“基因分离定律”的实验教学与反思

以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为实验材料,针对其体型性状进行相关遗传规律的实验教学活动,以培养学生的科学思维和科学探究能力,提升其生物学学科核心素养。通过实验结果的总结归纳,提升学生的数据分析能力和逻辑思维,为高中遗传学实验教学提供实践案例。本教学活动使学生体会假说演绎的全过程,提高小组合作、实验操作与分析能力。本教学实践还证明,教师的自身素养是落实学生学科核心素养的前提。     

基于DNA分子标记的潘氏闭壳龟遗传多样性分析

潘氏闭壳龟（Cuora pani）是中国特有种,国家二级重点保护野生动物。由于非法贸易加之栖息地破坏等,其野外种群数量十分稀少。本研究旨在利用线粒体基因与核基因标记揭示潘氏闭壳龟的遗传多样性和遗传结构,以期为中国潘氏闭壳龟的种群保护和管理提供科学依据。本次共研究14只潘氏闭壳龟个体,其中,6只原产地为四川广元,8只产地未知。结果表明,在14只潘氏闭壳龟样本中鉴定出Cyt b单倍型、ND4单倍型和R35单倍型各2个,且均有1个新单倍型;Cyt b、ND4和R35基因单倍型多样性分别为0.440、0.143和0.154,核苷酸多样性分别为0.000 41、0.000 19和0.000 63;各单倍型的平均遗传距离（p）均小于0.01。基于三个基因联合数据集的系统发育分析表明,潘氏闭壳龟与金头闭壳龟（C.aurocapitata）互为单系进化支,且中性检测和核苷酸错配分析显示,潘氏闭壳龟群体近期历史上可能未经历群体扩张事件。潘氏闭壳龟群体遗传多样性低,种内变异小,群体应对环境变化的能力低,建议应加强对中国潘氏闭壳龟野外种群的基础研究和保护力度,同时规范人工繁殖,以避免近亲繁殖和种群衰退。     

植物质体基因工程调控元件研究进展

随着植物合成生物学的发展,质体逐渐成为许多具有商业价值的次生代谢产物和治疗性蛋白异源生产的理想平台。与核基因工程相比,质体基因工程在外源基因高效表达和生物安全性等方面具有其独特优势。然而,外源基因在质体系统中的组成型表达或对植物生长不利,因此需进一步挖掘、设计调控元件实现对外源基因的精准调控。本文概述了质体基因工程调控元件的研究进展,内容包括操纵子设计与优化思路、多基因共表达调控策略及新型表达调控元件的挖掘等,为植物合成生物学的发展提供参考。     

贵州核桃种质资源表型性状多样性研究

该研究以贵州省内的3个山脉(乌蒙山、苗岭山和武陵山)、19个核桃和泡核桃实生居群、245棵实生单株为研究材料,对坚果表型性状29个指标的多样性、相关性、聚类及变异进行分析,以揭示贵州核桃资源的表型遗传多样性水平,为贵州核桃资源的保存与利用及核心种质构建提供依据。结果显示：(1)核桃和泡核桃实生居群245份种质资源的18个表型质量性状Simpson指数为0.26～0.82,Shannon-Wiener指数为0.12～1.79;核桃小叶形状多样,易发生顶叶退化,坚果核壳表面特征、坚果形状及核仁皮色多样性丰富。(2)坚果表型变异系数为3.32%～47.67%,平均为21.28%且差异显著(P<0.05),居群间变异系数为9.42%～31.61%且差异显著(P<0.05);居群内和居群间变异均是核桃表型多样性的来源,但坚果性状在居群间差异显著性均高于居群内,说明居群间变异是该区域坚果表型变异的主要来源。(3)3个山脉区域核桃表型均有不同程度变异,其中,苗岭山核桃表型变异程度低,乌蒙山核桃表型变异程度高;UPGMA聚类结果显示,19个核桃实生居群依据贵州山脉区域划分为三类,表明贵州核...     

植物多基因干扰载体体系构建与效用分析

多数重要的功能基因属于多基因家族,这些家族成员间存在功能冗余,高效的多基因干扰体系对研究多基因家族成员的生物学功能及其分子调控机制具有重要意义。对pCAMBIA1301载体改造,构建了适用于植物的多基因干扰体系pCAMBIA1301m和pCAMBIA1301s。使用该多基因干扰体系构建了四基因的干扰载体pCAMBIA1301m：35S∷SlPP2C1-2-3-4,4个目标基因为来源于番茄PP2C家族A组的PP2C1、PP2C2、PP2C3和PP2C4,并通过遗传转化导入番茄,用GUS染色和PCR检测转基因阳性植株,再利用RT-qPCR技术检测T₁和T₂代转基因植株中目标基因的干扰效率,用T₂代种子分析转基因番茄对ABA敏感性。结果表明,应用该干扰体系成功获得了四基因干扰的转基因植株35S∷SlPP2C1-2-3-4。在转基因番茄中4个目标基因的表达量显著低于野生型,其干扰效率均高于70%,转基因番茄种子萌发具有强烈的ABA不敏感性。多基因干扰体系能高效地同时沉默多个目标基因。     

转基因玉米HGK60在不同遗传背景下抗虫性鉴定及农艺性状分析

为研究转基因玉米HGK60在不同遗传背景下遗传稳定性和抗虫效果,利用转Bt cry1Ah基因的转基因玉米HGK60为供体,通过回交转育的方式将cry1Ah基因分别导入玉米自交系郑58、昌7-2、lx05-4、lx03-2,获得转基因玉米自交系HGK60-郑58、HGK60-昌7-2、HGK60-lx03-2、HGK60-lx05-4,并杂交获得HGK60-郑单958（HGK60-郑58 × HGK60-昌7-2）和HGK60-鲁单9066（HGK60-lx05-4 × HGK60-lx03-2）,转化体特异性PCR证明cry1Ah基因已转入不同遗传背景玉米中,ELISA检测不同遗传背景转基因玉米叶片中Cry1Ah蛋白表达情况,结果表明在不同遗传背景玉米自交系和杂交种中Cry1Ah蛋白表达没有显著差异;田间人工接虫和室内玉米螟抗虫性鉴定结果表明,不同遗传背景的转基因玉米高抗玉米螟,室内接虫后4 d幼虫死亡率达到100%;对不同遗传背景转基因玉米HGK60进行农艺性状分析,结果显示与受体对照玉米相比,两者之间农艺性状没有显著差异,转基因玉米HGK60可用于抗虫玉米品种的选育。     

茶树品种‘金牡丹’自然杂交后代遗传鉴定

为了对‘金牡丹’茶树自然杂交后代进行遗传鉴定,利用EST-SSR毛细管电泳荧光标记技术对65个金牡丹自然杂交后代进行研究。结果表明,28对SSR标记共扩增出192个等位片段,平均等位基因数(Na)、平均观测杂合度(Ho)及遗传多态信息量(PIC)分别为6.86、0.540、0.532。单亲基因型已知时的累积排除概率为0.999,说明选择的28对SSR标记位点具有高度的多态性和较高的排除概率,适用于遗传分析和个体的亲子鉴定。15个‘金牡丹’自然杂交后代的遗传鉴定结果表明,MD44、JMD45、JMD47、JMD32为早生绿茶类型;JMD51、JMD53为闽北肉桂乌龙茶类型;MD2、JMD56为闽南‘铁观音’乌龙茶类型;JMD24、JMD26、JMD29、JMD55、JMD59、JMD27、JMD61为‘黄棪’乌龙茶类型。     

作物杂种后代基因型值和杂种优良的预测方法

本文提出了利用作物亲本和Ｆ１预测杂种后代基因型值和杂种优势的统计分析方法。该方法运用加性－显性遗传模型,分析双列杂交试验资料,用ＭＩＮＱＵＥ（１）法估算方差分量以及预测遗传效应值。由加性和显笥效应预测值可进一步预测Ｆ１,Ｆ２,ＢＣ１,ＢＣ２,等不同世代的基因型值,在预测Ｆ１群体平均优势和 群丛超亲优势的基础上,可以推导出其它各世代的杂种优势。提出了预测杂种后代保持超亲优热世代数的简单公式,根据杂交组合Ｆ１群体平均优势和双亲相对遗传差异,便可预测该组合能的生产上直接利用的世代数。以棉花六个品种完全双列杂交试验资料为例,分析了各组合Ｆ１和Ｆ２的 基因型值、超亲优势和保持５％超亲优势的世代数。     

毒素-抗毒素系统的调控、生理功能及应用

毒素-抗毒素（toxin-antitoxin,TA）系统是由抗毒素及其同源毒素组成的小遗传元件,毒素可以抑制细胞生长或诱导细胞死亡,抗毒素则可以中和毒素的毒性。根据TA系统的组成和抗毒素的作用方式,TA系统可分为Ⅰ~Ⅷ型共八类,其中Ⅱ型TA系统存在最广泛,调控机制研究得最清楚。TA系统可以维持质粒等遗传元件的稳定性,同时在压力应激、促进生物膜形成、维持细菌致病力、抗噬菌体等方面都扮演着重要角色。研究TA系统的调控与生理功能能丰富人们对于生物多样性的认知,对于微生物资源的开发和利用具有重要的科学意义与应用价值。基于毒素和抗毒素的特点,TA系统被应用于生物医学领域和生物技术领域。本文综述了TA系统的分类、调控机制、生理功能和应用并简单描述了TA系统目前研究面临的问题和未来展望。     

中国汉族人群间-α-胰蛋白酶抑制因子(ITI)的遗传多态性

我们建立了测定间-α-胰蛋白酶抑制因子遗传表型的聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦免疫固定技术,应用这种方法对居住在成都地区的汉族群体进行了群体研究和家系调查,结果表明中国汉族人群间-α-胰蛋白酶抑制因子具有遗传多态性,它有希望成为法医血液遗传学新的遗传标记。