β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid, β-ODAP)是山黧豆(Lathyrus sativus)中的重要神经激活性物质和三七(Panaxnoto ginseng)止血的活性成分(三七素),其生物合成途径与硫代谢尤其是半胱氨酸(cysteine, Cys)代谢密切相关。本研究基于山黧豆转录组数据克隆了山黧豆半胱氨酸合成酶(cysteine synthase, CS)家族基因。利用多序列比对、系统发育分析等解析基因序列特征并进行分类;利用Cys营养缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)突变体功能互补、原核表达及酶活检测等分析LsCS基因表达产物特征;利用氨基酸定点突变分析LsCS活性关键位点;利用qRT-PCR分析LsCS基因在种子发育期的表达特征。结果表明,山黧豆中至少存在8条LsCS基因,与大豆(Glycine max)等物种的CS基因同源性较高,均属于β-取代基丙氨酸合成酶(β-substituted alanine synthase, BSAS)基因家族;LsCS基因的表达产物均具有半胱氨酸合成酶活性,其活性发挥依赖于磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate, PLP);在山黧豆发育的种子中,LsCS1、LsCS2、LsCS4、LsCS6和LsCS7表达水平较高,可能是主要的半胱氨酸合成酶来源。上述研究为进一步分析山黧豆LsCS家族基因在硫代谢途径,尤其是β-ODAP生物合成过程中的功能奠定了基础。

黑素亲和素(melanophilin, Mlph)基因在脊椎动物的成熟黑素小体转运过程中具有关键作用,其突变会导致动物的毛色或羽色变淡等现象,但水产动物中的相关研究却极为薄弱。本研究以斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,分析了Mlpha基因在斑马鱼不同发育阶段的表达情况,进而应用CRISPR/Cas9基因编辑技术对该基因进行了敲除,观察了F₂纯合突变体的表型变化,探讨了Mlpha基因对斑马鱼体色的影响。结果发现：Mlpha基因在斑马鱼的不同发育时期均能表达,且在出膜后5 d (即腹部出现较明显黑色素带时期) 的表达量最高。编辑Mlpha基因后,嵌合型突变体的胚胎和幼鱼黑色素扩散缓慢,成鱼体表黑色条带断裂,部分黑色素细胞急剧缩小。F₂纯合突变体由于移码突变导致终止子出现,从而使Mlpha基因的蛋白翻译被截断,其成鱼体表的黑色素细胞也急剧缩小。进一步通过原位杂交和定量表达分析,发现与Mlpha基因相互作用的转运基因,即小GTP结合蛋白(member RAS oncogene family, Rab27a)和肌球蛋白Va (myosin Va, MyoVa)的表达量在纯合突变体中也显著降低(P<0.05)。本研究表明,Mlpha基因突变影响了黑色素的运输过程,从而导致斑马鱼黑色条纹的形成受阻。研究结果为了解鱼类黑斑体色形成的遗传基础与机制提供了有益的参考依据。

小麦(Triticum aestivum)叶锈菌(Puccinia triticina)可分泌各种特殊效应蛋白,后者侵入宿主细胞发挥毒性作用,最终使植物的防御反应遭到破坏。解析小麦叶锈菌的致病机理对于开发病害防控技术与策略具有重要的指导意义。本课题组在前期工作中,利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)诱变小麦叶锈菌生理小种PHNT,成功获得抗叶锈基因Lr19的毒性突变菌株,并完成了突变菌株和野生型菌株的转录组测序。本研究基于测序结果,利用Signal P、TMHMM、Big-PI Predictor、Target P及Effector P等在线预测软件,从小麦叶锈菌10 870个蛋白序列中筛选出301个候选效应蛋白;信号肽长度主要为19~23 aa,其中出现频率最高的氨基酸为亮氨酸和丙氨酸;亚细胞定位预测结果显示,候选效应蛋白主要定位在植物细胞外;MEME预测分析获得3个新的基序(motif)。为明确效应基因在叶锈菌侵染小麦不同时间进程的表达模式,从301个候选效应蛋白中随机选择7个富含半胱氨酸、甘氨酸或丝氨酸的候选效应蛋白,利用qRT-PCR技术进行基因表达分析,结果显示,7个基因在叶锈菌侵染前期上调表达,可能在叶锈菌侵染小麦的过程中发挥作用。为了验证候选效应蛋白的毒性功能,利用Gateway定向克隆技术将7个基因分别连接到带有GFP标签的终载体pEarleyGate103上,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)瞬时转化技术验证候选效应蛋白的毒性功能。结果表明,PTTG_27401可抑制BCL2-associated X (BAX)诱导的细胞坏死,具有潜在的毒性功能。本研究为进一步鉴定小麦叶锈菌PHNT效应蛋白及解析病原菌致病机制提供基础资料。

玉米(Zea mays)是我国主要粮饲作物,容重是评价玉米品质等级的指标。随着耐密植玉米品种的选育和推广逐渐增多,种植密度对玉米品质的影响受到育种者的关注。本研究以248份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,在多环境不同种植密度下对容重性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS),利用分布于全基因组的83 057个SNP标记,探究种植密度对容重性状影响,挖掘容重相关位点和控制容重的候选基因。结果发现种植密度对容重性状影响显著,'XF134'、'4676A'、'811A'、'吉4112'等自交系受密度影响较小可以保持较高的容重,适合在密植环境下种植。本研究共检测到14个显著SNP位点,分别位于1、3、4、5、6、7和10号染色体上,单个位点表型贡献率(phenotypic variance explained, PVE)为1.84%~30.91%。该群体的衰减距离为120 kb,在此范围搜索显著SNP位点上下游共发现72个候选基因,可归类到7类生物过程,8类细胞组成,6类分子功能。推测得到7个可能与籽粒容重相关的候选基因GRMZM2G079263、GRMZM2G079617、GRMZM2G403609、GRMZM2G180659、GRMZM2G160840、GRMZM2G104254、GRMZM2G057281,这些基因可能参与胚乳发育,光合作用以及抵抗逆境等影响容重品质的调节。本研究为后续进一步探究容重遗传原理和机制以及分子辅助选择育种提供了帮助。

镉是一种伴随工农业生产而进入环境的重金属污染物,对多种生物具有较强的毒性。液泡区隔化是植物应对镉胁迫的重要机制之一。液泡膜质子焦磷酸酶(vacuolar H⁺-pyrophosphatase, V-H⁺-PPase)是一种存在于液泡膜上的质子泵,在无机离子的跨膜运输中发挥重要作用。本研究在前期苎麻(Boehmeria nivea)镉胁迫转录组分析的基础上,采用cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)技术从苎麻中克隆到一个V-H⁺-PPase基因BnVP1 (GenBank No. MW029619)。BnVP1基因的ORF长度为2 292 bp,编码763个氨基酸。BnVP1蛋白为跨膜蛋白,包含15个跨膜区,属于H_PPase超家族,与碧桃(Prunus persica) PpVP1 (XP_007208066.1)、苹果(Malus domestica) MdVP1 (XP_008359855.1)、可可(Theobroma cacao) TcVP1 (XP_017977384.1)、陆地棉(Gossypium raimondii) GrVP1 (XP_012476518.1)等Ⅰ型V-H⁺-PPase基因编码蛋白的氨基酸序列相似性较高,介于90.04%~92.27%之间。BnVP1启动子中含有若干与非生物逆境相关的诱导元件。qRT-PCR分析表明,BnVP1的表达不存在组织特异性。在镉胁迫下,苎麻根部与叶片中的BnVP1的表达量迅速增加达到最大值,显著受镉胁迫诱导。本研究丰富了苎麻耐镉分子机制的研究内容,为BnVP1基因的耐镉机制研究提供了参考。

茉莉酸类化合物在植物响应生物胁迫反应中起着调控全局的关键作用,而JAZ (jasmonate ZIM-domain)则是茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号途径的关键调控因子。本研究首先通过生物信息学分析在木豆(Cajanus cajan)全基因组中鉴定出24个JAZ基因家族成员,并进行了系统发育分析、基因染色体定位、蛋白质保守结构域分析,同时根据前期转录组数据分析了JAZs在根和叶片中的表达模式,最后利用反转录PCR (reverse transcription-PCR, RT-PCR)技术检测木豆叶片内JAZs对致病真菌Cc1-1侵染的响应模式。结果显示,JAZ家族成员的氨基酸残基数为129~376个,等电点为5.94~9.37;通过MEGA软件可聚类为5个亚家族;24个基因不均匀分布于6条染色体上;亚细胞定位预测表明,CcJAZ12和CcJAZ18定位于叶绿体,CcJAZ19定位于细胞骨架,其余21个JAZs均定位于细胞核。启动子顺式作用元件预测结果显示,JAZ家族部分成员的启动子上具有JA响应元件,同时存在大量光响应元件及少量脱落酸、水杨酸等其他激素调控元件。转录组数据分析发现,24个木豆JAZs在根部中的表达量普遍高于叶片,其中CcJAZ19表达量最高,可能在叶片抵御生物胁迫中发挥重要作用。致病真菌Cc1-1侵染木豆叶片后,随着侵染时间延长,叶片内JAZs基因表达量普遍呈现逐渐升高的趋势,CcJAZ8、CcJAZ19、CcJAZ23显著上调表达,CcJAZ19在Cc1-1侵染6 h上调表达至2.5倍(P<0.05),可能参与JA信号途径介导的真菌防御反应。本研究为深入开展JA信号分子调控机制的研究提供基础资料。

桂花(Osmanthus fragrans)是我国传统名花,其花芽分化进程受环境低温的影响。植物中特有的转录因子TCP (teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell)参与调节植物细胞、器官和组织形成等生理过程,在花芽发育过程中具有重要作用。本研究基于桂花'堰虹桂'转录组数据,克隆得到12个OfTCPs基因的cDNA序列,其中7个OfTCPs基因序列具有完整的开放阅读框(open reading frames, ORF),长度在 807~1 365 bp,编码蛋白长度为268~454个氨基酸;分子量28.24~49.49 kD,等电点在6.57~9.08之间。蛋白结构域分析表明OfTCP均含有保守的碱性区-螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)结构域;系统进化树分析显示,12个OfTCPs蛋白可以分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,同一亚组的蛋白含有相似的保守元件。qRT-PCR分析发现,在不同温度处理下(19和25 ℃) OfTCP5、OfTCP9和OfTCP12可能是响应低温促进花芽分化的关键基因,但OfTCP9对低温的响应较为迟缓且主要在花芽分化后期起作用;转录激活活性分析表明OfTCP5和OfTCP12不具有转录激活活性。本研究可为进一步探讨TCP转录因子响应环境温度变化调控桂花花芽分化的分子机制提供理论基础。

本课题组前期通过转录组测序发现,中国荷斯坦母牛(Bos taurus)干奶期肝脏组织中类胰岛素生长因子Ⅰ型(insulin-like growth factor Ⅰ, IGF1)受体基因(IGF1 receptor, IGF1R)表达量显著高于泌乳初期和高峰期。IGF1R是一种受体酪氨酸激酶,在IGF的信号传导中起着至关重要的作用。为验证IGF1R基因是否对产奶性状具有显著遗传效应,本研究利用40头荷斯坦公牛的混池基因组DNA,采用PCR产物直接测序法扫描IGF1R基因的全部编码区以及上下游调控区各2 000 bp区段以鉴定潜在多态位点,在947头中国荷斯坦母牛实验群体中,对鉴定到的SNP位点通过靶向测序基因型分型方法测定基因型,采用动物模型与5个产奶性状进行关联分析。结果共检测到7个SNP位点,1个位于外显子、5个位于内含子区、1个位于3'调控区;单标记关联分析结果表明：6个SNP位点与产奶量、乳脂量、乳蛋白量和乳蛋白率性状显著关联(P=0.0146~<0.0001);显性效应、等位基因替代效应达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01);SNP位点间连锁不平衡程度(linkage disequilibrium, LD)计算结果显示：7个多态性位点存在连锁(r²=0.85~0.99),可划分为3个单倍型块;单倍型关联分析结果显示：单倍型块1与5个产奶性状均未达到显著关联(P>0.05),单倍型块2和3与产奶量、乳脂量和乳蛋白量性状呈现极显著关联(P=0.0003~<0.0001),单倍型1和单倍型2为优势单倍型,可分别提高产奶量、乳脂量和乳蛋白量。由此,IGF1R基因对中国荷斯坦牛产奶性状产奶量、乳脂量和乳蛋白量性状遗传效应显著,可望向奶牛基因组选择提供分子标记。

乳腺癌相关蛋白2 (breast carcinoma amplified sequence 2, BCAS2)能够参与多种细胞的DNA损伤反应、蛋白质稳定性改变及pre-mRNA剪接等过程。有关BCAS2在小鼠(Mus musculus)生殖细胞形成、早期胚胎发育、卵巢颗粒细胞中的作用研究较多,然而该基因是否参与调控家畜卵泡中颗粒细胞的增殖或凋亡仍未见报道。本研究向体外培养的猪(Sus scrofa)颗粒细胞中添加促卵泡素(follicle stimulating hormone, FSH),观察是否影响BCAS2的表达;采用RNAi技术敲低BCAS2,检测细胞凋亡情况及相关基因的表达水平。结果显示,100 ng/mL FSH处理24 h 后BCAS2 mRNA和蛋白表达均显著升高(P<0.05)。BCAS2敲低后颗粒细胞凋亡率显著增加(P<0.05),抗凋亡因子B淋巴细胞瘤2蛋白基因(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)表达量显著降低(P<0.05),增殖细胞核抗原基因(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)表达量极显著降低(P<0.01),Bcl-2相关X蛋白基因(Bcl-2 associated X protein, Bax)表达水平显著增高(P<0.05)。同时微管蛋白β基因(tubulin β, TUBB)、TUBA1A和雌激素受体2基因(estrogen receptor 2, ESR2)表达量极显著降低(P<0.01),ESR1表达量显著降低(P<0.05),肿瘤蛋白53基因(tumor protein p53, p53)表达量显著升高。表明BCAS2基因敲低能够引起猪颗粒细胞凋亡,其调控机制可能涉及pre-mRNA剪接、雌激素受体(estrogen receptor, ER)转录调控或p53通路。本研究为进一步揭示家畜卵泡发育潜在的调控机制提供理论依据。

色氨酸是断奶仔猪(Sus scrofa)的第二或第三限制性氨基酸,在调控采食、生长、免疫及肠道发育等方面发挥重要作用。本研究降低了日粮的粗蛋白含量,设置了4个不同的色氨酸含量,旨在研究饲粮色氨酸水平对断奶仔猪血清生化指标、不同组织吲哚-2,3双加氧酶(indole-2, 3 dioxygenase, IDO)和小肠紧密连接蛋白基因表达的影响。实验采用单因子实验设计,选用初始体重为(6.5±0.2) kg的三元(杜×长×大)健康断奶仔猪240头,随机分为4个处理,每个处理6个重复,每个重复10头猪,实验期28 d。饲粮中色氨酸与赖氨酸的比例分别为0.15、0.18、0.21和0.24,其余营养素含量相同。利用生化测定仪检测仔猪血清生化指标,利用qRT-PCR检测肾、脾、胃和小肠IDO的基因表达量以及小肠闭锁蛋白(occludin)和闭合小环蛋白-1 (zona occludens-1, ZO-1)的基因表达量。结果表明,与色氨酸与赖氨酸比例为0.15组相比,提高比例至0.18、0.21或者0.24时,断奶仔猪的肾脏、脾脏、胃和回肠的IDO表达量均显著降低(P<0.05),而0.24组空肠IDO表达量显著提高(P<0.05)。饲粮中色氨酸与赖氨酸比例由0.15提高至0.18、0.21和0.24时,断奶仔猪十二指肠和回肠occludin和ZO-1的基因表达量均显著降低(P<0.05),0.18和0.24组空肠ZO-1表达量显著降低(P<0.05),0.21组的仔猪空肠occludin表达量显著升高(P<0.05)。饲粮中色氨酸与赖氨酸比例由0.15提高至0.24时,也可以降低断奶仔猪血清尿素氮水平(P<0.05)。本研究发现,调控饲粮色氨酸与赖氨酸的比例由0.15至0.18时,可以调控机体组织IDO和小肠紧密连接蛋白的mRNA丰度,同时影响机体的氮代谢状态。综合以上指标考虑,断奶仔猪饲粮适宜的色氨酸与赖氨酸比值为0.18。本研究结果为色氨酸在断奶仔猪日粮的合理应用提供了一定的理论依据。

QKI (quaking)是RNA结合蛋白家族的成员之一,参与调控细胞增殖、分化与凋亡等过程。为了探究QKI家族基因在山羊(Capra hircus)肌肉发育中的生物学功能,本研究以简州大耳羊为研究对象,采用TA克隆技术获得山羊QKI家族基因的编码区序列,并进行生物信息学分析;利用qRT-PCR和Western blot检测QKI家族基因在出生后3 d不同组织(大脑, 心脏, 肝脏, 脾脏, 肺脏, 肾脏, 背最长肌, 半膜肌, 半腱肌, 腓肠肌, 腰大肌和内收肌)和不同发育阶段(胚胎期90 d, 105 d, 135 d和出生后3 d, 150 d)半膜肌中的表达,及其在山羊骨骼肌卫星细胞(skeletal muscle satellite cells, SMSCs)增殖分化过程中的表达。结果发现,山羊QKI-5 (GenBank No. MW651981)、QKI-6 (GenBank No. MW651982)和QKI-7 (GenBank No. MW651983)的完整编码区分别为1 026、978和960 bp,依次编码341、325和319个氨基酸;核苷酸序列比对发现,QKI-5、QKI-6和QKI-7在物种间高度保守,且与绵羊(Ovis aries)和牛(Bos taurus)的亲缘关系最近;山羊QKI-5、QKI-6和QKI-7蛋白二级和三级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,存在1个共同的保守功能结构域—KH (K homology)结构域。qRT-PCR结果表明,QKI-5、QKI-6和QKI-7基因在山羊骨骼肌组织中的表达显著高于其他组织(P<0.05);在不同发育阶段的半膜肌中,QKI-5、QKI-6和QKI-7呈现先升后降的表达趋势,出生3 d表达量最高(P<0.05)。Western blot结果显示,QKI-5蛋白仅在山羊骨骼肌组织中检测到表达,且主要在出生后表达。此外,QKI-5、QKI-6和QKI-7基因在山羊SMSCs增殖分化过程中均呈现持续上升的表达趋势,分化7 d达到峰值(P<0.05)。本研究克隆获得了山羊QKI-5、QKI-6和QKI-7基因的编码区全序列,初步揭示了QKI-5、QKI-6和QKI-7基因在山羊骨骼肌组织中的高表达,以及在山羊SMSCs增殖分化过程中持续上升的表达规律,表明QKI家族基因可能在山羊骨骼肌发育过程中发挥重要作用。本研究为后续开展QKI调控山羊肌肉发育的分子机理提供了基础资料。

禽类精子低温保存在人工授精、育种选择和疾病预防等领域具有巨大的应用潜力。尽管冷冻保存条件在许多方面都得到了优化,但精子的受精能力在冷冻后与鲜精相比仍然有所下降。本研究旨在探讨鸡(Gallus)新鲜精液和解冻后精液(冻精)中精子的基因表达差异,采用Affymetrix鸡全基因组表达谱芯片检测鸡鲜精和冻精中精子的基因表达水平,筛选与鸡精液冷冻损伤相关的信号通路和候选基因,并用qRT-PCR技术验证部分差异表达基因。结果表明,两组共有687个显著差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)(|Log₂(FC)|>1; q-value<0.05),其中鲜精组有615个基因显著上调,72个基因显著下调。基因本体(Gene Ontology, GO)分析显示,在所有显著差异表达的基因中,有196个DEGs涉及丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路、ATP的激活和细胞周期循环等生物学过程。KEGG信号通路分析发现,DEGs在物质和能量的新陈代谢、细胞信号传导、细胞增值与凋亡等途径上显著富集(P<0.01)。挑选冷诱导RNA结合蛋白(cold-inducible RNA-binding protein, CIRBP)、90 kD热休克蛋白(90 kD heat shock protein, HSP90)、HSP70和Ras同源家族成员A (Ras homolog family member A, RHOA) 4个DEGs利用qRT-PCR对芯片结果进行验证,二者结果相吻合。由此可见,MAPK通路和细胞周期调控等通路及CIRBP、HSP90、HSP70和RHOA等基因可能是导致精液冷冻前后精子活率出现显著差异的重要调控通路和候选基因。该研究将为了解鸡精子冷冻损伤的潜在分子机制以及如何提高冻精的受精能力提供了理论参考。

蛋用性状是鸭(Anas platyrhynchos)育种工作者长期关注的重要经济性状之一,筛选与蛋用性状相关的遗传标记对于鸭分子辅助育种具有重要意义。为探究视黄醇结合蛋白4 (retinol-binding protein 4, RBP4)基因多态性与鸭蛋用性状的关系及其分子标记,本研究以农华白鸭(Nonghua White duck)为研究对象,利用PCR与直接测序相结合的方法对RBP4基因外显子1~6及内含子1~3区域的SNP突变位点进行检测,并分析其与产蛋性能和蛋品质性状的关联性。结果显示：农华白鸭RBP4基因内含子1上第266个核苷酸位点发生了SNP突变(intron 1, g.266T>G),检测群体中存在TT、TG和GG 3种基因型,其中T为优势等位基因;群体遗传学分析表明：该位点杂合度(heterozygosity, He)、纯合度(homozygosity, Ho)、有效等位基因数(effective number of alleles, Ne)和多态信息含量(polymorphic information content, PIC)分别为0.408 7、0.407 9、1.697 7和0.277,呈中度多态(0.25<P<0.50);χ²检验结果显示：该位点不处于Hardy-Weinberg平衡状态(P<0.05);关联性分析表明：g.266T>G位点基因型与蛋白高度极显著相关(P<0.01),TT基因型蛋白高度极显著高于TG和GG基因型(P<0.01);且该突变位点可能对产蛋数、蛋壳强度和蛋重有一定影响,GG基因型个体产蛋数和蛋壳强度高于TG和TT基因型,但其蛋重低于TG和TT基因型。综上,RBP4基因内含子1上g.266T>G SNP突变位点对农华白鸭蛋品质性状有显著影响,可作为鸭蛋用性状选择的候选分子标记,这为农华白鸭的分子标记辅助育种提供了理论基础。

联会复合体3 (synaptonemal complex 3, SCP3)和DNA减数分裂重组酶1 (DNA meiotic recombinase 1, DMC1)是减数分裂过程中的关键因子,南方鲇(Silurus meridionalis)中未见相关报道。本研究利用PCR、荧光免疫组化和Western blot技术,对scp3和dmc1进行克隆、亚细胞定位及组织表达分析,通过GST pull-down实验验证体外相互作用。结果显示,南方鲇scp3 (GenBank No. MW075231)和dmc1 (GenBank No. MF770581)的CDS为723和1 029 bp,分别编码240和342个氨基酸;同源性分析表明,南方鲇SCP3和DMC1与黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco)的同源性分别高达89.17%和97%;系统进化分析中,南方鲇SCP3和DMC1与其他鱼类聚成一支,然后与四足类聚成一支;反转录PCR (reverse transcription-PCR, RT-PCR)结果显示,在南方鲇的9个组织中,scp3和dmc1仅在卵巢中表达;qRT-PCR结果显示,scp3和dmc1在55 dah (days after hatching)卵巢中的表达量最高,显著高于30和90 dah的表达量;荧光免疫组化的结果显示,SCP3在南方鲇卵母细胞的细胞核和细胞质中有较强的阳性信号,DMC1在卵母细胞的细胞核中有较强的阳性信号;GST pull-down结果显示,SCP3和DMC1存在体外相互作用。本研究结果为深入探讨南方鲇减数分裂过程中SCP3和DMC1作用机制提供基础资料,为人工繁殖南方鲇获得高质量卵子提供参考依据。

热休克蛋白(heat shock protein, HSPs)是一类在不同生命形式间高度保守的蛋白质,参与蛋白质的折叠、生物基质的稳定、大分子装配、多肽的降解及转录调控等。为研究达氏鲟(Acipenser dabryanus)热休克蛋白70-4 (HSP70-4)基因组织差异表达谱及其在饥饿和细菌侵染状态下的表达变化,本研究通过达氏鲟全长转录组测序数据库,获得HSP70-4基因序列,其cDNA全长为4 029 bp,ORF为2 550 bp (GenBank No. MZ285757),编码849个氨基酸。其中5' UTR为234 bp,3' UTR为1 245 bp。系统发育树显示,达氏鲟HSP70-4与小体鲟(A. ruthenu) HSP70-4聚在一支,置信度为100%。组织分布结果表明,达氏鲟肝脏、性腺、肌肉、脑、眼睛、皮肤、头肾、心脏、肠、脾脏和鳃11个组织中均有HSP70-4表达,其中,眼睛中的表达量最高,其次为脑和肌肉,肝脏、头肾、皮肤和肠道中的表达量较低。在饥饿胁迫下,达氏鲟HSP70-4 mRNA出现了上调表达,饥饿14 d后,肠道及肌肉中HSP70-4基因均出现显著上调表达;感染迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)(1×10⁷ CFU/mL) 12 h后,皮肤、脾脏和头肾中的HSP70-4与对照组相比显著上调表达(P<0.05);24 h后,鳃组织中的表达量开始显著上调(P<0.05)。研究结果表明达氏鲟HSP70-4参与了机体对抗饥饿及致病菌侵染的生物学过程,为进一步研究达氏鲟HSP70-4基因的诱导差异表达机制以及抗逆机理提供理论依据。

谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)是广泛存在于生物体中与氮代谢相关的酶,而低等生物的GDH基因常被用于改良作物的氮同化效率。为了发掘优质GDH基因用于作物的遗传改良,本研究从禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)中克隆了FgGDH基因,然后原核表达和纯化FgGDH,并在体外酶促反应体系中测定其酶促动力学特性。结果显示,FgGDH催化氨化反应的酶活性显著大于去氨化反应的酶活性,说明FgGDH更倾向于催化NH₄⁺和α-酮戊二酸(α-ketoglutaric acid, 2-OG)合成谷氨酸,促进NH₄⁺的同化。此外,FgGDH对NH₄⁺和2-OG的Km值分别为(3.71±0.21) mmol/L和(6.44±0.32) mmol/L,均显著低于水稻OsGDH4的相应Km值,说明FgGDH对NH₄⁺和2-OG的亲和力显著高于水稻内源GDH,具有较高的氨同化效率。本研究为后续利用FgGDH基因用于水稻等作物氮同化效率的遗传改良提供了理论基础。

一般分泌信号通路(general secreation pathway, Sec)是调控蛋白质运输和分泌的重要途径,广泛存在于各类型细胞之中。Sec受胞内ATP合酶的刺激活化,进而促进酶蛋白的跨膜转运,可提高反刍动物胰腺消化酶的分泌。本文以信号网络为核心,综述了Sec途径调控蛋白质转运机理以及营养素氨基酸对哺乳动物胰腺腺泡细胞蛋白质分泌调控的机制,为揭示细胞分泌蛋白的调控原理及利用营养手段改善反刍动物的胰腺消化酶的分泌能力提供理论基础。

羊肉具有胆固醇含量低、营养价值高、味道鲜美多汁等优良特点,但是因其有膻味,使部分消费者的接受程度降低。羊肉风味前体物质在烹饪加热过程中发生美拉德反应、脂质反应以及硫胺素热降解等呈味反应形成羊肉风味。本文综述了形成羊肉风味的风味前体物质、风味物质的产生途径、挥发性风味化合物,风味前体物质的研究技术,以及营养因素和遗传因素对羊肉风味的影响,为羊肉风味的研究提供一定理论依据。

单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)是重要的人兽共患食源性胞内寄生菌,孕妇、儿童、老年人等免疫力低下者为易感人群,严重时可导致死亡。单增李斯特菌由于其独特的胞内感染特性可作为载体携带肿瘤相关抗原,感染机体后能刺激免疫系统产生强烈的细胞免疫反应,从而识别并清除肿瘤,越来越多研究证实李斯特菌有望成为肿瘤免疫治疗的理想工具。目前已经利用减毒单增李斯特菌作为载体开发了针对多种恶性肿瘤的疫苗,如宫颈癌疫苗、犬骨肉瘤疫苗,在临床试验中也表明了李斯特菌疫苗的有效性。本文对李斯特菌在肿瘤免疫治疗中的研究及临床试验进展进行了系统综述,有助于读者了解目前肿瘤治疗疫苗研究领域的最新技术和发展前景,为有效开发针对肿瘤防治的新策略和新技术提供了参考。

淀粉作为马铃薯(Solanum tuberosum)重要的品质性状之一,与其相关的连锁分子标记的开发应用可促进高淀粉马铃薯新品种的选育。本研究以四倍体高淀粉马铃薯野生种(S. demissum) 'YSP-4' (母本)和低淀粉栽培品系'MIN-021' (父本)及其杂交产生的108个F₁群体单株和240个F₂分离群体单株为材料,根据前期的特异位点扩增片段测序(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)结合混合分组分析法(bulked segregant analysis, BSA)分析结果,挖掘出1个与淀粉含量性状相关的候选区间,在此区段开发了与淀粉含量性状相关的2个SSR标记,分别为chr2-SSR14和chr2-SSR22,并利用F₂分离群体进行验证。结果表明,chr2-SSR14和chr2-SSR22在F₂分离群体中标记检测结果与表型鉴定的符合程度分别达89.3%和92.9%,利用SPSS软件对F₂群体分子标记统计结果与其对应的淀粉含量进行相关性分析,其相关系数(r)分别为0.68和0.769,均在0.01水平下极显著相关(P<0.01),表明chr2-SSR14 和chr2-SSR22可用于马铃薯高淀粉含量性状的辅助选择。本研究开发的chr2-SSR14和chr2-SSR22标记可进一步用于马铃薯高淀粉含量性状的分子标记辅助选择,对四倍体马铃薯高淀粉品种的选育具有重要意义。

转基因耐除草剂大豆(Glycine max) ZH10-6是由中国农业科学院作物科学研究所研究的转草甘膦降解基因(glyphosate acetyltransferase, GAT)和草甘膦抗性基因(pseudomonas fluorescens G2 strain 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase, G2-EPSPS)的耐除草剂转基因大豆新品系。为建立其分子特征转化体特异性的检测方法,本研究以插入基因GAT、G2-EPSPS和大豆基因组的边界位点为靶标,设计4组插入序列边界位点特异性引物,结合大豆内标准基因Lectin进行多重PCR (multiplex PCR, MPCR)研究。通过引物特异性测试、体系和反应程序优化、灵敏度分析、以及世代遗传稳定性应用,建立了转基因大豆ZH10-6分子特征转化体特异性多重PCR检测方法。结果表明,该方法具有良好的特异性,MPCR检测体系中5种靶标(边界A, 边界B, 边界C, 边界D, 内源基因Lectin)的最适引物终浓度(μmol/L)配比为：0.8∶0.3∶0.1∶0.2∶0.05。每种靶标的检测灵敏度可达到1%,可在3个世代间稳定遗传,适用于ZH10-6插入位点快速高效检测。本研究建立的检测方法可有效提高检测效率,降低检测成本,为转基因耐除草剂大豆ZH10-6新品种的分子特征转化体特异性鉴定提供新的检测技术,为该品种分子特征转化体的生物安全评价及知识产权保护和市场行政监管提供技术支撑。