研究结果表明,γ-Zein多肽融合促进了重组蛋白在细胞蛋白体中的积累,并显著提高其在大豆种子中的表达水平。本研究为加快大豆种子反应器的应用提供依据。
二穗短柄草Bra1基因的克隆及表达分析
Cloning and Expression Analysis of Bra1 Gene in Brachypodium distachyon
刘瑶瑶 武艳芳 高璐 李霞 王永丽 孙建中 蒋建雄
2018, 26(10): 1678-1687 | Full text
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摘要
植物阿魏酰转移酶(feruloyl transferase)是负责将阿魏酸从阿魏酰CoA转移至阿拉伯木聚糖分子上的关键酶之一,在阿拉伯木聚糖与木质素的连接上起到关键作用,因此与细胞壁抗降解屏障的形成密切相关。本研究以禾本科模式植物二穗短柄草(Brachypodium distachyon)为材料,通过qRT-PCR技术克隆得到了Bra1(PlantGDB No.: 5g14720)基因的cDNA序列,其片段大小为1 369 bp。该基因的ORF编码443个氨基酸,蛋白质的理论分子质量为48.45 kD;基因原核表达以及蛋白质谱分析确定该基因的开放阅读框能正确编码蛋白,分子量大小与理论值基本一致。生物信息学分析显示该Bra1蛋白的氨基酸序列中包含有BAHD酰基转移酶家族特有的HXXXD功能区以及DFGWG保守结构域,说明其是BAHD酰基转移酶家族的一个成员。对二穗短柄草基因组中89个BAHD酰基转移酶氨基酸序列的系统进化树分析发现,这89个酰基转移酶大致划分为4个大的亚族,每个大亚族又包含几个小的亚族,Bra1蛋白(属于第I亚族)与他人研究过的与香豆酸(p-coumalic acid, p-CA)代谢相关的阿魏酰基转移酶(属于第Ⅲ亚族)不属于同一亚族,其蛋白功能可能存在差异;同时,从89个蛋白的编码基因中选取了第Ⅲ亚族另外一个小亚族中的几个基因及与第Ⅲ亚族亲缘关系较远的第Ⅰ亚族的几个基因做了表达分析。qRT-PCR分析表明Bra1基因与其他几个基因相比较,表达量高并且稳定,并且在二穗短柄草成熟期的茎、叶和幼穗等组织器官中的表达量约为其幼苗期的2倍,与二穗短柄草体内阿魏酸的积累特征基本一致,表明这个基因可能参与调控植物细胞壁中的阿魏酸(ferulic acid, FA)介导的交联反应。本研究的结果为该基因的生物学功能研究提供了资料,为禾本科能源植物开发利用和农作物秸秆的再生利用提供了新思路。
小麦TaGAPC1基因及其启动子的克隆与功能分析
Cloning and Function Analysis of TaGAPC1 Gene and the Promoter in Wheat (Triticum aestivum)
秦凌月 邓西平 杨淑慎
2018, 26(10): 1639-1649 | Full text
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摘要
甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)是糖酵解过程中的关键酶。作为GAPDH的亚型,GAPC(cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)催化3-磷酸甘油醛氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,但是关于GAPC在非生物胁迫应答中作用的研究却并不充分。本研究从中国春小麦(Triticum aestivum)中克隆出了TaGAPC1基因(GenBank No. KU246046),其编码337个氨基酸,并克隆出基因上游973 bp的序列,将其命名为P973。通过融合绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)报告基因,使用基因枪法瞬时转化洋葱(Allium cepa)表皮细胞进行亚细胞定位,结果显示TaGAPC1蛋白定位于细胞膜上。使用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术,分析TaGAPC1基因在根、茎、叶中,以及干旱(PEG8000)、盐(NaCl)、脱落酸(abscisic acid, ABA)和低温(4 ℃)非生物胁迫下的表达模式。结果表明TaGAPC1基因在叶、根、茎中的表达量依次下降,在PEG8000、NaCl和ABA胁迫下的表达量显著上升,但对4 ℃的响应不明显。根据PLACE (http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/)和PlantCARE (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)数据库分析,P973启动子序列中包含响应干旱、ABA、低温和创伤等胁迫的顺式作用元件,如干旱应答元件(drought-responsive element, DRE)、激素应答元件包括ABA应答元件(ABA-responsive element, ABRE)、MYB结合位点(MYB-binding site, MBS)和WUN-motif等。根据顺式作用元件的分布,扩增得到5个启动子5'端缺失片段,分别命名为P844、P738、P605、P475和P256。构建6条启动子序列融合β-葡萄糖苷酸酶基因(β-glucuronidase, GUS)的表达载体,并瞬时转化烟草(Nicotiana batacum)植株,测定PEG8000、NaCl、ABA和4 ℃胁迫下各启动子驱动的GUS酶活。结果表明,-973~-605启动子区域在TaGAPC1基因应答PEG8000和NaCl胁迫中具有关键作用,-973~-475启动子区域对应答ABA胁迫至关重要。本研究从分子水平初步阐释了TaGAPC1与非生物胁迫应答的关系,为深入探讨其抗逆的分子机制奠定了基础。
小麦粒重相关基因TaCYP78A16的克隆和CAPS标记开发
Cloning and CAPS Marker Development of Seed Weight-Related Gene TaCYP78A16 in Wheat (Triticum aestivum)
吴林楠 司文洁 郭利建 张亚婷 赵惠贤 刘香利 马猛
2018, 26(10): 1659-1669 | Full text
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摘要
粒重是小麦(Triticum aestivum)产量的重要构成要素,为了开发小麦粒重性状相关的功能标记,本研究通过小麦全基因组预测并克隆得到1个潜在粒重相关基因:小麦细胞色素P450单加氧酶基因(Triticum aestivum cytochrome P450 78A16, TaCYP78A16; GenBank No. MH572527),并对其进行基因结构、表达模式、等位变异分析和粒重性状相关功能标记开发。结果表明,TaCYP78A16基因在小麦幼穗和籽粒发育初期高表达,可能参与籽粒发育、影响粒重;对30个小麦品种中TaCYP78A16基因编码区和启动子等位变异进行分析,发现仅TaCYP78A16-A启动子16Ap检测到7个位点的等位变异;根据7个等位变异中的2个SNP位点(SNP2, SNP3)开发了单核苷酸多态性-酶切扩增多态性序列(single nucleotide polymorphisms-cleaved amplified polymorphic sequences, SNP-CAPS)分子标记CAPS-16Ap,该分子标记可将30个小麦品种16Ap序列分成3种基因型:16Ap-Hap1、16Ap-Hap2和16Ap-Hap3;进一步在323个小麦品种中进行验证,结果显示,CAPS-16Ap标记可用于小麦16Ap序列3种基因型的鉴定。本研究将有助于小麦分子标记辅助选择育种。
丹参转录因子SmMYC2转录自激活区域鉴定及互作蛋白的筛选
Identification of Transcription Activity Region and Screening of Interaction Proteins of SmMYC2 Transcription Factor in Salvia miltiorrhiza
王怀琴 李莎莎 曹晓燕
2018, 26(10): 1670-1677 | Full text
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摘要
MYC2(myelocytomatosis protein2)是茉莉酸信号通路上的核心转录因子,参与植物防御反应、次生代谢调控及生长发育等多个方面。筛选丹参(Salvia miltiorrhiza)转录因子SmMYC2的互作蛋白,有助于深入研究丹参SmMYC2的生物学功能。克隆丹参中SmMYC2基因并构建到pGBKT7-GW(BD)上获得BD-SmMYC2诱饵表达载体,检测BD-SmMYC2对酵母(Saccharomyces cerevisiae)AH109细胞的毒性以及其自激活特性。结果表明,SmMYC2具有强烈的自激活活性。为进一步确定自激活区域,分别克隆SmMYC2的N端区域(含bHLH-MYC-N superfamily结构域)和C端区域(含HLH结构域),并将其构建到酵母表达载体BD上,检测SmMYC2-N-BD和SmMYC2-C-BD的转录激活特性,结果显示,含SmMYC2-N-BD的酵母细胞在SD/-Trp/X-α-gal培养基上变蓝,并且在SD-Trp-His、SD-Trp-Ade培养基上均有不同程度的生长,而含SmMYC2-C-BD的酵母细胞在SD/-Trp/X-α-gal培养基上无变蓝现象,也不能在SD-Trp-His、SD-Trp-Ade培养基上生长,表明SmMYC2的N端有强烈的自激活活性,而C端没有。以SmMYC2-C-BD为诱饵筛选构建到AD载体的丹参cDNA文库,利用酵母双杂交技术,获得了与逆境胁迫相关的含WRKYGQK典型结构域的WRKY转录因子、过氧化物还原酶(peroxiredoxins, Prxs)家族蛋白以及琥珀酸半醛脱氢酶。本实验结果为进一步开展MYC2的互作蛋白研究提供了基础数据。
牛NTM基因可变剪接体和印记状态分析
The Analysis of Splice Variants and Genomic Imprinting Status of NTM Gene in Cattle (Bos taurus)
徐达 李俊良 张萃 陈玮娜 李冬杰 李世杰
2018, 26(10): 1707-1713 | Full text
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摘要
NTM (neurotrimin)在神经发育中具有重要作用,在人类(Homo sapiens)相关研究中是印记基因,但是在牛(Bos taurus)中的印记状态尚未揭示。本研究旨在分析牛NTM基因的序列特征和编码蛋白结构,并鉴定NTM基因在成年牛组织和胎盘中的印记状态。本研究首先应用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE),得到1个牛NTM基因新的剪接体NTMxd (GenBank No.: MH037574),通过对其编码氨基酸序列进行分析,发现其N端具有完整的跨膜信号。为了分析NTM基因在牛中的印记状态,首先通过PCR产物直接测序法在牛NTM基因上发现1个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,GenBank登录号为rs42185569;然后提取杂合子牛胎盘和组织样本RNA,并进行反转录PCR (reverse transcription-PCR, RT-PCR)。对扩增产物直接测序发现,NTM基因在牛胎盘中和成年牛组织中均为单等位基因表达。本研究结果表明NTM基因在牛中是印记基因,为深入研究NTM基因的功能和相关神经发育疾病提供了参考依据。
盐胁迫下双峰驼结肠组织环境适应能力研究
Study on Environmental Adaptability of Bactrian Camel (Camelidae bactrianus) Colon Tissue Under Salt Stress
凌宇 齐昱 孟凡华 曹俊伟 王申元 周欢敏 张焱如
2018, 26(10): 1723-1736 | Full text
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摘要
我国北方中西部畜牧地区的水源多为高含盐量水源,普通家畜不能适应这样的水源,从而影响了北方地区畜牧业的发展。双峰驼(Camelidae bactrianus)作为适应北方高盐水源的物种,其盐适应机制尚不清楚。本研究针对双峰驼盐适应能力,对大量进食食盐与正常条件下双峰驼的结肠组织进行转录组测序及数据分析,从转录组学角度了解大量进盐环境下骆驼结肠组织对盐环境的适应机制。结果显示,进盐组测得reads 52 882 246条,对照组测得51 533 346条;进盐组reads总比对率为86.41%,唯一比对率为84.61%;对照组总比对率为92.48%,唯一比对率为91.62%;进盐组与对照组共获得差异表达基因2 450个,其中上调表达基因1 136个,下调表达基因1 314个。基因本体(Gene Ontology, GO)分析显示,进盐组下调表达基因显著富集的term共17条,上调表达基因显著富集的term共28条。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)富集分析显示,下调表达基因显著富集到的包括剪接体、RNA转运、基础转录因子、真核生物中核糖体的生物合成、RNA降解、氧化磷酸化和蛋白输出功能通路。上述结果表明,在盐胁迫条件下,结肠组织下调表达的基因多于上调表达基因,具有统计意义的生物功能分析显示,下调表达基因多参与RNA过程和蛋白质合成通路。这些基因有利于骆驼在高盐环境下减少RNA的合成,降低结肠组织的代谢速率。本研究对区域特色畜牧品种的盐适应机制进行解析,为高含盐水源畜牧地区育种、提高区域资源利用率提供分子理论依据。
沉默鸡B-Fα基因对IL-2、IL-4和IL-6转录水平的影响
Effects of Chicken (Gallus gallus) B-Fα Gene Silencing on Transcription Level of IL-2, IL-4 and IL-6
陈芳芳 李锦春 刘雪兰 李娟 余为一
2018, 26(10): 1747-1753 | Full text
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摘要
主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)和白介素(interleukin, IL)都是重要的免疫分子,其中MHCⅠ类分子递呈内源性抗原并启动细胞免疫,IL则是重要的免疫调节因子。关于鸡(Gallus gallus) MHCⅠ类分子(又称为B-Fα)与下游调节因子IL基因的关系尚不明确。本研究旨在应用基因沉默法研究下调B-Fα基因表达对IL-2、IL-4、IL-6转录水平的影响。首先构建沉默鸡B-Fα基因的重组慢病毒载体。根据B-Fα基因和短发夹RNA (short hairpin RNA, shRNA)序列的结构要求,筛选3段DNA序列并设计合成shRNA;利用限制性内切酶定向插入慢病毒表达质粒pLL3.7,获得重组质粒。分别将3个重组质粒转染293T细胞,均能表达标签蛋白并包装慢病毒。将3株重组病毒感染HD-11细胞,感染效率达95%以上。利用qRT-PCR进行检测分析显示,重组病毒干扰B-Fα基因表达,分别下调至39%、97%和61%。将其中干扰效果最佳的重组慢病毒(pLL-shB-Fα-257)感染鸡源巨噬细胞系HD-11细胞,并检测IL-2、IL-4和IL-6的转录水平。结果显示,B-Fα基因表达下调的同时,IL基因转录水平受到不同程度的影响,其中IL-2表达下调(P<0.01),IL-4上调(P<0.05),IL-6没有明显变化。上述结果提示,应用基因沉默法可抑制B-Fα基因表达,并影响IL基因的转录水平,提示启动细胞免疫的B-Fα基因与下游调节免疫反应的细胞因子之间存在关联。本研究为深入探讨免疫反应的调控机理提供了基础资料。
江苏省地方鸡品种线粒体DNA遗传多样性分析
Genetic Diversity Analysis of Mitochondrial DNA in Jiangsu Native Chicken (Gallus gallus domesticus) Breeds
贾晓旭 唐修君 樊艳凤 陆俊贤 葛庆联 黄胜海 高玉时
2018, 26(10): 1754-1761 | Full text
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摘要
江苏省拥有众多优良的地方鸡(Gallus gallus domesticus)遗传资源。这些地方鸡品种经过长期选育,具有肉质好、抗病力强和适应性好等优点,是进行杂交改良的优良素材。为研究江苏省地方鸡遗传资源的群体结构和遗传多样性,本研究对黑狼山、白狼山、鹿苑、溧阳和太湖等5个江苏省地方鸡品种149个个体的线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)控制区(displacement loop, D-loop)全序列进行了PCR扩增和测序。结果表明,5个地方品种mtDNA D-loop区全长为1 231或1 232 bp,共计检测到核苷酸变异位点33个,定义了19个单倍型。总体单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.862±0.017和0.005 91±0.001 35。中介网络图分析显示,江苏省地方品种含有A、B、C、D和E共5个分支(单倍型群),其中A和B分支为优势分支。分子方差(analysis of molecular variance, AMOVA)分析表明,群体内变异占66.5%,群体间变异占33.5%,5个群体间的固定指数F统计量(F-statistics, Fst)为0.334 97(P<0.01)。上述结果揭示,江苏地方品种具有相对较低的遗传多样性,可能有5个母系来源,品种间分化不明显,少数群体可能受到了外来高产系的侵入。该研究结果为江苏地方鸡遗传资源的保护、开发及利用提供了遗传背景信息。
香鱼Wap65-2在昆虫杆状病毒系统中的表达及其与补体C3的相互作用验证
Expression of Ayu (Plecoglossus altivelis) Wap65-2 in an Insect Baculovirus Vector System and Verification of Its Interaction with Complement 3
马文静 陈凯 史雨红 陈炯
2018, 26(10): 1762-1769 | Full text
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摘要
Wap65-2 (Warm temperature acclimation related 65 kD protein-2)是至今仅在鱼类中发现的糖蛋白,与鱼类温度、细菌感染、重金属等胁迫等紧密相关。近年来其在鱼类抗细菌免疫反应中的作用引起广泛关注。本研究主要利用昆虫细胞杆状病毒载体系统(baculovirus expression vector system, BEVS)表达重组香鱼(Plecoglossus altivelis) Wap65-2成熟肽 (recombinant ayu mature Wap65-2, rPaWap65-2m),建立真核生物表达具有生物活性rPaWap65-2m的制备方法。首先克隆获得香鱼Wap65-2基因的重组杆粒,将重组杆粒转染草地夜蛾(Spodoptera frugiperda)卵巢细胞(Sf9)获得病毒储液,用高滴度P3代病毒储液继续感染Sf9细胞,Western blot技术检测培养基中的重组蛋白。在最佳条件下无血清悬浮扩大培养,收集培养基上清,再经阴离子交换层析柱和镍亲和层析柱纯化获得rPaWap65-2m。采用His-tag pulldown技术验证rPaWap65-2m与血清补体C3 (complement 3)蛋白之间的相互作用。结果表明,P3代病毒储液感染Sf9细胞后,Western blot结果表明rPaWap65-2m以非N-连接糖基化形式表达并分泌至培养基上清。感染复数(multiplicity of infection, MOI)为5且感染72 h后,重组蛋白表达条件最佳。经纯化的rPaWap65-2m纯度大于93%,可用于后续实验。pulldown实验显示rPaWap65-2m蛋白与C3蛋白相互作用。综上,本研究获得了具有生物活性的rPaWap65-2m蛋白,并验证了rPaWap65-2m蛋白与血清中补体C3的相互作用,为后续免疫相关功能研究奠定了基础。
芹菜腐烂病原菌QC02的鉴定及其生物学特性
Identification and Characterization of QC02 Causing Celery (Apium graveolens) Rot
李晓颖 宋丽 田宇 谢华
2018, 26(10): 1778-1786 | Full text
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摘要
芹菜(Apium graveolens)是世界上消费最广泛的叶类蔬菜之一。近年来,随着设施蔬菜栽培面积的迅速增加,周年生产、连作等原因也造成了设施内环境日趋恶化,病害发生呈现出新的特点。本研究针对2015年12月北京昌平区秋冬茬温室大棚发生的芹菜叶柄腐烂病样,分离获得1株QC02菌株,结合常规的形态特征、生理生化特性、16S rDNA基因序列,以及全基因组平均核苷酸同源性(average nucleotide identity, ANI)分析,对该菌株进行了综合生物学鉴定。研究结果显示,该菌株在KB固体培养基上菌落呈乳白色圆形隆起、表面光滑且边缘整齐,紫外灯下产生荧光反应,在结晶紫果胶酸盐培养基(cavity formation on crystal violet pectate, CVP)培养基上产生典型的杯状凹陷;人工接种条件下,该菌株可引发与田间自然发病症状相似的芹菜腐烂病,还能侵染马铃薯(Solanum tuberosum)、胡萝卜(Daucus carota)、大蒜(Allium sativum)和洋葱(Allium cepa);利用假单胞菌属(Pseudomonas)特异引物Ps-F/Ps-R可从QC02中扩增出与假单胞菌一致的目标片段;QC02与已报道的边缘假单胞菌(P. marginalis)的LOPAT实验结果一致,Biolog分析也将其鉴定为边缘假单胞菌;ANI分析结果显示,在与QC02 16S rDNA序列(GenBank No. MG765472)同源性高于99%的13株假单胞菌属标准菌株中,仅边缘假单胞菌ICMP 3553T与QC02之间ANI值达到98.46%,高于种间及种内间的阈值(95%)。综合以上鉴定结果表明,引发该地区芹菜腐烂的病原菌株QC02为边缘假单胞菌。目前,国内尚无该菌株引起芹菜细菌性腐烂的报道,本研究结果为该病害的有效综合防控和抗病育种提供科学依据。
研究资源与技术改进
稳定表达小反刍兽疫病毒受体Nectin-4的MDBK细胞系的建立
Establishment of MDBK Cell Lines Stably Expressing Peste des petits ruminants virus (PPRV) Receptor Nectin-4
杨侃侃 张成 王元红 殷冬冬 俞赵荣 刘光清 朱杰 李刚 赵长城 李永东 王勇
2018, 26(10): 1814-1820 | Full text
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摘要
小反刍兽疫病毒(Peste des petits ruminants virus, PPRV) 是小反刍兽疫(Peste des petits ruminants, PPR)的病原。Nectin-4为PPRV感染宿主上皮细胞的受体。本研究采用合成的Nectin-4基因,构建重组质粒pLOV-eGFP-Nectin-4。将该重组质粒与包装质粒pSPAX2和外膜质粒pMD2.G质粒共转染293T细胞,获得逆转录病毒样颗粒。为了构建稳定表达PPRV受体Nectin-4的MDBK (Madin-Darby bovine kidney)细胞系,将含有逆转录病毒样颗粒的细胞培养上清液感染MDBK细胞,利用嘌呤霉素筛选、纯化,获得了稳定表达Nectin-4蛋白的MDBK细胞,将其命名为MDBK-Nectin-4。pLOV-eGFP-Nectin-4、pSPAX2和pMD2.G三质粒共转染293T细胞后荧光结果表明,慢病毒成功包装。嘌呤霉素对MDBK细胞最小致死浓度检测结果表明,1 μg/mL的嘌呤霉素为最佳的筛选工作浓度。RT-PCR检测结果表明,Nectin-4基因能够在MDBK-Nectin-4细胞中转录成mRNA。Western blot检测结果表明,Nectin-4在MDBK-Nectin-4细胞中能够稳定表达。间接免疫荧光(indirect immunofluorescence assay, IFA)结果表明,表达的Nectin-4蛋白主要分布在细胞膜上。构建的MDBK-Nectin-4细胞系在连续传代至20代,仍然能够稳定表达Nectin-4蛋白,结果表明具有良好的遗传稳定性。PPRV分别感染 MDBK细胞与MDBK-Nectin-4细胞系,后者较于前者能够更快地出现细胞病变。该细胞系的建立为深入研究PPRV与受体Nectin-4的相互作用机制,以及临床快速地分离PPRV提供了实验材料。
家鸽基因分型系统的建立及应用
Development and Application of the Genotyping System in Pigeon (Columba livia domestica)
祝国强 伏东科 罗汉宋 冯继东 李生斌
2018, 26(10): 1805-1813 | Full text
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摘要
以短串联重复序列(short tandem repeats, STR)和性别基因为基础的动物分型系统,不仅能提供重要的分子遗传标记信息,还能有效地解决动物个体识别和亲缘关系难题。为建立家鸽(Columba livia domestica)短串联重复序列与染色体螺旋蛋白基因(chromobox-helicase-DNA binding gene, CHD)复合扩增检测体系,并评估其法医学应用价值,本研究采用六色荧光标记复合扩增方法,选取了CliμD11、PG4、PG1、PG2、CliμT02、CliμD17、CliμD35、CliμT17、CliμD16、PIGN04、CliμD32、PIGN57、PIGN26、PG5、PG6、CliμD19、PIGN12、PIGN15、PIGN10和性别鉴定基因CHD,共计20个基因位点。结果显示,本研究建立的家鸽复合扩增体系的分型结果稳定、图谱清晰,241只家鸽的羽毛样本检测全部稳定可靠;检测灵敏度高达0.0625 ng;与其他物种对比扩增,表现出高度的种属特异性;对19个STR位点的等位基因在232只家鸽群体中的统计分析表明,本研究所选取的STR位点均可用于家鸽的个体识别和亲子鉴定。本研究最终成功建立的稳定性好、灵敏度高、种属特异性强的家鸽STR位点复合扩增检测体系,是目前已知位点数最多的家鸽检测体系,也是国内相关研究的首次报道,为家鸽的个体识别和亲子鉴定提供了分子鉴定基础。
研究评述与展望
谷子不育系与杂种优势利用研究进展
Research Progress of Application of Heterosis and Sterile Line in Foxtail Millet (Setaria italica)
李琳 程汝宏 王根平 董立 赵连元 师志刚 张婷 高翔
2018, 26(10): 1787-1796 | Full text
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摘要
谷子(Setaria italica)作为我国一种重要的杂粮作物,其健康和营养品质逐渐受到重视。随着生物技术的发展,由于其遗传特性和基因组小的特点,谷子逐渐成为遗传改良和功能基因组研究新的热点。本文概述了谷子不育系的选育过程及其在育种中的应用,并从不同水平阐释了谷子雄性不育产生的机理及相关基因研究,最后总结了谷子杂种优势利用的现状,并结合禾本科其他作物的研究成果对未来谷子杂种优势的研究做出展望,以期为谷子杂种优势利用及机理研究探寻可行的研究方向,奠定一定的理论基础。
哺乳动物睾丸蛋白质组学研究进展
Research Progress on Proteomics of Mammalian Testis
孙武 罗静 王丽 李发弟 李万宏 罗莉宁 乐祥鹏
2018, 26(10): 1797-1804 | Full text
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摘要
睾丸具有生精、分泌雄激素等重要功能,是雄性哺乳动物特有的生殖器官,其正常的结构和生理机能是繁殖活动的基础。蛋白质组学是后基因组时代蛋白质组研究的主要方法之一,可以反映细胞或者组织整体的蛋白质动态变化。因此,应用蛋白质组学技术解析睾丸中蛋白质的组成意义重大。本文就蛋白质组学研究技术手段及其在动物睾丸发育、疾病等方面的应用进行综述,旨在为下一步研究控制睾丸发育和大小的基因和调控网络提供参考依据。
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