基于CRISPR/Cas9技术的基因敲入/敲除策略

成簇的规律间隔性短回文序列(CRISPR)基因编辑系统,因其设计简单操作方便和无种属限制,已成为一种广泛应用的基因组定点编辑工具,在复杂的基因组编辑,例如基因的人源化改造以及条件等位基因的构建中有所应用。在自然界中,CRISPR系统拥有多种类别。其中,CRISPR/Cas9系统是研究最深入、应用最成熟的一种。本文针对CRISPR/Cas9系统,分别从基因敲入/敲除片段的大小、同源臂长短、构型即递送方式等技术环节进行综述,阐述不同设计及操作条件下由CRISPR/Cas9系统介导的基因敲入/敲除的效率差异。     

wbnH2基因对北京欧文氏菌生物学特性及致病力的影响

【背景】北京欧文氏菌(Erwinia beijingensis)引起的刺芹侧耳细菌性软腐病(bacterial soft rot)给企业带来了严重的经济损失。wbnH2糖基转移酶基因在北京欧文氏菌中的生物学功能尚不明确。【目的】构建wbnH2基因的缺失株Δ-wbnH2和回补株C-wbnH2,探究wbnH2基因对北京欧文氏菌致病性的影响。【方法】采用同源重组方法构建北京欧文氏菌LMG 27579^TwbnH2基因缺失突变株Δ-wbnH2,并对基因缺失菌株的致病性、生长速度、运动能力、生物膜形成能力、黏附能力等生物学特性与野生型菌株进行比较分析;采用广宿主质粒pBBR1MCS2构建回补株C-wbnH2,排除了极性效应引起的突变株表型变化。【结果】与野生型菌株相比,基因缺失株Δ-wbnH2的生长速度无明显差别。但是wbnH2基因的缺失导致多糖分泌、生物膜形成能力、黏附能力、致病能力明显下降。【结论】wbnH2基因影响北京欧文氏菌多糖分泌、生物膜的形成能力、黏附能力及致病力,表明该基因在北京欧文氏菌致病过程中起重要作用,本研究为软腐病的防控提供了理论基础。     

强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构和功能的影响

【目的】采用高通量测序方法研究强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构的影响以及可提高宿主糖代谢相关菌群功能基因的分析。【方法】分别给予两组小鼠(各10只)常规饮食和强化玉米饮食(1/4的玉米粉加3/4的常规饮食成分),喂养10周,之后采集小鼠粪便样本,提取DNA,使用高通量测序仪进行宏基因组测序分析,比较两组小鼠肠道菌群和功能基因的差异。【结果】两组小鼠的终末体重没有明显差异。各样本DNA的测序有效率足够,肠道菌群的多样性存在一定差异。属放线菌门(Actinobacteria)的双歧杆菌(Bifidobacteriales)-B.pseudolongum分支和Coriobacteriia-Collinsella/Enterorhabdus分支的丰度在强化玉米饮食组的小鼠中显著升高,相应的宏基因组中涉及糖酵解和胆汁酸合成的一些酶和功能单元的含量也在强化玉米饮食组显著升高。【结论】强化玉米饮食可以提高肠道菌群中双歧杆菌等益生菌的丰度,增加宏基因组糖脂代谢相关基因和通路的含量,从而可能促进宿主的糖代谢功能。     

克雷伯氏菌产1,3-丙二醇ldhA基因缺失菌株的构建

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)甘油歧化发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的过程中,乳酸是氧化途径最主要的副产物,乳酸的产生和积累,不仅限制了菌体本身的生长,而且严重影响了1,3-丙二醇的转化率。利用λRed重组技术对Klebsiella pneumonia中的酶乳酸脱氢酶基因(ldhA)进行改造。在λRed重组系统作用下,将带有300 bp的线性同源片段ldhA1-Cm-ldh A2与基因组DNA的同源重组,经过抗性筛选和PCR鉴定最终获得了ldhA基因缺失菌株K.pneumonia2-1ΔldhA。经过24 h发酵可知,乳酸最大产出浓度由原来的10.16 g/L降为0.49 g/L,1,3-PD由原来的78.83 g/L增长为85.76 g/L,甘油转化率由60.64%增长到65.97%,提高了5.33%。     

番茄RGA4蛋白与马铃薯Rpi-blb1蛋白的同源比较分析

为获得番茄抗晚疫病广谱性基因信息,采用同源电子克隆法,基于番茄蛋白序列数据库,以马铃薯晚疫病广谱抗性蛋白Rpi-blb1为种子序列,获得番茄疾病抗性蛋白RGA4,并进行基因电子定位和基因结构、模体、二级结构、基因进化及基因电子表达等分析,以证明两者的进化关系。结果表明:番茄RGA4蛋白(XP_004245923.1)序列具有NB-ARC和LRR8两个保守结构域,定位于第8条染色体SL2.40区间,相应基因位于8号染色体序列的57228847-57232935 bp区间,长度为4 089 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码988个氨基酸序列,该蛋白为不稳定分泌球形蛋白;番茄RGA4蛋白和马铃薯Rpi-blb1蛋白在二级结构分布、基因序列组成、基因定位等方面相似性较高,可确定两者为垂直同源关系,但在基因进化和模体组成方面存在差异,可能导致两者功能上的不同。研究结果可为番茄晚疫病广谱抗性基因克隆及其利用提供理论依据。     

十字花科多肽激素类基因RALF的同源基因克隆及进化分析

多肽激素类基因是对植物生长发育起重要作用的一类基因,RALF是其中的重要一员,而十字花科在中国蔬菜作物中是重要的一大类群。为了摸清十字花科多种蔬菜作物的RALF同源基因信息,该文根据前期研究从油菜中扩增到的多肽激素类基因RALFbn的序列设计引物,从提取的十字花科芸薹属、萝卜属、蔊菜属、山芥属的7份重要蔬菜作物的基因组DNA中分别克隆到了RALF的同源序列。结果表明:7种蔬菜作物的RALF同源基因编码区均在300 bp左右,且无内含子,编码的蛋白质由79个氨基酸组成,说明RALF在十字花科4个属内的保守性较强;对RALF同源基因在十字花科4个属中的表达分析表明,该类基因在根、茎、叶、花序轴等营养器官中不表达或弱表达,但主要在生殖器官中表达,其中在总花蕾和开放花中的表达量普遍高于嫩角果中的表达量,表明该类基因在十字花科中的生理活跃期是花发育时期。同时,构建了十字花科4个属中RALF同源基因的系统树,芸薹属的油菜、甘蓝和芥蓝形成一个分支,而茎瘤芥和分蘖芥形成另外一个分支,且与萝卜属、山芥属、蔊菜属的材料聚在一支,该基因的进化途径在一定程度上也反映出这几种作物的遗传背景关系。该研究结果丰富了RALF家族信息,增添了十字花科植物的分子进化数据。     

基于同源重组的裂殖壶菌遗传转化体系的构建及验证

【目的】裂殖壶菌是一种能高效生产DHA的海洋真菌;基因工程技术已经成功应用在微生物改造和代谢机理研究中,利用基因工程技术对裂殖壶菌进行改造首先需要构建适合裂殖壶菌的遗传转化体系;【方法】本文利用电转化的方法将含有18S r DNA同源重组片段的ble基因导入裂殖壶菌中,通过zeocin抗性平板筛选出阳性菌株,并设计ble基因引物,以裂殖壶菌基因组为模板,进行PCR验证ble基因是否成功结合到裂殖壶菌染色体上。【结果】筛选获得的抗性菌株基因组上确实PCR出ble基因片段,对改造菌株与原始菌株进行发酵培养,发现改造后菌株在生物量、油脂含量、DHA含量及脂肪酸分布等方面和原始菌株基本一致。【结论】抗性基因的插入不会影响菌株的正常代谢,该体系的构建为后续其他外源基因导入奠定基础。     

FHFs在心律失常中作用及机制的研究进展

成纤维细胞生长因子同源性因子(fibroblast growth factor homologous factors,FHFs)作为一类特殊的成纤维细胞生长因子,因发现其不能分泌到细胞外且可以调节电压依赖性钠通道而倍受关注,先前的研究发现FHFs对神经系统具有重要影响并与多种神经系统疾病有关,最近的研究证明FHFs在心脏中也具有重要作用并可能与某些心律失常的发生相关。本文将通过综述FHFs在蛋白结构、心肌中的表达、对心肌钠、钙通道蛋白的调节、对心肌兴奋性和传导性的影响等方面来重点阐述FHFs在心律失常中的作用及其机制。