参与调控桂花花朵开放的SPL基因鉴定及表达分析

SPL(SQUAMOSA promoter binding protein like)是植物特有的基因家族,在花发育过程中具有重要调控作用。该研究以桂花全基因组数据为基础,对SPL基因家族成员的蛋白理化性质、系统进化、基因结构和不同组织的表达模式进行生物信息学分析,筛选出花组织中较高表达的基因进行实时荧光定量、亚细胞定位及酵母自激活验证,为解析SPL基因参与调控桂花花朵开放过程中的作用机制和功能提供基因资源。结果显示：(1)共鉴定出29个桂花SPL基因家族成员,它们均具有SBP结构域,且不均匀分布在15条染色体上。(2)与拟南芥构建系统进化树,聚类可分为8大亚群,同亚群的OfSPL基因具有高度相似的基因结构。(3)RNA seq数据分析表明,OfSPL9/10/17/19/21/27/28整体FPKM值较高,在花组织中具有一定的特异性;qRT PCR分析表明,OfSPL10/21在花朵开放过程中的相对表达量呈先升后降的趋势。(4)亚细胞定位和转录自激活活性分析显示,OfSPL10/21编码蛋白主要定位于细胞核上,不具有转录自激活活性。研究推测,OfSPL10/21可能参与调控桂花花色与花香物质的生物合成。     

琉璃苣BoD6D载体的构建及转化

运用植物基因工程手段构建琉璃苣BoD6D转化载体,为提高油料作物油份中γ-亚麻酸含量奠定基础。以琉璃苣基因组DNA为模板克隆BoD6D,构建酵母表达载体并转化酿酒酵母,对酵母进行诱导表达,提取脂肪酸后进行甲酯化反应,利用气相色谱分析脂肪酸含量;同时构建植物双元表达载体,经农杆菌介导通过蘸花法转化拟南芥,最后对转基因拟南芥通过抗性筛选及PCR进行鉴定。结果表明,BoD6D编码区不含有内含子,可以直接用于后续的功能研究;成功构建了酿酒酵母表达载体pYES2-BoD6D,气相色谱检测结果表明BoD6D在酵母中能够成功的将亚油酸催化生成γ-亚麻酸;成功构建了植物双元表达载体pBI121-BoD6D,卡那霉素抗性筛选和PCR鉴定结果表明已经成功获得BoD6D的拟南芥转化植株。通过以琉璃苣基因组DNA为模板比较方便的获得有功能的BoD6D用于转基因植物研究。     

引入新型异戊二烯醇利用途径促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的合成*

目的:微生物体内异戊二烯类化合物的前体物异戊烯焦磷酸酯的天然合成路径受到严格的代谢调控,因此限制了异戊二烯类化合物的高效生物合成,而新型异戊二烯醇利用途径独立于生物体内源性代谢路径,通过在微生物中引入IUP能够进行异戊烯焦磷酸酯的大量合成,从而促进异戊二烯类化合物的大量合成。方法:在油脂酵母解脂耶氏酵母中引入IUP,强化异戊烯焦磷酸酯生物合成,促进β-胡萝卜素的高效积累。结果:通过生物信息学的方法预测IUP中两个关键蛋白酿酒酵母来源的胆碱激酶ScCK和拟南芥来源的异戊烯磷酸激酶AtIPK,均为酸性亲水性蛋白,无跨膜区和信号肽,二者都具有疏松不稳定的结构特征,显著富集于磷酸类物质的合成通路中。在解脂耶氏酵母中利用同源重组技术引入外源β-胡萝卜素合成关键基因carRP和carB,强化甲羟戊酸途径的关键基因thmgR和ggs1,使工程菌株中积累2.68 mg/L β-胡萝卜素。通过Cre-loxP系统回收基因组上的ura标签,再将IUP进一步整合到工程菌株染色体上。当培养基中含有20 mM异戊二烯醇作为底物、碳氮比为4/3且发酵96 h后,重组解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的产量提高到410.2 mg/L,较原始工程菌的产量提高了近200倍。结论:IUP能够促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的高效积累,为利用IUP开展β-胡萝卜素和其他异戊二烯类化合物的高效生物合成提供新思路。     

酵母杂交系统在CRISPR/Cas9基因编辑系统脱靶率研究中的应用*

目的:为提高CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)靶向性奠定基础,同时证明酵母杂交系统在研究CRISPR/Cas9脱靶效应中的应用价值。方法:以实验室前期构建成功的activase基因编辑水稻株为研究对象,先采用T7核酸内切酶Ⅰ法初步预测30株基因编辑水稻株的脱靶率。随后以酵母杂交系统进一步预测脱靶率以及研究sgRNA结构对脱靶率的影响。首先,将activase靶向基因的标准sgRNA(standard sgRNA)和短sgRNA(truncated sgRNA)分别克隆至CRISPR/Cas9系统表达载体pDW3769中,构建对应的重组载体pHZ2和pHZ4,转化至YPH499酵母单倍体形成重组酵母YpHZ2和YpHZ4;其次,根据脱靶位点预测选择7组脱靶序列A、B、C、D、E、F、G以及靶向序列,分别克隆至包含报告基因mCherry的高拷贝载体pDW3133和低拷贝载体pDW3134,构建相应的高拷贝重组载体pHZ5、pHZ7、pHZ9、pHZ11、pHZ13、pHZ15、pHZ17和pHZ19,以及对应的低拷贝重组载体pHZ6、pHZ8、pHZ10、pHZ12、pHZ14、pHZ16、pHZ18和pHZ20,转化至YPH500酵母单倍体,构建重组酵母YpHZ5-20。随后,重组酵母YpHZ2和YpHZ4与重组酵母YpHZ5-20分别杂交,挑取双倍体酵母菌落,在不同的时间段下检测荧光数值,根据荧光值定量预测脱靶率。结果:酵母培养144~192 h时荧光最为显著,脱靶序列sgRNA与靶向基因sgRNA同源性越高,越易造成脱靶,但短sgRNA较标准sgRNA脱靶率低。根据水稻植株的脱靶检测显示脱靶率约20%,基于酵母杂交的检测结果显示脱靶率为20%~28%。结论:酵母细胞进入稳定期时荧光值最为显著,且与载体的拷贝数量成正比。sgRNA序列以及长短结构可影响CRISPR/Cas9的基因靶向性。两种方法的脱靶率预测结果相当,表明酵母杂交系统在评价CRISPR/Cas9系统的脱靶率以及研究脱靶影响因素中具有良好的应用价值。     

马蜂内生酵母种群结构分析及Metschnikowia pulcherrima的分离和鉴定

本文以新疆石河子西公园的马蜂Vespa velutina为研究对象,结合基于26S rDNA的高通量测序技术和稀释平板分离的方法,研究马蜂内生酵母物种组成及其多样性.结果 显示,马蜂体内包含Cutaneotrichosporon、Torulaspora、Pichia等10个属内生酵母;含有Cutaneotrichosporon cutaneum、Torulaspora delbrueckii、Sporidiobolales sp.等10种内生酵母.Shannon指数、Simpson指数、ACE指数和Chao1指数分别为0.619215、0.681265、84.38456和76.利用稀释平板分离方法分离获得一株内生酵母,结合菌落和细胞形态观察、生理生化检测以及26S rDNA分子鉴定等方法,该酵母菌株为美极梅奇酵母Metschnikowia pulcherrima.本研究可为后续的内生酵母菌功能研究及酵母菌资源开发与利用奠定基础.     

实时定量PCR构建法夫酵母内参基因β-actin、 gpd、18S rRNA标准品质粒和标准曲线

为建立检测法夫酵母JMU-MVP14中虾青素合成相关基因在不同生长时期表达水平的实时定量PCR方法,构建法夫酵母JMU-MVP14的管家基因β-actin、gpd、18S rRNA的标准质粒,进行实时定量PCR,制作标准曲线及回归方程.β-actin基因标准曲线相关系数（R2）=0.9956,扩增效率（E） =96.93％;gpd基因标准曲线相关系数（R2） =0.9901,扩增效率（E） =93.78％;18S rRNA基因标准曲线相关系数（R2） =0.9981,扩增效率（E）=98.76％.3个基因片段的熔解曲线均呈单峰;扩增曲线呈典型的S型动力学曲线,指数期和平台期明显,为理想的熔解曲线和扩增曲线.用geNorm软件对三个管家基因的稳定性进行分析,三个基因的稳定性排序为β-actin＞ 18S rRNA＞ gpd,故β-actin和18S rRNA较适合作为研究法夫酵母JMU-MVP14定量实验的内参基因.     

优良菌种发酵葡萄酒优化条件的探讨

以诱变耐低温果酒酵母菌种YU2.28和产香酵母S15.3为发酵菌株,进行了葡萄酒发酵条件优化的试验研究.探讨了菌种生长温度、通氧量等因素,通过对菌种的生长情况和发酵醪液中总酯含量的变化分析,确定了自选酵母酿制葡萄酒的最佳技术参数,并对优化条件下发酵得到的葡萄酒进行GC/MS分析.结果显示：YU2.28和S15.3以1：3比例的混合发酵,接种量3%,调节醪液pH值为4.0,SO2添加量40 mg/L,发酵温度20℃,主发酵6 d内控制以230r/min的摇床转速进行摇瓶发酵,并进行9 h（每天1.5 h）供氧处理,后发酵30 d,酿造出的葡萄酒品质较佳,具有酒体丰盈,酒液澄清透亮,香气醇和的特征.成品酒香气成分共检测出醇类9种,酯类8种,酸类6种和少量的醛类、酮类等成分.     

拟南芥转录因子HB22与CRY1相互作用研究

通过酵母双杂交的方法,从拟南芥转录因子库中筛选出了6个与CRY1相互作用的转录因子.为了测定其中的HB22与CRY1相互作用的强度,采用了ONPG与CPRG两种方法对其β-半乳糖苷酶活性进行了分析.结果显示在蓝光光强为50μmol/m2s,孵育时间为4 h的情况下,蓝光与暗处理情况下的β-半乳糖苷酶活性比值分别为1.668和2.18.进一步设置蓝光处理时间及光强梯度实验数据显示,在蓝光光强为50μmol/m2s孵育时间为3 h时,二者相互作用强度达到最高.说明HB22与CRY1的相互作用具有蓝光响应.对蓝光处理不同时间的野生型col-4与cry1缺失突变体的材料进行HB22基因的定量PCR分析,发现拟南芥cry1缺失突变体中该基因的表达量比野生型中高,在蓝光处理2 h时,缺失突变体中表达量为野生型中的6倍左右.说明CRY1可能介导蓝光抑制HB22基因表达.     

分子伴侣及信号肽对毕赤酵母中分泌蛋白表达水平的影响

目的：探索定位于细胞质、内质网膜及内质网腔中的分子伴侣及其组合对于带有不同信号肽的胞外β-1,3-葡聚糖酶（EXGl）在巴斯德毕赤酵母GS200中表达水平的影响。方法：通过融合PCR技术分别构建带有酵母a交配因子引导肽序列（仅MF）、酵母仅交配因子信号肽序列（ccPre）和重链结合蛋白（Bip）信号肽序列的报告蛋白EXGl的表达质粒pPIC9-EXG1,同时构建分子伴侣基因及其组合的表达质粒pBLArg-IV,然后将2种重组质粒共转化至毕赤酵母宿主菌GS200,转化子经筛选获得共表达菌株,通过测定EXG1酶活来评价分子伴侣与信号肽对其表达水平的影响。结果：细胞质及内质网膜上的分子伴侣Sec61a、Sec61B及胞质中的分子伴侣Ydjl、Ssal、Hsp104及其组合对各种信号肽引导的报告蛋白EXG1的表达水平没有显著影响。然而,内质网腔中的分子伴侣Bip、EroI、PDI与HacI组合能显著提高报告蛋白EXG1的表达水平,其中,以aMF或ctPre作为信号肽引导的报告蛋白EXG1的表达水平分别提高了2．6倍和3．8倍,以Bip信号肽引导的报告蛋白EXGl的表达水平提高了20％～45％,而对于以EXG1自身信号肽引导的报告蛋白EXG1的表达水平没有显著影响。结论：在酵母表达体系中,内质网腔中的分子伴侣是报告蛋白EXG1表达水平的重要影响因素．但分子伴侣对于信号肽的选择性还须进一步证明。