结核分枝杆菌生物膜形成相关基因的筛选与鉴定

目的:通过菌落表型变化并结合生物膜生长缺陷筛选并鉴定可能与生物膜形成相关基因.方法:利用带有Himarl转座子的MycoMarT7转座子系统建立结核分枝杆菌H37Ra随机插入突变库;筛选细菌表面结构发生变化和生物膜形成有变化的突变菌株;运用T-A克隆法并结合抗性标记挽救法获得突变菌株的随机插入基因侧翼序列从而鉴定突变基因,并运用生物信息学方法分析预测突变基因的功能.结果:通过菌落形态变化及生物膜缺陷表型筛选出39株突变株,成功鉴定其中16株突变株,涉及16个基因发生突变,其中5个与脂质代谢相关,4个与细胞壁合成相关、2个与中间代谢和呼吸作用相关、1个调节蛋白相关基因,1个毒力相关基因,1个PE/PPE家族基因,还有2个功能未知基因.结合生物膜形成缺陷分析,其中8个基因可能与H37Ra体外生物膜的形成相关.结论:成功构建库容量约为l×104结核分枝杆菌转座子随机插入突变文库,筛选获得生物膜生长受损突变株及可能与结核分枝杆菌生物膜形成相关的基因信息,为后续深入开展生物膜形成机制研究奠定基础.     

苦瓜果实β-半乳糖苷酶基因的克隆、表达及亚细胞定位

根据已构建苦瓜果实均一化文库中获得的1个与β-Gal基因相关的EST序列,采用经3’RACE技术,克隆获得1 个苦瓜β-Gal基因的cDNA 序列McGAL,全长为2261bp,开放阅读框2187bp,编码719个氨基酸。该基因在GenBank 基因数据库的登录号为AFD54987.1。应用生物信息学软件对McGAL氨基酸序列分析表明,McGAL含有糖苷水解酶家族35的保守结构域G-G-P-[LIVM]-x-Q-x-E-N-E-[FY],C端不含凝集素结构域。二级结构显示,该酶含有α-螺旋（19.89%）,伸展链（26.98%）,β-转角（6.54%）和无规卷曲（46.59%）。McGAL氨基酸序列与鹰嘴豆、苜蓿、绿豆、大豆、羽扇豆的氨基酸序列的同源性分别达到73%、73%、73%、72%和71%。亚细胞定位结果表明,McGAL定位在线粒体膜上。荧光定量结果表明,McGAL在果实绿熟期表达量最高并随之下降,该基因可能与果实成熟软化初期相关。     

药用真菌猪苓溶血素基因克隆和序列分析

利用3'-RACE-PCR方法首次从药用真菌猪苓中克隆得到与真菌形态发育相关的溶血素基因。结果表明,猪苓溶血素基因的全长cDNA为744bp,其中编码区占447bp,共编码148个氨基酸,推测其分子量约为15.79kDa,理论等电点为4.89。推定的猪苓溶血素蛋白具有与杨树菇溶血素类蛋白家族相同的结构域和功能位点,两者同源性为60%。系统进化树结果显示猪苓溶血素隶属于担子菌类群。实时荧光定量PCR分析结果表明在菌核形成初期猪苓溶血素基因表达量较高,且显著高于菌丝体中猪苓溶血素基因的转录水平,说明溶血素基因参与了猪苓菌核的形态发育。     

马铃薯立枯丝核菌拮抗菌QHZ11的实时荧光定量PCR快速检测与应用

【背景】植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在根际的定殖是其发挥作用的基础,直观有效的跟踪技术和定量方法是研究PGPR在根际原位分布规律的重要工具。【目的】建立一种马铃薯黑痣病病原菌——立枯丝核菌拮抗菌QHZ11的实时荧光定量PCR快速检测体系,并检测拮抗菌QHZ11在马铃薯根际的动态变化。【方法】根据GenBank中登录的类芽孢杆菌及近源菌株gyrB基因序列差异筛选特异性引物,优化反应条件;通过盆栽试验对马铃薯根际拮抗菌进行快速检测。盆栽试验设3个处理,T1：对照(无菌水,CK);T2：QHZ11菌悬液灌土(QHZ11);T3：将功能菌在有机肥中进行二次固体发酵制成生物有机肥(BOF11)。【结果】筛选出拮抗菌QHZ11的专用引物为gyrB-F/gyrB-R;建立的拮抗菌QHZ11实时荧光定量PCR检测方法特异性好、灵敏度高且重复性较好,线性相关系数为0.999 8,检测组内变异系数均在1%以内,扩增效率为0.9,可检测出1×103?1×1010 copies/g-soil的拮抗菌,具有检出限低和扩增效率高的特点。盆栽试验结果发现,T3处理马铃薯根际拮抗菌QHZ11的数量从接种的第10天即高出T2处理一个数量级,并于马铃薯盛花期(接种后第60天)达到峰值,说明二次固体发酵增加了拮抗菌在根际土壤中的存活和繁殖。【结论】建立的实时荧光定量PCR快速检测体系灵敏、高效,可为研究拮抗菌在马铃薯根际原位分布以及与病原菌的互作方面提供便捷有效的方法。     

数字PCR技术及其在检测领域的应用

随着分子生物学技术的不断发展和需求的多样化,用于核酸检测的各种PCR衍生技术应运而生。数字PCR是一种单分子水平的大规模分区扩增定量核酸检测技术。该技术以微腔室/微孔或微滴作为PCR反应器,无需校准物和绘制标准曲线即可实现对样品初始浓度的绝对定量,具有高灵敏度、高特异性和高精确度的特点。本文详细介绍了数字PCR的技术发展史、作用原理以及仪器平台类型,系统阐述了数字PCR在转基因检测、疾病诊断、环境及食品监管等方面的应用概况,并对该技术的应用前景进行了展望,以期对未来数字PCR的开发利用提供参考。     

不同牛分枝杆菌特异性基因PCR方法的比较

【背景】牛结核病是我国二类动物疫病,世界动物卫生组织将其列为法定报告的动物疫病。牛主要通过患病牛呼吸道分泌物和咳嗽所产生的气溶胶感染;人则主要通过食用未经高温处理的病牛的肉或奶感染。因此,经过病原学PCR检测对疑似患病牛牛奶或屠宰组织样品进行快速检验确诊,能够最大限度地减少奶牛养殖中乳品生产业的经济损失。【目的】研究并确定适宜的牛分枝杆菌PCR扩增引物及参数,为临床快速准确诊断牛结核病提供参考。【方法】对已报道的5对PCR引物,运用降落(touch down) PCR法确定适宜退火温度(Tm);运用梯度稀释的牛分枝杆菌C68001株(国内牛结核菌素生产用菌株)基因组DNA以及不同菌液含量的人工模拟临床样本(淋巴结、肺脏和牛奶),确定不同引物PCR方法的敏感性;同时以6种常见牛感染菌(牛种布鲁氏菌2308、羊种布鲁氏菌Rev.1、牛分枝杆菌C68001和AN5、禽分枝杆菌C68202、副结核分枝杆菌C68681和胞内分枝杆菌C68226)核酸样本,确定不同引物PCR方法的特异性。【结果】所有引物在53-63℃均含有目的条带,确定引物的最佳退火温度是60℃。在细菌核酸敏感性检验中,1号和3号引物的检测敏感性最高,达10-10 ng/μL;其次是2号和5号,达10-5 ng/μL。对于人工模拟感染样本,1号、3号和4号引物在淋巴结和肺脏中检测敏感性最高,其次是2号;而2号、3号、4号和5号引物对奶样检测敏感性最高。对于特异性检验,2号和5号引物特异性较好,可检测到明显的牛分枝杆菌特异性条带,对通常不引起牛结核病而只干扰免疫学诊断的禽分枝杆菌检测条带较微弱,而布鲁氏菌、副结核分枝杆菌和胞内分枝杆菌均无检测条带。【结论】2号引物及其反应参数的PCR方法敏感性、特异性良好,适合用于牛结核病的快速准确诊断。     

16S/18S/ITS扩增子高通量测序引物的生物信息学评估和改进

【背景】在过去的十几年里,基于核糖体RNA基因的扩增子测序技术被广泛用于各种生态系统中微生物群落的多样性检测。扩增子测序的使用极大地促进了土壤、水体、空气等环境中微生物生态的相关研究。【目的】随着高通量测序技术的不断发展和参考数据库的不断更新,针对不同的环境样本的引物选择和改进仍然需要更深入的校验。【方法】本文收集了目前在微生物群落研究中被广泛采用的标记基因扩增通用引物,包括16S rRNA基因扩增常用的8对通用引物和2对古菌引物、9对真菌转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)基因扩增引物,以及18S rRNA基因扩增的4对真核微生物通用引物和1对真菌特异性引物。这些引物中包括了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project,EMP)推荐的2对16S rRNA基因扩增引物、1对ITS1基因扩增引物和1对18S rRNA基因扩增引物。采用最近更新的标准数据库对这些引物进行了覆盖度和特异性评价。【结果】EMP推荐的引物依然具有较高的覆盖度,而其他引物在覆盖度及对特定环境或类群的特异性上也各有特点。此外,最近有研究对这些通用引物进行了一些改进,而我们也发现,一个碱基的变化都可能会导致评价结果或扩增产物发生明显变化,简并碱基的引入既可以覆盖更多的物种,但同时也会在一定程度上降低关注物种的特异性。【结论】研究结果为微生态研究中标记基因的引物选择提供了一个广泛的指导,但在关注具体科学问题时,引物的选择仍需数据指导与实验尝试。     

白念珠菌铁通透酶基因CaFTH1的功能研究

[目的]白念珠菌CaFTH1是一种铁通透酶编码基因.为了研究CaFTH1对胞内铁代谢和液泡功能的影响,构建fth1△/△单基因缺失菌株和fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株.[方法]利用生物信息学软件对CaFTH1进行序列比对和分析;通过实时荧光定量PCR技术研究铁离子丰度对CaFTH1表达的影响;利用PCR介导的同源重组方法构建基因缺失菌株;利用原子吸收光谱方法测定基因缺失菌株胞内铁含量的变化,并对基因缺失菌株在缺铁条件和菌丝诱导条件下的生长状况进行研究;通过代谢转换实验,研究CaFTH1对细胞液泡功能的影响.[结果]序列比对结果表明白念珠菌CaFth1蛋白属于铁通透酶Ftr1超家族,与酿酒酵母液泡膜蛋白ScFth1具有最高的同源性.铁匮乏条件会诱导CaFTH1的表达,而富铁条件则会抑制其表达.白念珠菌CaFTH1的缺失会导致胞内铁含量的降低,fth1△/△突变菌株基础上CaFET33的缺失则会进一步降低胞内铁含量.在缺铁条件下,fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株在一定程度上表现出代谢转换能力的缺陷.另外,在某些固体菌丝诱导培养条件下,fth1△/△fet33△/△缺失菌株菌落表面形成褶皱能力显著增强;而在液体菌丝诱导条件下,则表现为增强的菌丝聚集能力.[结论]CaFTH1是一种低铁应答基因,在维持白念珠菌胞内铁离子稳态及液泡功能方面具有重要作用.CaFTH1和CaFET33基因的双缺失会对白念珠菌的菌落形态和菌丝聚集产生影响.     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

二斑叶螨抗螺螨酯品系GST基因的克隆与表达分析

【目的】揭示二斑叶螨Tetranychus urticae对螺螨酯的分子抗性机理。【方法】利用RT-PCR克隆了二斑叶螨的谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase, GST)基因 cDNA 全长序列, 采用生物信息学软件分析了克隆基因的编码蛋白特性; 利用实时荧光定量PCR 方法分析GST基因在二斑叶螨的螺螨酯抗性与敏感品系中的表达差异。【结果】克隆获得的谷胱甘肽-S-转移酶2个基因分别被命名为TuGSTd1和TuGSTd2 (GenBank登录号分别为： KC445659和KC445660)。序列分析发现, TuGSTd1的开放阅读框长度为648 bp, 编码215个氨基酸, 分子量约为24.47 kDa, 理论等电点为5.49; TuGSTd2的开放阅读框为648 bp, 编码215个氨基酸, 分子量约为24.57 kDa, 理论等电点为6.33。系统发育分析表明这两个基因与桔全爪螨Panonychus citri Delta家族的GST基因的氨基酸序列一致性为93%。实时荧光定量PCR 结果表明, TuGSTd1和TuGSTd2在二斑叶螨抗螺螨酯品系中的相对表达量分别为敏感品系的5.60和3.75 倍。【结论】 GST基因在二斑叶螨抗螺螨酯品系中的相对表达量均显著高于敏感品系, 据此推测GST基因的过量表达可能与其对螺螨酯的抗性形成有关。