水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料，提取线粒体DNA，用限制性内切酶完全酶解，以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针，进行分子杂交，将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上，并且以pBR322为载体，克隆了这一片段，另外，在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中，不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带，分别是3.5kb和2.9kb，而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带，因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝，而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

油菜叶绿体基因组雄性不育特异DNA片段的定位

实验选用油菜湘矮不育系及同核保持系叶绿体DNA为材料,用4种限制性内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ、PstⅠ和SmaⅠ完全酶解。在EcoRⅠ酶解的保持系ctDNA图式中,观察到唯一的差异片段E3.2kb。将此片段连接于载体pUC9进行克隆,经克隆杂交及电泳分析鉴定,获得重组子。以rRNA基因为探针,与EcoRⅠ酶解的保持系ctDNA杂交,其中一条阳性带显示在差异片段E3.2。进一步以E3.2片段为探针,与经过限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、salⅠ、BgⅢ、HindⅢ和PstⅠ酶解后的rRNA基因反杂交。根据rRNA基因图谱,这一与不育性有关的E3.2kb片段被定位于距16S rRNA基因5'端+2.0至+5.4kb的前导序列中。此结果表明,这段可能与花粉育性形成有关的片段定位于叶绿体基因组反向重复区。     

细胞质雄性不育高粱叶绿体 ndh D 基因的序列变异

片段SAAU－02 700特异地扩增自7种具可育细胞质的高粱材料的总DNA,含有叶绿体psa C(88bp)和ndh D(192bp)基因的部分序列。该片段与Eco Ri HindⅢ酶切的总DNA,线粒体DNA和叶绿体DNA杂交,在总DNA中获得了0.74kb的杂交带,而在叶绿体中获得0.74kb和0．45kb两条杂交带。与线粒体DNA无杂交;与经Hae Ⅲ酶切的总DNA杂交,在不育系中获得4．9kb的杂交带,而保持系的杂交带为4．45kb。参考GenBank中高粱的近缘物种玉米叶绿体基因组的序列,构建了ndh D基因区的酶切位点图谱,借此分析得出高粱不育系的叶绿体ndh D基因序列已发生改变。这种变异与高粱细胞质雄性不育反生的关系正在探讨中。     

水稻细胞质雄性不育系和保持系的线粒体COⅠ、COⅡ基因组织结构差异的分析

我们研究了水稻珍汕97不育系和保持系的线粒体DNA的PstⅠ、HindⅢ、BamHⅠ酶切电泳带型,发现了不育系和保持系的线粒体DNA分子结构的显著不同,而不育系和保持系的叶绿体DNA的HindⅢ酶切片段没有差异。以线粒体的细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ、Ⅱ(COⅠ、COⅡ)基因为探针,与珍汕97不育系、保持系的叶绿体、线粒体DNA酶切片段进行分子杂交,证明叶绿体DNA没有COⅠ、COⅡ基因的同源顺序,发现不育系和保持系COⅠ、COⅡ基因有组织结构上的差异,但不能确证这些差异是否与细胞质雄性不育有关。     

水稻线粒体DNA酶切带型研究

水稻IR36线粒体DNA经6种限制酶酶切,用脉冲电泳和长距离琼脂糖凝胶电泳分离酶切片段,获得高分辨率的清晰带型。每组酶切片段加和测得水稻IR36线粒体基因组大小分别为227kb(HindⅢ)、253kb(EcoRⅠ)、253kb(XhoⅠ)、294kb(BamHⅠ)、239kb(SalⅠ)和283kb(xbal)采用9个来自水稻和玉米线粒体基因组的基因探针与酶切条带杂交发现,水稻线粒体基因组含有包括编码基因在内的重复顺序。     

油菜细胞质雄性不育系叶绿体DNA特异片段的分子克隆

采用高离子浓度缓冲液法分别提取油菜不育系及保持系的叶绿体DNA。经Sepharcse 4B柱层析纯化后,得到具有较高纯度的叶绿体DNA样品。将其分别用Eco RI、Bam HI、HimdHI、PstI和XhoI 5种限制性内切酶酶解,得到5种限制性内切酶图谱。其中除PstI图谱外,其它4种酶谱均显示出明显的两系间叶绿体DNA结构差异。以pBR 322为载体,分别克隆了不育系Bam HI图谱上的3个特异片段。得到的3个克隆,经克隆杂交及电泳分析后,证实分别带有上述3个目的片段。这些特异片段的特性及其与花粉育性的关系尚在研究中。     

一种新型甜菜胞质雄性不育系的分子生物学鉴定

对通过种间杂交获得的两种胞质雄性不育系甜菜(命名为Cl和M,其细胞质来源分别为Beta cicla Turkey和Beta maritima)和通常的Owen型胞质不育系甜菜(简称作S)以及这3种不育系通用的保持系(简称N)进行了线粒体基因组的RFLP和RAPD对比分析.结果表明Cl与S相比线粒体组织结构具有明显的差别.用6种异源线粒体基因作探针对6种限制性内切酶片段进行Southern杂交分析,发现Cl和S线粒体基因组之间存在明显多态性.但S和M之间却异乎寻常地表现一致.RAPD分析验证了Cl和 S之间的差异,此外,在Cl中发现 3种 4.2 kb大小的特异存在的RNA分子.根据结果认为Cl是一种不同于S的新型细胞质不育系.用RAPD方法也找到了S与M之间差异.酶切结果表明N与3个不育系的mtDNA非常相似.但在杂交和RAPD分析中均找到了N系的特异片段.这些片段是否与育性相关尚有待分析.     

向日葵细胞质雄性不育系线粒体基因组atpA位点的研究

对21种向日葵细胞质雄性不育(CMS)品系的线粒体基因组atpA基因位点处的DNA分子变异进行了分析和研究。首次通过基因组DNA及mtDNA与一含有部分atpA基因和orf H522的4.1kb探针Southern分子杂交分析及mtDNA限制性内切酶图谱分析证明,在atpA基因位点区域有4种DNA序列存在于21种细胞质雄性不育品系中。首次指出在向日葵CMS品系中即使细胞质来源相同,不育基因却有多种存在形式,并通过实验结果推测了导致细胞质雄性不育的机理。     

龙葵阿特拉津抗性生物型的鉴定和阿特拉津抗性基因的克隆

通过直接施用除草剂、荧光诱导和正反杂交试验等鉴定出4种抗阿特拉津的龙葵生物型。从抗性最强的B_(13)株制备叶绿体DNA,构建限制性内切酶Bam HI片段的基因文库,并从中筛选出1个5kb Bam HI片段的克隆pSB 135,通过与探针的分子杂交,证明在pSB 135克隆的Bam HI片段中含有编码叶绿体32k蛋白质的阿特拉津抗性基因。     

优化的反向PCR结合TAIL-PCR法克隆棉花线粒体atpA双拷贝基因及其侧翼序列

双拷贝基因及其侧翼序列的克隆是分子生物学中的一个难点。将优化的反向PCR(Inverse PCR,iPCR)与TAIL-PCR相结合,有效地克隆双拷贝基因及其侧翼序列。先用Southern blotting方法确定一种能获得合适长度片段的限制性内切酶,然后用优化的iPCR方法对该酶切产物进行自连和扩增,将2个拷贝的侧翼序列区分开。根据iPCR结果,进一步用TAIL-PCR扩增更远侧翼的序列。利用这套方法,获得了棉花可育胞质和不育胞质线粒体双拷贝atpA基因的所有EcoR I限制片段(2.2～5.1 kb)和HindⅢ限制片段(8.5～11.7 kb),克隆到2个拷贝各自的侧翼序列。研究结果说明,优化的iPCR与TAIL-PCR相结合是克隆双拷贝基因及其侧翼序列的一种高效方法。     

不结球白菜Pol胞质雄性不育系和保持系蕾期基因的差异表达

以不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,利用cDNA-AFLP技术分析它们蕾期基因的差异表达,以获得与胞质不育相关的差异表达基因.结果共得到7条在GenBank中有同源性的差异表达片段,5条存在于不育系中,2条存在于保持系中.序列分析发现,在不育系花蕾克隆到的5条差异片段,分别与芥菜胞质雄性不育系线粒体orf108和atpA、拟南芥焦磷酸酶基因、拟南芥的锚定蛋白家族基因、甘蓝型油菜中的水胁迫蛋白、大白菜叶绿体基因片段有较高同源性;在保持系花蕾克隆到的2条差异片段分别与拟南芥未知蛋白基因有较高同源性.采用实时定量PCR验证其中5条差异片段在不育系和保持系花蕾中的表达水平,结果表明bcA19T15、bcA7T9在不育系中特异表达,bcA6T9、bcA19T8、bcA12T19在不育中表达比保持系中略强.     

玉米黑粉菌mtDNA的研究 Ⅱ.限制性内切酶酶切图谱

本文报道玉米黑粉菌mtDNA的限制性内切酶酶切图谱。分别将mtDNA的Bam HI各片段制成探针,与mtDNA分别用8种酶酶切后的Southern膜进行杂交,用片段重叠法得出各套片段的排列次序,再将克隆化的Bam HI片段进行第二酶切,按分子量拼排出各酶酶切位点在mtDNA上分布的图谱。此外,片段重叠分析时,还发现玉米黑粉菌mtDNA为环状结构;杂交分析时还发现mtDNA内没有明显的重复序列。DNA总长60.7kb。     

马协型水稻细胞质雄性不育系线粒体基因组的变异与功能的研究

马协型水稻细胞质雄性不育系是近年培育并广泛应用的一种新型不育系。利用Southern blot、Northern blot和Blue-native PAGE电泳等技术对其线粒体基因组的变异和功能进行研究,分析其雄性不育的分子机理。发现其不育系线粒体基因组中除有一个正常的cox2基因外还存在一个多余的拷贝,且分别转录成不同的转录本。Blue-native PAGE电泳显示,不育系线粒体呼吸链复合物IV的活性明显低于保持系。     

龙葵叶绿体ATP合酶α-亚单位基因的克隆

本研究以菠菜叶绿体DNA 2.45kb的SalI片段(含有ATP合酶α-亚单位基因)为探针,从龙英叶绿体DNA BamHI片段文库中筛选出含龙葵叶绿体atpA基因的克隆。通过Southrcn吸印与探针杂交,证明了重组质粒pSB 132的插入片段含有atpA基因。同时将atpA基因定位在龙葵叶绿体DNA SalI、BglI、XhoI和BamHI 4种酶切图谱的限制性片段上。     

C型产气荚膜梭菌β2毒素基因的克隆与表达

利用PCR技术,从C型产气荚膜梭菌染色体基因组中扩增了0．72kb的β2毒素基因,将纯化的PER产物与载体pGEM—T连接,转化至受体菌JM109中,经NcoI／Bam HI和Bam HI／Eco RI酶切鉴定及核苷酸序列测定证实,重组质粒pXCPB2中含有陡毒素基因。随后用Nco I／Bam HI酶切质粒pXCPB2,回收β2毒素基因片段,插入到事先经同样酶切处理的载体pET-28c中相应酶切位点,构建了表达质粒pETXB2,经Nco I／Bam HI和Nco I／Hind Ⅲ／Bam HI酶切鉴定及核苷酸序列测定证实,表达质粒含有陡毒素基因且基因序列和阅读框架正确。重组菌株BL21（DE3）（pETXB2）表达产物经ELISA检测和SDS—PAGE分析,重组菌株表达的β2毒素蛋白能够被如毒素抗体识别,其表达量占菌体总蛋白相对含量的13．26％。     

水稻叶绿体基因文库的构建和精细限制图谱的制作

水稻幼叶在加有高浓度抗坏血酸的缓冲液中匀浆,以获得完整的叶绿体,从中分离到ctDNA得率高达100μg/100g叶,纯度足以用于限制性核酸内切酶分析。ctDNA经Mbo I部分酶解得到的片段克隆到载体pcos 2 EMBL的Bam HI位点,重组DNA经体外包装后感染宿主菌,筛选表型Tc~5Km~R的重组子,通过计数克隆有效率达5×10~4重组菌落/1微克插入DNA。用λ-末端酶对重组环状双链DNA在cos位点切成线性分子,产生两个(ON-L及ON-R)可供标记和杂交的末端,线性Cosmid DNA经限制酶部分消化,凝胶电泳分离,干燥凝胶放射自显影,得到了6种限制性核酸内切酶的限制图谱。水稻ctDNA全长为129.5kb,在ctDNA上Pvu Ⅱ、Sal Ⅰ、Pst Ⅰ、Hind Ⅲ、Eco RI及Bam HI的切点分别为11、12、17、37、67和44个,1R A和B为21.7kb,LSC为73.7kb,SSC为12.4kb。     

水稻线粒体基因组翻译产物与细胞质雄性不育性

通过线粒体离体翻译产物的电泳和放射性自显影分析,发现水稻BT型不育细胞质(农虎26A和丰锦A不育系)的线粒体基因产物比可育细胞质(农虎26B和丰锦B保持系)缺少一个22KD多肽。它反应了BT型不育细胞质线粒体基因组中有关育性的基因变异。不育系与恢复系杂交后,杂种F_1的育性虽然恢复,但是它的线粒体基因产物中仍然缺少22KD多肽。然而,在杂种F_1的线粒体蛋白质的电泳染色图谱中则显示出一个22KD多肽条带。杂种F_1中的这个22KD多肽是核基因产物。它弥补了线粒体基因组中育性基因的缺陷。     

红麻线粒体中细胞质雄性不育候选基因cox3的克隆与分析

目的:比较红麻不育系和保持系线粒体基因组的差异,并克隆红麻细胞质雄性不育候选基因cox3,揭示红麻细胞质雄性不育的分子机理。方法:用Southern印迹方法研究红麻保持系和不育系线粒体基因组的差异;用同源克隆的方法克隆cox3基因。结果:不育系和保持系基因组存在较大差异;在保持系和不育系中克隆了cox3基因,其基因CDS区完全一致,基因长度为798 bp,GenBank序列号为HM535784;cox3基因与其他物种的cox3基因的同源性大于95.9%。结论:cox3基因的组织形式在不育系和保持系中存在差异,研究结果为揭示红麻细胞质雄性不育的机理提供了一定的依据。     

红麻野败型CMS胞质SNP分子标签的发掘

利用同源克隆的方法,克隆了红麻野败型CMS胞质SRAP标记位点Me14上游的侧翼序列,并采用RT-PCR方法研究该位点的表达。结果表明:(1)红麻不育系P3A和保持系P3B的mtDNA在Me14结合位点处存在1个G/A SNP位点;HpaⅡ内切酶可特异性酶切以保持系P3B扩增获得的E1纯化片段,而不育系P3A的E1纯化片段不能被酶切。(2)对红麻的9对不育系/保持系、5个恢复系和F1杂交种在该SNP位点的分析发现,以保持系和恢复系总DNA为模板扩增获得的E1纯化片段均可为HpaⅡ内切酶特异性酶切,而不育系和F1杂交种的E1纯化片段不能被酶切。(3)RT-PCR结果表明,E1片段对应基因在不育系P3A和保持系P3B中的时空表达模式无差异,在GenBank中也没有与E1相匹配的蛋白序列。研究表明,该研究发掘的红麻CMS胞质SNP标记位点处,不育系的mtDNA存在点突变,该标签并非具有嵌合阅读框的不育基因。     

恒河猴高重复顺序DNA的分子克隆

哺乳动物基因组中高重复顺序可用限制性内切酶消化DNA经用电泳分离获得,本文用限制性内切酶Bam HI消化恒河猴DNA分离得到一系列高重复片段。用其中最小片段与质粒pBR 322共价连接,转化到大肠杆菌后得到3个带有重组子的克隆。其中PMBI克隆用Bam HI,Pst I酶解,杂交鉴定,证明此克隆是含有重组的恒河猴高重复片段,此片段大小约为340碱基对。哺乳动物基因组相当繁杂,一般在10~9碱基对(b.p)以上,应用复性动力学方法可将其分成高重复顺序、中重复顺序及单拷贝顺序。高重复顺序在基因组中重复频率很高。可达百万次。它有许多家族,这些家族核苷酸顺序相近,但不相同,目前有证据表明,高重复顺序与基因表达及调控有关,与生物进化有关,而且还与DNA的复制及调控有关,因此具有重要的生理功用。为了得到纯的单一高重复顺序,我们应用分子克隆技术,建立了恒河猴高重复顺序DNA的分子克隆。