长穗偃麦草EeDREB2基因的克隆与生物信息学分析

为了进一步研究EeDREB2基因的结构和功能特点并为转基因小麦挖掘有效的候选基因,应用同源克隆的方法从长穗偃麦草中克隆出EeDREB2基因,通过生物信息学的手段对EeDREB2基因进行初步的分子特征分析。结果显示,该基因全长1035 bp,编码344个氨基酸,理论上的等电点为4.85,分子量为37485.49 Da,属于亲水性蛋白,有20个磷酸化位点。亚细胞定位预测显示EeDREB2基因定位在细胞核中,表达谱分析预测表明EeDREB2在根、茎、叶、花、种子中都表达,其中叶中表达量最高。同源性分析发现,EeDREB2与TaDREB4B同源性最高。EeDREB2基因的克隆为转基因小麦的抗逆性研究提供了有效资源。     

兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因的克隆及其表达特性

克隆同色兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因DFR,分析其序列特征,了解其在不同组织部位的表达情况。采用RT-PCR和RACE技术从花中克隆DFR的全长cDNA,用生物信息学方法分析序列特征,并用半定量RT-PCR研究其在不同组织的表达。分离到DFR,该cDNA全长1267 bp,具有1个1074 bp的完整开放阅读框,编码357个氨基酸。序列分析表明,该DFR蛋白含有1个NADB_Rossmann superfamily保守结构域,1个NADP(H)结合域和1个底物特异性结合域,其与文心兰、石斛兰和大花蕙兰等的DFR同源性在75%~80%。系统进化树显示,该DFR蛋白与兰科植物的DFR蛋白亲缘关系比较近。半定量RT-PCR表明,该DFR在成熟花和营养叶中的表达量最高,在子房、苞叶、萼片和花瓣中的表达量相当,在唇瓣中的表达量次之,在蕊柱中的表达量较唇瓣中的低,在花茎中的表达量最低,在根中几乎检测不到。原核表达结果表明,该DFR在大肠杆菌中获得表达。从兜兰中克隆到花色代谢途径中的关键酶基因DFR,该基因可能参与调控花色素的合成。     

烟草NtNHX1-1基因特征分析

烟草是中国重要的经济作物之一。盐胁迫对烟草生产造成巨大危害,克隆盐胁迫响应基因,为从分子水平抵御盐胁迫提供基因资源。本研究克隆了Na+/H+反向转运蛋白基因。该基因编码的蛋白为膜蛋白,具有12个跨膜区。进化分析表明,Nt NHX1-1与番茄的Sl-NHX1遗传距离最近,相似性为95%,其次为甜辣椒的Ca-NHX2,相似性为94%。组织特性表达分析表明,NtNHX1-1基因在茎中表达最高、其次为叶、花和根。NaCl处理后NtNHX1-1基因的表达明显上调,表明该基因可能在烟草抵抗盐胁迫中发挥重要功能。通过调控NtNHX1-1基因的表达有望获得耐盐胁迫烟草新品系。     

烟草过氧化物酶基因NtPOD1的克隆及表达模式分析

为烟草过氧化物酶基因的功能及结构研究奠定理论基础,采用同源克隆的方法,从烤烟品种K326中克隆出了过氧化物酶基因Nt POD1的c DNA全长,并进行了生物信息学分析;同时,运用q RT-PCR的方法,分析了该基因的组织器官及逆境胁迫表达模式。结果显示,该基因c DNA全长981 bp,编码326个氨基酸残基,预测分子量为37.19 ku,等电点为8.89。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水性蛋白,结构域中含有4个保守的二硫键和2个保守的钙结合位点,可能定位在细胞外(包括细胞壁),属于植物血红素依赖性过氧化物酶超家族的Ⅲ类分泌氧化酶,与渐窄叶烟草POD42、美花烟草POD42、马铃薯POD42等具有很高的同源性。该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中叶中表达量最高,花中表达量最低。同时,Nt POD1的表达受高盐、干旱、低钾、ABA和H2O2诱导。结果表明,Nt POD1基因属于烟草的过氧化物酶,并可能在烟草非生物逆境胁迫响应中发挥作用。     

玉米大斑病菌StRTG2基因结构、原核表达及表达模式分析

为明确玉米大斑病菌StRTG2基因功能以及其在病菌不同发育时期的表达模式。利用酵母ScRTG2基因编码的氨基酸序列进行BlastP,在玉米大斑病菌中得到了其同源基因序列,将其命名为StRTG2;分别以玉米大斑病菌野生型01-23的全基因组DNA及cDNA为模板,对该基因进行克隆;利用生物信息学技术对该基因编码的蛋白StRtg2进行理化性质分析、结构域预测、亚细胞定位预测;利用MEGA 7.0对Rtg2进行进化关系分析;扩增目的片段的ORF序列,构建该基因原核表达载体,通过转化大肠杆菌BL21后,使用IPTG进行诱导表达;最后利用RNA-Seq数据库分析StRTG2基因在玉米大斑病菌关键生长发育时期(菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉)的表达模式。主要研究结果如下:克隆了该基因发现其长度为1 695 bp,不含有内含子;该基因编码的蛋白由564个氨基酸组成,理论等电点值(pI)是6.96,具有典型的Ppx-Gppa保守结构域,亚细胞定位预测结果显示,该蛋白在细胞各部位均有分布,分布于细胞质中的可能性最大;对该蛋白进行进化关系分析表明,玉米大斑病菌StRtg2蛋白与番茄匍柄霉菌中同源蛋白的同源性最高,其次是酿酒酵母;原核表达该基因,SDS-PAGE胶显示该蛋白的大小约为62 ku,与预期大小相符;表达模式分析发现,该基因在病菌发育的5个时期均有表达,其中芽管和侵入钉时期表达量显著降低。为进一步解析StRTG2基因的功能研究奠定基础。     

中间锦鸡儿CiWRKY2基因克隆与表达分析

通过RACE技术从中间锦鸡儿中克隆得到一个WRKY转录因子编码基因CiWRKY2,该基因g DNA为3 224 bp,含有4个内含子;cDNA长2 032 bp,开放阅读框1 725 bp,可以编码574个氨基酸,蛋白分子量大小约为63.29 kD,等电点为7.65。系统进化分析发现,CiWRKY2与豆科植物WRKY相似度最高,属于第一类WRKY蛋白。亚细胞定位显示CiWRKY2蛋白定位于细胞核。实时荧光定量结果表明CiWRKY2主要在叶、根中表达,并且该基因转录水平的表达受到干旱、盐碱、高温、低温和ABA诱导,表明CiWRKY2基因可能在植物抗逆中起到一定作用。     

甘薯扩展蛋白IbEXPA2基因克隆和表达分析

扩展蛋白(Expansin)是细胞壁的重要组成成分,参与细胞壁的舒张,与植物器官生长发育密切相关。甘薯是一种块根类作物,其块根不仅是繁殖器官,也是储能器官,因此,开展甘薯块根生长膨大机理研究具有重要意义。本研究在前期转录组学研究基础上,克隆到一个可能与块根膨大相关的扩展蛋白基因IbEXPA2,并进行生物信息学和qPCR表达分析。生物信息分析表明,IbEXPA2编码253个氨基酸,包含DPBB＿1和Pollen＿allerg＿1结构域,具有一段信号肽及23个氨基酸的跨膜结构域。该基因编码的蛋白与三裂叶薯expansin-A4蛋白(登录号:XP＿031109781.1)的同源性最高,为98.03%;时空表达分析表明该基因在甘薯品种‘西瓜红’和‘桂经薯8号’块根中表达显著高于纤维根,‘西瓜红’生长的各个时期块根中表达均显著高于茎和叶,在移栽50 d时表达量最高,为对照纤维根的8.49倍;‘桂经薯8号’生长多数时期在块根中的表达也显著高于茎和叶,在移栽35 d时表达量最高,为对照的8.11倍。推测该基因参与甘薯块根生长膨大调控。     

盾叶半夏凝集素基因的克隆及功能分析

为克隆盾叶半夏凝集素基因,并对其功能进行分析。采用RACE技术从盾叶半夏中克隆得到盾叶半夏凝集素基因的全长cDNA序列,命名为ppl。同时,构建了ppl基因的原核表达载体,并成功实现了33 k Da重组蛋白在E.coli BL21中的表达。纯化后的重组蛋白PPL用于凝血和体外抗癌试验。该基因的全长cDNA序列为1 504 bp,其中开放性阅读框(ORF)813 bp,编码270个氨基酸,具有3个甘露糖结合识别位点。PPL具有凝血活性,这种凝血活性可受甘露糖抑制。PPL对人鼻咽癌细胞(CNE)、人宫颈癌细胞(Hela)及人乳腺癌细胞(Bcap-37)的生长均具有抑制作用,其中对Hela细胞的抑制效果最好。为进一步研究PPL蛋白的功能奠定了理论基础。     

梭梭HaNAC2基因克隆、表达分析及亚细胞定位

本研究从梭梭中克隆得到1个NAC转录因子,命名为HaNAC2。同源性比对分析结果显示该基因含有典型的NAC蛋白结构域。系统发育分析结果推测该蛋白属于NAC家族第Ⅰ组的SENU5亚家族,组织特异性分析结果表明该基因在梭梭同化枝中表达量最高,荧光定量PCR结果显示该基因的表达量随干旱胁迫时间的增加而升高,推测其表达受干旱胁迫诱导。本研究克隆了该基因的启动子并进行分析,结果发现HaNAC2基因的启动子含有启动子固有元件,如TATA-box,CAAT-box等,还含有一些调控元件如MYB结合位点、组织特异性表达响应元件、光响应元件和一些其他的调控序列。通过PEG介导的原生质体转化法进行亚细胞定位分析,结果显示该蛋白定位于细胞核。本研究初步探索了HaNAC2基因的表达及定位,为进一步研究该基因在梭梭抗旱中的功能打下基础。     

烟草ERF基因NtRAP2-7的表达载体构建及表达模式分析

为了研究烟草Nt RAP2-7基因在非生物胁迫响应中的功能,采用同源克隆的方法,在烟草品种K326中克隆到1个ERF转录因子基因Nt RAP2-7。并利用生物信息学软件分析了该基因编码蛋白的理化性质、空间结构与系统进化关系。序列分析结果表明,该基因序列全长1 398 bp,共编码465个氨基酸残基,预测蛋白的分子量为51. 16 ku。该蛋白包含一个由3个β-折叠及1个α-螺旋组成的保守结构,并含有58个磷酸化位点。亚细胞定位预测表明,该蛋白主要定位于细胞核,并包含单分型的核定位信号序列。进化分析表明,Nt RAP2-7蛋白与林烟草RAP2-7蛋白序列同源性最高,为98%。运用q RT-PCR技术进行了该基因的表达模式分析,组织表达分析发现,Nt RAP2-7基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,但在根中的表达量最高。该基因的表达在低钾、高盐、干旱、ABA、H2O2处理下受到诱导和在低温处理下受到抑制,结果表明,烟草Nt RAP2-7基因参与了烟草的非生物胁迫应答反应。并利用双酶切法成功构建了p BI121-Nt RAP2-7过表达载体,为今后该基因在非生物胁迫下的功能研究奠定了基础。     

不同培养条件下长寿花叶片再生体系的构建

（河南农业职业学院植物科学系，河南中牟 451450）     

重瓣长寿花叶片组织培养及植株再生的研究

摘要:以重瓣长寿花幼嫩叶片为试材,筛选各个培养阶段的培养基配方,研究重瓣长寿花的快速繁殖技术。结果表明: 0.1％升汞灭菌4min,外植体污染率为12.5％,死亡率2.5%,效果最佳;愈伤组织诱导培养基以MS+6-BA1.0 mg／L+NAA0.1～0.3 mg／L最佳,不定芽分化和增殖的最适培养基为MS+6-BA0.5 mg／L+NAA0.1 mg／L,生根培养基用1/2MS+NAA0.5mg／L最好,试管苗移栽成活率达99％。     

Production and characterization of inter-sectional hybrids between <Emphasis Type="Italic">Kalanchoe spathulata</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">K. laxiflora</Emphasis> ( = <Emphasis Type="Italic">Bryophyllum crenatum</Emphasis>)

The genus Kalanchoe is currently divided into section Kalanchoe and section Bryophyllum, and there has been no successful report on the production of inter-sectional hybrids. Therefore, reciprocal crosses were made between Kalanchoe spathulata (sect. Kalanchoe) and K. laxiflora (sect. Bryophyllum) in order to obtain basic information on the reproductive barriers between these two sections. The seeds were aseptically germinated in vitro and the plants were grown in greenhouse till flowering. When K. spathulata was used as a maternal donor, 39 out of 80 plants showed intermediate characteristics between K. spathulata and K. laxiflora. In contrast, no plants were obtained in the reverse crosses. Hybridity of these plants was confirmed by flow cytometric analysis, chromosome numbers and RAPD analysis. Bulbil formation on the leaf margin as one of the conspicuous characteristics of K. laxiflora was not observed in the hybrids. Some of the hybrid lines showed some pollen fertility, but failed to yield viable seeds by self-pollination or backcross-pollination. Successful production of the inter-sectional hybrid between the two species suggests that they are not so distantly related as considered previously.     

Touchdown PCR扩增多样性小鼠Fab抗体基因

为了扩增多样性Fab抗体基因产物,保证噬菌体抗体库的足够库容。分离C57BL/6鼠的脾脏,并制备脾细胞悬液,提取其总RNA,逆转录为cDNA,利用普通PCR和Touch down(TD)PCR扩增鼠Fab基因产物,通过琼脂糖凝胶电泳验证PCR产物,比较分析2种方法的扩增效果。结果显示:轻链和重链Fd基因的PCR产物大小约为680bp,与理论值相符。电泳结果显示,TD-PCR获得8个重链Fd基因和6个轻链基因条带,普通PCR获得7个重链Fd基因和5个轻链基因条带。在普通PCR产物中,轻链基因引物VkB未能扩增出相应基因,而TD-PCR扩增出该基因。TD-PCR扩增出引物ⅢA和ⅢC的对应基因,而普通PCR却未见对应结果,普通PCR扩增出ⅢB引物的对应基因,TD-PCR未见对应结果。比较分析认为,TD-PCR可以增加抗体基因多样性,有潜力成为保证噬菌体Fab抗体库库容的途径,为Fab抗体基因的扩增及相关研究提供实验参考。     

羊环形泰勒虫单管套式PCR检测方法的建立及初步应用

为了建立羊环形泰勒虫单管套式PCR检测方法并初步应用于临床检测。根据GenBank上发表的环形泰勒虫Tams1基因序列,设计内、外2对特异性引物,进行单管套式PCR检测方法研究,并进行了特异性、敏感性试验及临床应用试验。结果表明：该检测方法能够扩增的基因片段大小为476 bp,与GenBank收录的相关序列同源性高达93%~98%,而与附红细胞体、新孢子虫、艾美耳球、弓形虫RH株相关病原基因组均无交叉反应,能够检测出DNA的最小量为12 fg。并对57份临床样品进行了检测,检测阳性率为40.4%,高于常规PCR和血涂片镜检测,表明该检测方法具有较高的敏感性,可用于羊环形泰勒虫感染的早期诊断,有较好的临床应用价值。     

Single nucleotide polymorphism genotyping of the barley waxy gene by polymerase chain reaction with confronting two-pair primers

A high‐throughput single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping procedure was developed to select amylose‐free barley mutants whose waxy genes had a C‐ to T‐base substitution in exon 5, which converted Gln‐89 of the wild‐type gene into a termination codon. An F₂ population carrying an amylose‐free waxy gene was checked for segregation. Polymerase chain reaction with confronting two‐pair primers (PCR‐CTPP) produced allele‐specific PCR products that have different sizes and are inherited in a co‐dominant manner. Two alleles of the barley waxy gene with SNP were correctly identified in parental strains using the PCR‐CTPP procedure. Segregation of the SNP as detected by PCR‐CTPP in an F₂ population fitted the expected 1:2:1 ratio. The PCR‐CTPP procedure can provide a time saving and cost‐effective alternative to derived cleaved amplified polymorphic sequence in marker‐assisted selection.     

通过基因枪和农杆菌介导用BADH基因转化小麦

土壤盐碱是一种严重障碍作物生产的环境因子,甜菜碱醛脱氢酶BADH基因是一种重要的可赋予植物渗透调节抗性的基因。本研究用基因枪法及农杆菌介导法向小麦幼胚和成熟胚愈伤组织导入了BADH基因。用PDS-1000／HE基因枪轰击2933块幼胚愈伤组织,分化出了45株再生植株,分化率为1．53％。PCR分析表明,其中的5株为BADH基因转化植株。用PPT涂抹其叶片,进一步证实了PCR的结果。以小麦成熟胚愈伤组织为受体,用农杆菌介导转化1968块愈伤,仅再生出了5株绿苗,PCR检测结果均为阴性。但对其转化愈伤组织的PCR检测表明,外源基因已在受体细胞中实现了整合。以幼胚愈伤组织为受体,用农杆菌介导转化2933块愈伤,共再生出了21株绿苗。对其进行PCR检测,仅有5株为BADH基因转化植株。转化处理过的幼胚愈伤组织的绿苗再生率（0．72％）高于成熟胚愈伤（0．25％）。与对照相比,所有的转化植株均能够在0．5％NaCl（w／w）条件下正常生长,表明外源BADH基因已经整合并表达。     

传染性喉气管炎病毒河南株ILTV-CG GX基因的克隆与序列分析

根据GenBank中收录的鸡传染性喉气管炎病毒(ILTV)GX基因核苷酸序列,设计并合成了1对引物,应用PCR技术扩增ILTV河南株(ILTV-CG)GX基因。将ILTV-CG接种10日龄鸡胚,提取ILTV基因组DNA进行PCR扩增。将回收的PCR产物与pGEM-T Easy载体进行连接,转化JM109感受态细胞,经蓝白斑筛选,对菌液PCR和酶切鉴定为阳性的菌株进行测序。测序结果表明,所克隆的GX基因全长为950 bp,含有一个开放阅读框,编码299个氨基酸的多肽。推导的氨基酸有4个潜在的N-糖基化位点,有11个与二硫键形成有关的半胱氨酸。序列分析表明,克隆的ILTV-CGGX基因与GenBank中发表的ILTV-SA2株GX基因核苷酸同源性为97.2%,变异点为第124位插入1个碱基G,第136位又插入2个碱基C,从而引起该毒株GX基因推导的氨基酸序列在第33位插入1个亮氨酸,还存在多处氨基酸发生变化,氨基酸同源性为95.3%。GX基因的成功克隆为构建ILTVGX基因缺失的病毒活载体奠定基础。     

植物基因启动子的克隆方法及其应用

植物基因的表达调控已成为分子生物学研究热点,启动子是基因表达调控的重要顺式元件,启动子的克隆对于研究基因表达调控、构建基因工程载体、表达目的蛋白有着重要的意义。启动子克隆的方法很多,从常用的启动子陷阱技术筛选启动子到PCR方法的应用,此后相继问世的一些基于PCR的克隆启动子技术,如载体锚定PCR、反向PCR、接头PCR、交错热不对称PCR等,为克隆启动子提供了更可靠,更合理的方法。本文着重介绍了几种植物基因启动子的克隆方法,分析了它们的优缺点,并展望了今后的研究前景。     

LAMP检测无乳链球菌方法的建立及应用

以无乳链球菌纤连蛋白fbs基因为主要研究对象,采取环介导等温扩增技术(Loop-Mediated Isothermal Amplification,LAMP),针对fbs基因的6个区域设计4条特异性引物,利用一种链置换DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)在63℃保温1 h,通过荧光显色即可完成对无乳链球菌的检测工作.结果显示,LAMP方法能够特异性检测fbs基因,其检测灵敏度是常规PCR方法的100倍,并与实时荧光定量PCR方法相当.所建立的针对无乳链球菌fbs基因的LAMP检测方法具有高度的特异性及稳定性,结果可靠,非常适合无乳链球菌的快速检测.