叶形是玉米(Zea mays)重要农艺性状之一,理想叶形对增加玉米种植密度、提高产量具有重要意义。叶形由多个基因及遗传位点协同调控,目前玉米叶片形态发育分子机制仍不明确。本研究,用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)处理玉米自交系Mo17花粉得到一个叶片皱缩突变体wl1 (wrinkled leaf 1)。遗传分析表明wl1是由一个单基因控制的隐性突变体。wl1叶片表面有小脊、毛状体,且气孔数量减少,石蜡切片显示wl1叶片的表皮细胞层存在加倍现象;此外,wl1植株株高、穗位叶及穗上两叶的叶长和叶宽较野生型(wildtype, WT)均显著降低(P<0.01)。转录组测序分析表明wl1在光合作用相关生物过程和细胞组分中多个基因表达下调,同时光合测定也表明wl1净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于野生型(P<0.01)。利用图位克隆法,wl1定位在1号染色体1.7 Mb的物理区间。通过分析定位区间候选基因在玉米叶中的表达水平、全基因组测序以及与7个不同玉米自交系的序列比对,初步确定了玉米皱叶突变体wl1的候选基因为Zm00001d027266,该基因编码一个类DeSI (desumoylating isopeptidase)蛋白。该研究为wl1基因的克隆、玉米叶形发育分子机制解析提供了基础资料。

分化簇抗原302 (cluster of differentiation 302, CD302),又称DEC-205相关的C型凝集素-1 (DEC-205-associated C-type lectin-1, DCL-1),是一种Ⅰ型跨膜C型凝集素受体(C-type lectin receptor, CLR),参与细胞粘附、迁移、胞吞和吞噬等过程,在抵抗病原感染的过程中发挥着重要作用。本研究从花鲈 (Lateolabrax japonicus)组织转录组中获得LjCD302 cDNA序列(GenBank No. MT468568)。LjCD302 cDNA全长2 280个核苷酸,开放阅读框包含729个核苷酸,编码由242个氨基酸(anomic acid, aa)组成、分子量为26.9 kD以及等电点为4.97的多肽。LjCD302分子内包含1个信号肽序列(aa 1~27)、1个C型凝集素样结构域(C-type lectin-like domain, CTLD) (aa 30~165)、1个跨膜结构域(aa 179~201)和1个胞质尾区(aa 202~242)。氨基酸序列同源性分析显示,LjCD302与尖吻鲈(Lates calcarifer) CD302同源性最高,为82.0%。系统进化树分析表明,鱼类、两栖类、爬行类及哺乳动物CD302单独成簇,LjCD302位于鱼类这一大簇中,与尖吻鲈进化关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,LjCD302 mRNA主要在健康花鲈肝中表达,其次是头肾;哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)感染后,LjCD302 mRNA在头肾、鳃、肠、脾和肝组织中的表达均显著上调(P<0.05)。原核表达了LjCD302的CTLD结构域,并制备了抗血清。Western blot分析表明,LjCD302在哈维氏弧菌感染花鲈的头肾中表达量显著增加(P<0.05)。综上,LjCD302 mRNA与蛋白的表达与哈维氏弧菌感染呈正相关,提示其可能在鱼类抗菌免疫应答中发挥重要作用。研究结果为进一步研究鱼类CLR的功能及其在抗菌免疫中的作用机制提供基础。

单株穗数(Spike number per plant, SNPP)与小麦(Triticum aestivum)单位面积穗数直接相关且对氮素极其敏感。为了鉴定单株穗数耐低氮胁迫的遗传位点,促进氮高效或耐低氮的小麦品种的选育和改良,本研究利用黄淮北片冬麦区132份小麦品种(系)在高、低氮水平共8个环境下的单株穗数及单株穗数耐低氮胁迫系数,结合Affymetrix Wheat 55K SNP芯片进行了全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共检测到4个位点在2个或2个以上环境中与单株穗数显著关联,对表型变异的贡献率为10.20%~17.5%;3个位点在2个环境中与单株穗数耐低氮胁迫系数显著关联,可解释11.4%~16.3%表型贡献率。显著关联位点等位基因的遗传效应及分布频率表明,加强AX-108733649-2B、AX-108889870-4A、AX-111667100-5B和AX-111039914-7D位点的选择,对小麦氮高效品种的遗传改良具有重要意义。

硫氧还蛋白(thioredoxin, TRX)是广泛存在于生物体内的一类高度保守的低分子量蛋白,具有维持生物体内氧化还原平衡等多种功能。核氧还蛋白(nucleoredoxin, NRX)是TRX超家族的成员,含有TRX典型与非典型的多个结构域,具有氧化还原活性的潜力。小麦(Triticum aestivum)核氧还蛋白TaNRX1-D含有3个TRX结构域,通过分子克隆获得编码TaNRX1-D蛋白3个结构域线性排列组合的6种类型的核酸片段,同源重组后诱导原核表达,并将纯化后的各融合蛋白进行体外胰岛素二硫键还原实验,分析该蛋白各结构域对其活性的贡献。活性检测结果表明,TaNRX1-D蛋白具有体外TRX蛋白还原活性,且催化效率与蛋白浓度呈正相关;3个结构域均具有还原胰岛素二硫键的活性,但活性大小存在差异,其中第3个蛋白结构域的活性最强,第2个结构域的活性最弱,第1个结构域的活性介于前两者之间、且明显强于第2个结构域的活性,含有3个结构域的全长蛋白还原胰岛素二硫键的活性均强于单组合或双组合的截短蛋白。本研究分析了蛋白内部3个结构域对TaNRX1-D蛋白还原活性的影响,为进一步深入认识TaNRX1-D蛋白的功能提供了参考依据。

胁迫相关蛋白(stress associated proteins, SAPs)是一类具有A20和/或AN1结构域的锌指蛋白,广泛参与植物对逆境胁迫的响应。本研究探讨小麦(Triticum aestivum) TaSAP2-6A基因标记与多种环境下农艺性状的相关性,为发掘利用优异等位变异提供依据。本研究克隆得到小麦TaSAP2-6A基因(GenBank No. JQ768347.1),其基因组序列全长3 409 bp,包括编码区上游序列2 714 bp,3'端非翻译区167 bp,以及编码区528 bp。该基因编码175个氨基酸,包含1个A20和1个AN1结构域。利用一套以'中国春'为背景的缺-四体系将该基因定位到小麦的染色体6A上。通过32份多态性较高的小麦材料检测TaSAP2-6A基因序列多态性,在编码区未发现核苷酸变异位点,在上游序列1 527 bp位点检测到1个插入-缺失(insertion-deletion, InDel)位点(T/-)。根据该位点设计衍生酶切扩增多态性序列(derived cleaved amplified polymorphic sequence, dCAPS)标记InDel-1527,检测由323份小麦材料组成的自然群体的基因型。标记InDel-1527与农艺性状的关联分析显示,在干旱和热等10种环境条件下,该标记与小麦株高、穗粒数及单株产量显著或极显著相关,当该位点为T时,是降低株高、增加穗粒数和单株产量的优异等位变异。本研究结果为小麦分子标记辅助育种提供了基因资源及其功能分子标记。

姜(Zingiber officinale)是药食兼用的高附加值特色经济植物。姜辣素是生姜的主要呈味物质和药用核心成分,6-姜酚则是姜辣素的主要成分。本研究以川渝特色姜品种竹根姜的根状茎为材料,采用液相色谱质谱联用(liquid chromatograph-mass spectrometer, LC-MS)技术检测姜辣素各主要成分的含量;克隆了6-姜酚生物合成途径苯丙氨酸氨裂解酶(phenylalanine ammonia lyase, PAL)、肉桂酸在肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase, C4H)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase, 4CL)以及咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl-CoA-O-methyltransferase, CCoAOMT/CCOMT) 4个酶基因的cDNA序列(GenBank No. MN887496, MN887498, MN887497, MN887499);利用qRT-PCR技术检测4个基因在竹根姜不同发育阶段的表达量;并对各基因的表达量与6-姜酚增量进行相关性分析。结果表明,6-姜酚在竹根姜播种后1个月材料中极速积累,并在后期发育阶段少量增加;PAL、C4H、4CL及CCoAOMT基因均在竹根姜播种后1~2个月高表达,与6-姜酚合成存在相关规律;相关性分析结果显示,在PAL、C4H、4CL、CCoAOMT等4个酶基因中,CCoAOMT的表达与6-姜酚合成存在显著正相关性(P<0.05),说明6-姜酚的合成存在阶段特异性,CCoAOMT基因与6-姜酚合成存在正向调控关系。该研究结果将为后期研究6-姜酚合成相关酶基因的功能提供重要基因资源。

类钙调神经素B亚基蛋白(calcineurin B-like proteins, CBLs)是解码钙信号的一类重要蛋白,在植物遭受非生物胁迫过程中发挥重要调节作用。本研究以甘蔗(Saccharum officinarum) '新台糖22号'为实验材料,基于基因转录结果,采用反转录PCR (reverse transcription-PCR, RT-PCR)从低钾胁迫甘蔗根系中克隆得到SsCBL3基因(GenBank No. MN850491)。该基因包含1个长度为678 bp的开放阅读框,预测可编码225个氨基酸。对SsCBL3蛋白的序列进行生物信息学分析,显示蛋白分子量为25.767 47 kD,理论等电点(isoelectric point, PI)为4.82,预测其属于酸性蛋白。分析SsCBL3的蛋白结构,结果显示,其含有3个的EF-hand (elongation factor hand)结构域和1个与类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinase, CIPK)互作的FPSF位点。系统进化树分析结果显示,甘蔗SsCBL3与禾本科作物的亲缘关系较近,与玉米(Zea mays)的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测结果发现,SsCBL3基因在低氮、低磷、低钾、干旱、盐和脱落酸(abscisic acid, ABA)胁迫过程中的表达均发生变化,并且胁迫时间的不同也会造成基因表达差异。其中,盐和干旱胁迫能够诱导SsCBL3基因强烈表达。qRT-PCR结果说明SsCBL3基因可能在甘蔗遭受逆境胁迫下发挥重要的调控作用。本研究为培育抗逆甘蔗品种提供理论基础。

TCP (teosinte branched 1, cycloidea, proliferating cell factors)转录因子作为植物所特有的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育、形态发生、非生物胁迫等生理过程,能够调节下游靶基因的表达以调控细胞分裂,在多种激素调控通路中发挥作用。紫薇(Lagerstroemia indica)是优良的夏季观花木本植物,株型多样,为明确TCP基因家族在紫薇株型中的作用,本研究基于转录组数据在紫薇中鉴定出44个TCP基因,并进行相应的生物信息学分析以及表达量检测。结果表明,紫薇TCP转录因子家族成员编码的蛋白理化性质均匀稳定,多定位于细胞核中;进化树分析表明紫薇TCP转录因子分为两个分支,其数量和占比与其他物种相似;各转录因子具有相对保守的结构,包含较完整的TCP保守结构域,且两个分支有明显的结构差异;各TCP转录因子在普通型和矮生型紫薇中大多表达水平相似,根据转录组表达量数据从中筛选出14个差异表达的TCP转录因子,其中LfiTCP12;2和LfiTCP15;2在两种株型紫薇中差异表达极显著,荧光定量PCR检测发现,其分别在矮生型紫薇中高表达和低表达。本研究为进一步研究紫薇TCP基因对株型性状的调控提供了基础资料,对推动木本花卉株型性状的分子育种进程具有重要意义。

发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)可高效诱导转化大部分双子叶植物与部分单子叶植物。通过毛状根建立的遗传转化体系为研究植物基因功能提供了重要平台,被广泛的应用于非模式植株基因功能的研究。建立发根农杆菌介导的光皮桦(Betula luminifera)毛状根高频诱导转化体系,是实现基因功能验证和表达研究的有效方法。发根农杆菌可高效诱导转化大部分双子叶植物与部分单子叶植物,本研究使用7种发根农杆菌分别侵染光皮桦叶片,筛选后发现农杆菌ArQual的发根诱导率最高(69%),且验证得出光皮桦毛状根诱导的最佳体系为：叶片在1/2 MS培养基中预培养2 d,侵染20 min,共培养乙酰丁香酮(acetosyringone, AS)浓度为400 μmol/L,抑菌培养头孢噻肟钠(cefotaxime sodium, Cefo)浓度为400 mg/L。此外,不同外源载体对发根诱导率的影响不显著。基于以上体系,将含β-葡萄糖苷酸酶基因(β-glucuronidase, GUS)的pCAMBIA13011载体与含绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)基因的pGWB5载体电转入发根农杆菌ArQual,成功诱导了光皮桦叶片产生转基因毛状根,转化率为36.4%。为验证扩大遗传转化体系的使用范围,本研究通过对光皮桦种子苗下胚轴(短周期培养)和茎段(长周期培养)进行了转化。转化30 d后对毛状根进行GUS染色、荧光体式显微镜与PCR检测,结果显示GUS与GFP基因在毛状根中成功转化并表达,实现了外源基因在光皮桦不同组织部位产生的毛状根中表达的研究目标。本研究初步建立了光皮桦毛状根高频诱导体系,转化率高、周期短,可以对木本植物基因的功能与表达进行快速验证。

毛竹(Phyllostachys edulis)是我国重要的经济竹种,笋芽萌发及发育是限制其产量的主要因素之一。磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding protein, PEBP)家族包含3个亚家族,分别为FLOWERING LOCUS T (FT)、TERMINAL FLOWER 1 (TFL1)和MOTHER OF FT AND TFL1 (MFT)。其中FT亚家族在植物生长发育过程中发挥着重要作用。为探究FT基因在笋芽发育过程中的功能,本研究克隆获得毛竹2个FT同源基因PheFT6 (GenBank No. MT976159)和PheFT17 (GenBank No. MT976160),进一步利用qRT-PCR分析其表达模式,利用酵母双杂交实验探究互作蛋白。结果表明,PheFT6和PheFT17编码区序列长度分别为525和528 bp,分别编码174和175个氨基酸,编码蛋白均包含PEBP结构域。PheFT6基因包含典型的4个外显子和3个内含子;而PheFT17基因有额外2个外显子插入,发生了可变剪接,形成至少4个转录本。系统进化树分析显示,PheFT6和PheFT17与水稻(Oryza sativa) Hd3a (heading date 3a)和拟南芥(Arabidopsis thaliana) FT亲缘关系较远。qRT-PCR分析表明,PheFT6和PheFT17基因表达呈现明显的昼夜节律,白天表达水平很低,夜晚表达水平较高;PheFT6基因受到低温(12 ℃)诱导,PheFT17基因表达受适温(28 ℃)诱导,28 ℃处理的幼苗比12 ℃培养的毛竹幼苗具有更高的分蘖率;PheFT6和PheFT17基因表达受干旱强烈抑制,随着干旱程度加强而表达抑制越明显。酵母双杂交结果显示,PheFT6和PheFT17蛋白均不与14-3-3 (G-box factor 14-3-3 protein)中的PheGF14b和PheGF14c互作,而与分枝过程中的Hub蛋白BRANCHED1 (BRC1)/TEOSINTE BRANCHED1 (TB1)的同源物PheTB1L-1和PheTB1L-2蛋白存在相互作用,说明PheFT6和PheFT17可能参与毛竹分枝分蘖过程。本研究为进一步分析PheFT6和PheFT17的生物学功能提供参考依据,可为毛竹笋芽发育的分子机制研究提供基础资料。

新生儿Fc受体(neonatal Fc receptor, FcRn)能够特异性识别并跨越黏膜屏障转运IgG。为了确定猪(Sus scrofa) FcRn与IgG抗体Fc段CH2结构域的互作关系,本研究通过逆转录PCR技术克隆获得猪IgG抗体Fc段CH2基因片段,并将其亚克隆至原核表达载体pEGX-4T-1,经异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-thiogalactoside, IPTG)诱导融合蛋白表达并通过谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase, GST)亲和柱纯化。同时将IgG CH2基因片段亚克隆至真核表达载体pEGFP-C1,通过共转染确定IgG CH2与FcRn在非洲绿猴(Chlorocebus sabaeus)肾细胞(COS-7)中的细胞共定位,免疫共沉淀验证IgG CH2与FcRn的相互作用;进一步通过ELISA方法检测CH2与FcRn在不同pH值下的结合力。结果表明,克隆获得猪IgG CH2基因全长330 bp,编码110个氨基酸。诱导表达的融合蛋白GST-CH2相对分子量为38.4 kD,该蛋白在诱导菌体中以可溶性和包涵体两种形式存在。激光共聚焦观察显示,IgG CH2与FcRn共定位于细胞质中,具有共聚集现象。免疫共沉淀显示,通过标签蛋白GFP和Flag,在所有的共沉淀条带中,均能检测到对应的目的条带,说明IgG CH2能够结合FcRn。ELISA结果表明,IgG CH2与FcRn的结合呈现pH值依赖性。综上所述,本研究确定了FcRn与IgG抗体Fc段CH2结构域存在细胞共定位与互作关系,二者的结合具有pH依赖性,这为构建新的基于Fc的小型抗体融合蛋白提供了材料。

哺乳仔猪胃肠道的生长和发育直接影响仔猪的成活率,而仔猪的成活率是决定养猪业生产效率的主要因素。为探究不同日龄八眉仔猪(Sus scrofa)肠道微生物群落的发展,分别收集八眉哺乳仔猪出生1~3 d初乳(colostrum, COL)和8~10 d常乳(ordinary milk, ORD)粪便样品,所有仔猪在相同条件下生长并且健康。使用二代Illumina HiSeq2500测序方法对16S rRNA V3+V4高变区进行微生物数据分析。乳酸杆菌属(Lactobacillus)和梭杆菌属(Fusobacterium) 1~3 d的相对丰度显著高于8~10 d (P<0.05),乳汁摄入量在8~10 d显著高于1~3 d (P<0.05),乳汁摄入量与乳酸杆菌属和梭杆菌属的相对丰度均成强负相关(r<-0.6, P<0.01),KEGG功能预测发现环境适应途径、排泄系统途径、免疫系统途径、氨基酸代谢途径显著富集在8~10 d (P<0.05)。本研究探讨仔猪早期的肠道菌群变化,为哺乳期仔猪饲养管理提供数据参考。

提高产羔数是当前蒙古羊(Ovis aries)育种的首要目标。生长分化因子9 (growth differentiation factor 9, GDF9)是由卵母细胞分泌的一种生长分化因子,在哺乳动物卵泡发育中起到十分重要的作用。大量研究表明,在多个绵羊品种中,GDF9基因突变位点与产羔数和排卵率显著相关,为探究GDF9基因启动子区g.46547645T>G位点与蒙古羊产羔数的关联性及其在蒙古羊、乌珠穆沁羊(Ujimqin sheep)、呼伦贝尔羊(Hulunbuir sheep)(大尾型和短尾型)、小尾寒羊(Small-tailed Han sheep)和湖羊(Hu sheep)中的遗传多样性以及对GDF9基因启动子活性的影响,本研究采用上述6种绵羊品种共计416个样本(蒙古羊260只, 乌珠穆沁羊36只, 呼伦贝尔羊(大尾型和短尾型), 小尾寒羊和湖羊各30只),利用PCR-限制性片段长度多态性(PCR-restriction fragment length polymorphism, PCR-RFLP)技术对g.46547645T>G位点进行基因分型,进而进行关联性和遗传多样性分析,并且通过构建双荧光素酶报告载体,检测该突变位点对GDF9基因启动子活性的影响。结果表明,GDF9基因启动子区g.46547645T>G SNP在6个绵羊群体中均满足Hardy-Weinberg平衡,并且与蒙古羊的产羔数显著相关,该位点在呼伦贝尔羊(大尾型和短尾型)表现为中度多态,在蒙古羊、小尾寒羊、湖羊和乌珠穆沁羊群体均表现为低度多态。关联性分析结果表明,在蒙古羊中GDF9基因g.46547645T>G SNP的TG基因型的产羔数极显著高于TT基因型(P<0.01)。双荧光素酶报告实验结果表明：当g.46547645T>G SNP位点为G等位基因型时,启动子活性显著低于对照组(P<0.05);当为T等位基因型时启动子活性显著高于对照组(P<0.05);并且G等位基因型的启动子活性极显著低于T等位基因型(P<0.01)。综上所述,GDF9基因的g.46547645T>G SNP与蒙古羊产羔数显著相关,同时对GDF9基因启动子活性有显著影响,该位点可作为提高蒙古羊产羔数的分子遗传标记,为蒙古羊的遗传改良提供科学依据。

趋化素样因子(chemokine-like factor, CKLF)超家族2 (CKLF superfamily member, CKLFSF2),又称为CKLF样MARVEL穿膜结构域超家族2 (CKLF-like MARVEL transmembrane domain-containing 2, CMTM2),在精子发生、骨骼形成和机体发育中发挥重要作用,因此推测CMTM2基因对动物的正常生长发育具有重要作用。为探讨CMTM2基因多态性与内蒙古白绒山羊(Capra hircus)群体生长性状的相关性,获得与生长相关的遗传标记,加速内蒙古白绒山羊和超细型绒山羊的育种进程,本研究以内蒙古白绒山羊母羊为研究对象(包括460只育成羊和215只成年羊),取耳组织提取DNA并进行PCR扩增,检测CMTM2基因的插入/缺失(insertion/deletion, InDel)突变,分析突变位点与生长性状的相关性。结果显示,在内蒙古白绒山羊CMTM2基因启动子区存在1个14-bp InDel突变;在育成羊和成年羊群体中产生I型和D型两种等位基因,I型等位基因频率均高于D型,均产生插入型(II)、杂合型(ID)和缺失型(DD)三种基因型;多态信息含量(polymorphic information content,PIC)分析显示,该InDel突变位点在育成羊和成年羊群体中均为中度多态(0.25<PIC<0.50);但在育成羊群体中InDel多态性不符合哈代温伯格平衡(P<0.05);关联分析发现,在育成羊群体中(n=460),该突变位点与十字部高显著相关(P<0.05);在成年羊群体中(n=215),该突变位点与体高(P<0.05)、胸围(P<0.05)、十字部高(P<0.01)、胸深(P<0.05)、绒细度(P<0.01)显著或极显著相关;进一步的关联分析发现,在育成羊和成年羊全部群体中(n=675),该突变位点与绒细度显著相关(P<0.05)。上述结果提示,CMTM2基因启动子区14-bp InDel位点的多态性与内蒙古白绒山羊的部分生长性状存在显著或极显著相关性,并且不同的分析方法均显示该位点的多态性与绒细度显著相关。因此,CMTM2基因可作为内蒙古白绒山羊生长性状选育的候选基因。本研究为内蒙古白绒山羊及超细绒山羊选育提供参考依据。

鳜鱼(Siniperca chuatsi)对人工饲料的利用率低,养殖成本高。本研究拟从鳜鱼肠道中筛选出具有产酶能力的芽胞杆菌,以期作为鳜鱼饲料的添加剂,提高鳜鱼对人工饲料的适口性和利用率。在无菌条件下收集16尾健康鳜鱼的完整肠道,匀浆梯度稀释后采用平板涂布法筛选产淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶的菌株,进一步综合分析菌株的产酶能力,筛选获得1株产酶能力强的菌株GY65。根据形态学观察、生理生化特征和16S rRNA、gyrA基因进化分析,菌株GY65被鉴定为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)(GenBank No. CP063157.1)。生长特性分析的结果显示,菌株GY65最适pH为7,低浓度的Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺和Fe³⁺能够促进其生长。生物安全试验结果表明,该菌对大部分抗生素敏感;对鳜鱼、乌鳢(Channa argus)、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)和斑马鱼(Danio rerio)均无致病性。上述结果表明菌株GY65具有良好的生物安全性,具有作为鳜鱼饲料添加剂的潜力。本研究可为提高鳜鱼对人工饲料的消化率提供参考。

全基因组选择作为一种新的育种方法,彻底改变了奶牛行业,在其他动物遗传育种中也发挥了重要作用。随着家畜参考基因组的完善,基因分型芯片技术和测序技术的发展,基因组选择将在动物育种领域产生更大影响。为此,本文简述了全基因选择的原理方法、优缺点和影响因素,以及其在牛羊等反刍动物中的应用,讨论了全基因组选择存在的问题和挑战,并展望了全基因组选择的发展前景,为牛羊等反刍动物的育种改良提供了新思路。

随着工业的发展,重金属在地表环境中的含量日益增高,严重威胁人类健康。在重金属治理的相关技术中,微生物修复技术由于其成本低、操作简单、环境友好等优势而备受关注。然而,由于效率低,微生物修复技术的实际应用受到了限制。本文综述了合成生物学的概念及其在提高重金属的微生物修复效率方面的应用。合成生物学结合了生物技术与工程学思想,通过对微生物基因网络进行从头设计,使微生物完成人工设计的各项任务。在合成生物学的指导下,大量用于重金属检测的微生物传感器、用于重金属吸附的微生物功能菌株和用于重金属纳米颗粒生产的微生物工厂被开发出来,为重金属综合治理提供了新的体系完整的解决方案。本文有助于推动基于合成生物学的环境生物修复技术的发展。

随着转基因大豆(Glycine max)市场的扩大,我国对转基因大豆的食品安全、环境风险等问题争议日渐加剧。越来越多的国家要求对转基因食品进行标识,部分国家对转基因成分含量亦有要求。为了建立转Bar基因大豆的快速、有效检测方法,对转Bar基因大豆进行定量检测,本研究以纯化的膦丝菌素乙酰转移酶(phosphinothricin acetyltransferase, PAT)蛋白为抗原免疫小鼠(Mus musculus),成功制备了18株特异性良好的PAT单克隆抗体(monoclonal antibody, MAb),利用在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达的PAT分段蛋白筛选到一组能进行夹心ELISA的配对单克隆抗体9F5和3G12,并以这对单抗为基础建立了PAT快速定量双抗夹心ELISA (double antibody sandwich ELISA, DAS-ELISA)检测方法。该方法以9F5为捕获抗体包被酶标板,检测抗体3G12经辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP)标记后以2 μg/mL的工作浓度与抗原在37 ℃共同孵育30 min,室温避光显色15~20 min。该检测方法检测限为1.69 ng/mL,对PAT蛋白的检测范围为0.5~8.0 μg/mL,板内板间变异系数均小于10%。该法灵敏度高、稳定性好,1 h即可完成检测,为转Bar基因大豆的快速定量检测提供了技术支撑。

钩藤(Uncaria rhynchophylla)的药用成分钩藤碱和异钩藤碱受各种酶促反应基因调控,筛选钩藤qRT-PCR实验体系中的最佳内参基因,对影响钩藤药用成分基因的表达研究具有重要意义。本研究旨在筛选钩藤不同组织、不同遮光处理和不同乙烯处理条件下稳定表达的内参基因。以钩藤为材料,应用qRT-PCR分析β-肌动蛋白(β-actin, β-act)、α-微管蛋白(α-tubulin, α-tub)、18S核糖体RNA (18S ribosomal RNA, 18S rRNA)、翻译延伸因子(translation elongation factor, ef-1)、甘油醛三磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, gapdh)、β-微管蛋白(β-tubulin, β-tub)、核糖体蛋白(ribosomal protein, rpl)和泛素连接酶(ubiquitin-ligase enzyme, ubc)共计8个内参基因在不同组织和不同处理下的表达变化,借助GeNorm程序确定内参基因数目,再结合NormFinder和BestKeeper程序对候选内参基因稳定性进行评价,随后通过几何平均值法对不同软件所得结果进行整合并明确综合排名。结果显示,在不同组织和处理中,皆可选用单一内参基因;在不同组织中,应选择ef-1作为内参基因;在遮光处理下,应选择gapdh作为内参基因;在乙烯处理下,ubc和β-act皆可作为内参基因;如果多种表达研究固定采用一个稳定性相对较好的内参基因,应当选择ubc。本研究为钩藤在不同实验体系中的相关基因表达分析提供了校正和标准化基因,有助于提高实验的准确性和可靠性。

在自然界,角是野生动物抵御天敌、争夺配偶的工具,但在规模化养殖中,天生无角是有利性状,可减少管理成本和保护动物福利。牛(Bos taurus)无角性状呈常染色体显性遗传,具有多等位基因特点,目前已知有3类不同来源的无角等位基因(奶牛: Friesian; 肉牛、乳肉兼用牛: Celtic; 蒙古牛: Mongolian)。为了开发准确高效的牛无角基因分子检测方法,研究基于整合竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)和微流控芯片技术的检测平台,根据3种不同类型的结构变异设计特异性引物,建立了针对3种牛无角基因的快速诊断方法。通过对采自国内外不同牛品种的样本检测,并与PCR扩增测序和凝胶电泳等传统检测方法的结果相对比,证明新方法可以对3种无角基因准确分型,适于规模化检测应用。此外,本研究首次在我国三河牛品种中鉴定出Mongolian无角等位基因,同时在Friesian无角等位基因序列中新发现一个2 bp缺失,可作为无角基因特异标记。研究结果为开展无角牛的分子选育提供了技术手段。