沙棘种子形成发育过程中油脂合成积累关键基因的表达分析

为探讨沙棘种子油脂积累与相关基因表达的关系,以不同发育期间（6月25日、7月6日、7月17日、7月28日、8月8日和8月19日）的近缘高油品系‘新俄3号’和低油品系‘绥棘1号’种子为试材,利用氯仿甲醇法测定含油率,采用实时荧光定量PCR方法分析限速酶基因的表达模式,验证各基因在天然高低油种子间的表达差异。结果表明：（1）除7月17日外,其他时期‘新俄3号’的种子含油率均高于‘绥棘1号’;7月6日~7月28日期间油脂迅速积累,而且‘新俄3号’种子含油率增速大于‘绥棘1号’。（2）油脂迅速积累期的GPD1基因高表达,可能通过促进3 磷酸甘油合成进而加速‘新俄3号’种子油脂高积累;油脂积累过程中DGAT1和DGAT2基因在‘新俄3号’种子中的表达量一直高于‘绥棘1号’。研究认为,GPD1、DGAT1和DGAT2基因可能与‘新俄3号’种子油脂的相对高积累有关。本研究结果为进一步深入验证沙棘油脂合成限速酶基因功能奠定基础。     

植物二酰甘油酰基转移酶基因(DGAT)研究进展

三酰甘油(TAG)是油料作物最主要的储藏脂类,二酰甘油酰基转移酶(DGAT,EC2.3.1.20)是TAG合成途径的限速酶,其主要作用是催化二酰甘油加上酰基脂肪酸形成三酰甘油.在植物中已发现了3种不同类型的DGAT基因,分别为DGAT1、DGAT2和DGAT3.该文对近年来国内外有关植物DGAT相关基因及其蛋白分类、定位、结构及其在脂肪酸合成、种子发育与萌发、幼苗发育、叶片新陈代谢等过程中的作用等研究进展进行综述.为提高油料作物种子油含量以及特定脂肪酸积累提供理论参考.     

蒺藜苜蓿DGAT1基因的克隆和功能鉴定

该研究采用RT-PCR与电子克隆的方法,从蒺藜苜蓿cDNA中克隆得到2个编码二脂酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)的基因MtDGAT1-1和MtDGAT1-2。MtDGAT1-1长1 620bp,编码539个氨基酸;MtDGAT1-2长1 524bp,编码507个氨基酸。多序列比对显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2编码蛋白具有典型的植物DGAT1结构域。表达分析显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2在根、茎、叶、花、种子中都有表达,在种子发育中高表达,且MtDGAT1-1于种子发育的中前期高表达,而MtDGAT1-2于种子发育的中后期高表达。酵母互补实验证实,MtDGAT1-2编码蛋白具有DGAT酶活性,能够恢复H1246的TAG合成和油体形成;而MtDGAT1-1编码蛋白不能恢复H1246的TAG合成和油体形成。     

牡丹DGAT基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从牡丹种子中克隆得到1个二酰甘油酰基转移酶基因(DGAT),命名为PaDGAT1(GenBank登录号为MG214258)。PaDGAT1基因cDNA全长为2 028bp,包含1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸。PaDGAT1蛋白属于疏水性碱性蛋白,分子量为58.86kD,理论等电点为8.62,二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链是该蛋白的主要结构元件。氨基酸序列对比分析表明,PaDGAT1基因编码的蛋白属于DGAT1亚家族,与油橄榄(Olea europaea)的DGAT1蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量分析结果表明,PaDGAT1基因在花芽中表达水平较高,在叶、茎和未发育子房中表达水平较低;在种子发育过程中,PaDGAT1基因表达水平呈现出升高-降低-升高的趋势,其中在发育28d时表达水平最高,随后其表达水平逐渐减低,在种子发育70d时又升高,至发育末期的85d时表达水平升高至较高水平;在种子收获后,常温存放7d时,PaDGAT1基因表达水平最高,随后其表达水平逐渐下降。结果推测,DGAT基因在牡丹种子的油脂合成中起重要的调控作用。     

新型可再生工业用油脂的代谢工程

植物种子油是一种可再生资源,亦用作生物燃油和化学工业原料. 一些野生植物能高水平合成积累羟化、环氧化和共轭脂肪酸等具有重要工业应用价值的特异脂肪酸.催化这些特异脂肪酸合成的酶主要是类脂肪酸去胞和酶2(类FAD2). 由特异脂肪酸合成到三酰基甘油脂 (TAG) 形成还需要酰基转移酶 (如DGAT) 的参与. 在油料作物种子中表达类FAD2酶及其相关基因(如DGAT),已培育出了能合成积累一定含量特异脂肪酸的工程油料品系,为基于农作物生产高附加值工业用油脂开辟了新途径. 本文论述了参与特异脂肪酸生物合成途径的关键酶基因、油料作物代谢工程策略,以及应用工程油料作物大规模生产重要工业用脂肪酸的研究进展、存在问题和应用前景等.     

烟草二脂酰甘油酰基转移酶基因(NtDGAT2)的克隆与功能分析

二脂酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT2)是植物储存油脂生物合成过程中的关键酶,对种子储存油脂累积具有重要的生理作用。本文采用电子克隆与实验相结合的方法,从烟草种子cDNA中克隆到DGAT2基因的开放阅读框序列,命名为NtDGAT2(GenBank登录号JX843807),其序列长999bp,编码332个氨基酸。多序列比对和进化分析表明该基因编码蛋白与其他植物DGAT2具有较高相似性和典型的DGAT2结构域。利用Real-time PCR定量表达分析显示Nt-DGAT2在烟草种子、花、茎、叶和根里面都有表达,且在发育中的种子和花的发育过程大量表达。酵母互补实验证实该基因编码蛋白具有DGAT酶活性。     

种子特异表达异源DGAT1基因提高大豆种子含油量和营养品质

为提高大豆Glycine max种子含油量和营养品质,文中以二酰甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)基因为遗传修饰靶标。将来自高油植物斑鸠菊Vernonia galamensis L.编码DGAT1酶蛋白的c DNA克隆Vg DGAT1A在大豆种子特异超表达。连续选择获得高代(T7)Vg DGAT1A转基因大豆株系。转基因株系表型鉴定显示,在大豆种子发育中期(30–45 DAF),Vg DGAT1A高表达,相应地DGAT酶活性是非转基因野生型和空载体转化对照的7.8倍。转基因成熟种子含油量比对照提高了5.1%,淀粉含量比对照减少2%–3%,蛋白质含量与对照无显著差异。此外,转基因大豆种子百粒重(14.5 g)和种子萌发率(95.6%)与对照亦无明显差异。种子油脂脂肪酸成分分析显示,转基因大豆种子油中抗氧化的油酸(C18:1Δ9)含量比对照提高8.2%,相应地易氧化的亚油酸(C18:2Δ9,12)和亚麻酸(C18:3Δ9,12,15)分别减少6%和2%。这些数据表明,种子特异超表达外源Vg DGAT1A基因,打破了大豆种子含油量和蛋白质含量的负连锁,显著提高种子含油量且未导致蛋白含量降低。转基因大豆种子重量和萌发率亦未显负效应,而且种子油脂抗氧化性和营养品质得以改善。研究表明应用这一高酶活性Vg DGAT1A的基因工程是提高种子含油量和改善油脂品质的一条有效途径。     

沙棘种子高积累碳十八不饱和脂肪酸的多基因协同调控机制

为探讨沙棘种子油高积累碳十八不饱和脂肪酸的多基因协同作用机制,以近缘低油沙棘品系‘绥棘1号’和高油品系‘新俄3号’6个不同发育期的种子为材料,利用气相色谱飞行时间质谱法测定种子油脂肪酸组份,采用qRT-PCR方法分析不饱和脂肪酸合成积累相关基因KAR、FATB、Δ9 D、KASⅡ、SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8的表达模式,验证多基因表达对碳十八不饱和脂肪酸积累的影响。结果表明:(1)‘绥棘1号’和‘新俄3号’种子油均高积累碳十八不饱和脂肪酸,分别占总脂肪酸的87.71%和88.68%;种子发育期间,油酸相对含量一直呈上升趋势,亚油酸相对含量短时下降后上升趋稳,而亚麻酸相对含量则呈先上升后下降趋稳。(2)FATB基因下调表达协同Δ9 D基因低表达,使C16∶0-ACP转化为棕榈酸和棕榈油酸的代谢减弱,而KAR和KASⅡ基因的相对上调表达,促进了硬脂酸合成,为碳十八不饱和脂肪酸的合成积累了较多前体。(3)SAD基因的持续高表达催化硬脂酸去饱和为油酸,且持续上升的SAD/FATB基因表达比直接提高了脂肪酸的去饱和速率;FAD2、FAD3、FAD7和FAD8基因在亚油酸和亚麻酸快速合成期间同时出现明显的表达量峰值,进而促进油酸逐步去饱和为亚油酸和亚麻酸。研究认为,沙棘种子油高积累碳十八不饱和脂肪酸源于FATB和Δ9 D基因的低表达及KAR、KASⅡ、SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8基因的协同高表达,本研究结果为进一步理解种子油中碳十八不饱和脂肪酸的合成积累提供了理论依据,对改良植物油脂的不同脂肪酸比具有重要意义。     

2个石榴品种果皮花色苷合成相关基因表达分析

以2个不同红色石榴品种‘红宝石’和‘墨石榴’为试验材料,采用荧光定量PCR方法,分析花色苷合成相关基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等6个基因在果实发育过程中的转录表达特性,同时分析基因表达量与果皮花色苷积累的关系。结果表明:(1)在整个果实发育期内‘墨石榴’花色苷含量明显高于‘红宝石’;随着果实的发育,‘红宝石’果皮中总花色苷含量不断增加,而‘墨石榴’中总花色苷含量初期很高,随后迅速下降,后期维持在较低水平。(2)‘红宝石’中CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT等5个基因均在果实发育的早期和晚期出现2个表达高峰,而ANS基因的表达量在整个果实发育期内不断升高;在‘墨石榴’中CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等5个基因的表达高峰均出现在早期,随着果实的发育表达量均呈下降变化趋势,但UFGT基因在中期时表达量最高。(3)‘红宝石’石榴的ANS基因表达量与总花色苷含量呈显著正相关,‘墨石榴’中CHS和ANS基因的表达水平与总花色苷含量显著相关。研究认为,花色苷合成相关基因的初期和末期表达差异是2个石榴品种着色差异的主要原因,ANS在‘红宝石’着色中起关键作用,CHS和ANS可能在‘墨石榴’花色苷积累中起重要作用。     

拟南芥TAG1基因对脂类合成调控作用的研究进展

三酰甘油（TAG）是真核生物中能量贮存的最主要形式。植物中贮存的三酰甘油是食用油类和工业用油的主要来源。TAG1基因的表达产物甘油二酯酰基转移酶（DGAT）能够调控三酰甘油的合成。as11是TAG1基因突变获得的脂类代谢相关突变体。该文概述了拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体as11的生物学特征及TAG1基因对脂类合成调控的最新进展。     

线虫基因显微注射和整合技术——设备、操作与指南

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是研究动物遗传、个体发育和行为活动的重要模式生物,其主要优点是能够研究从分子细胞水平到整体系统水平的相关生命活动的作用机理．其中基因显微注射和整合是该领域的核心技术,广泛应用于研究线虫的基因表达、功能和基因间的相互作用等．显微注射技术使用尖端开口直径为微米级的玻璃微管,将所研究的目的DNA注射进线虫的性腺．注射的DNA被成熟的卵细胞吸收,以染色体外遗传物质的形式存在．但这种形式并不能稳定遗传,可采用基因整合技术将外源基因整合到染色体上,得到稳定遗传的线虫种系．显微注射是一项精细的实验技术,影响实验成功与否的因素较多,实际操作需要有一定的经验．在实践过程中逐步改进和完善了这项技术,在此主要介绍线虫显微注射技术的操作过程、创新方法以及注意细节．     

Osmoregulation in the model organismEscherichia coli: genes governing the synthesis of glycine betaine and trehalose and their use in metabolic engineering of stress tolerance

Glycine betaine is known to be the preferred osmoprotectant in many bacteria, and glycine betaine accumulation has also been correlated with increased cold tolerance. Trehalose is often a minor osmoprotectant in bacteria and it is a major determinant for desiccation tolerance in many so-called anhydrobiotic organisms such as baker's yeast(Saccharomyces cerevisiae). Escherichia coli has two pathways for synthesis of these protective molecules; i.e., a two-step conversion of UDP-glucose and glucose-6-phosphate to trehalose and a two-step oxidation of externally-supplied choline to glycine betaine. The genes governing the choline-to-glycine betaine pathway have been studied inE. coli and several other bacteria and higher plants. The genes governing UDP-glucose-dependent trehalose synthesis have been studied inE. coli andS. cerevisiae. Because of their well-documented function in stress protection, glycine betaine and trehalose have been identified as targets for metabolic engineering of stress tolerance. Examples of this experimental approach include the expression of theE. coli betA andArthrobacter globiformis codA genes for glycine betaine synthesis in plants and distantly related bacteria, and the expression of theE. coli otsA and yeastTPS1 genes for trehalose synthesis in plants. The published data show that glycine betaine synthesis protects transgenic plants and phototrophic bacteria against stress caused by salt and cold. Trehalose synthesis has been reported to confer increased drought tolerance in transgenic plants, but it causes negative side effects which is of concern. Thus, the much-used model organismE. coli has now become a gene resource for metabolic engineering of stress tolerance.     

不同代次牛成肌细胞的诱导分化及相关基因的表达分析

利用初生荷斯坦牛的成肌细胞,在不同代次以含体积分数为2%马血清的DMEM进行诱导分化,在之后0、2、4、6、8、10 d观察细胞的形态变化并收集细胞提取总RNA,检测成肌相关基因的表达情况,为进一步研究牛肌肉发生过程及相关基因的表达调控提供依据。同时利用实时荧光定量PCR分别检测肌性相关基因MyoD(生肌决定因子)、MyoG(肌细胞生成素)以及非肌性相关基因A-FABP(脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白)表达水平的变化。研究表明：①各代细胞在诱导培养4 d后开始有肌管形成,其后越来越多,8 d时达高峰。②成肌细胞向成熟肌细胞分化过程中,MyoD、MyoG、A-FABP基因都呈先上升然后下降的趋势。③高代次成肌细胞比低代次细胞增殖慢,而且在诱导分化后,肌管的数目明显变少; MyoD、MyoG、A-FABP随着代次的升高而下降。故推断MyoD、MyoG以及A-FABP基因会在成肌分化开始后的不同阶段被激活,从而发挥不同的调控作用,而且随着传代次数的增加成肌细胞的分化能力减弱。     

蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅99 1无性系为试验材料,利用RT PCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646)。(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1 000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近。(3)qRT PCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低。研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应。     

Inheritance and segregation of exogenous genes in transgenic cotton

Three transgenic cotton varieties (lines) were chosen for the study of inheritance and segregation of foreign Bt (Bacillus thuringiensis toxin) andtfdA genes in cotton. The transformed cotton varieties CCRI 30 and NewCott 33B expressing the BtcryIA gene, and cotton line TFD expressing thetfdA gene were crossed with CCRI 19, CCRI 12 and Lumian 6. The results confirm inheritance and segregation of (i) the exogenous Bt gene in transgenic CCRI 30 and NewCott 33B, governing resistance to bollworm, and (ii) the exogenoustfdA gene in transgenic TFD, governing resistance to the herbicide 2,4-D. Both resistance characters were governed by a single dominant nuclear gene, and were not affected by cytoplasm. Our data support the conclusion that foreign traits encoded by single genes are inherited and expressed in Mendelian fashion in cotton. Our results also indicate that a practical backcross breeding program could be used to develop cotton cultivars combining one or more resistance traits from foreign and native gene sources.     

The Role of GIGANTEA Gene in Mediating the Oxidative Stress Response and in Arabidopsis

The Arabidopsis GIGANTEA (GI) gene has been shown to be involved in the regulation of the oxidative stress response; however, little is known about the mechanism by which GI gene regulates the oxidative stress response. We show here that enhanced tolerance of the gi-3 mutant to oxidative stress is associated, at least in part, with constitutive activation of superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) genes. The gi-3 plants were more tolerant to parquart (PQ) or hydrogen peroxide (H₂O₂)-mediated oxidative stress than wild-type plants. Analyses of concentrations of endogenous H₂O₂ and superoxide anion radicals as well as lipid peroxidation revealed that enhanced tolerance of gi-3 plants to oxidative stress was not due to defects in the uptake of PQ or the sequestration of PQ from its site of action, and that the gi-3 mutation alleviated oxidative damage of plant cells from PQ stress. Moreover, the gi-3 mutant showed constitutive activation of cytosolic Cu/ZnSOD and plastidic FeSOD as well as cytosolic APX1 and stromal APX genes, which at least in part contributed to constitutive increases in activities of anti-oxidative enzymes SOD and APX, respectively. To our knowledge, we demonstrate, for the first time, that GI gene regulates the oxidative stress response, at least in part, through modulation of SOD and APX genes.     

转双价抗虫基因大白菜新种质的获得及其抗虫性分析

采用超声波辅助花粉介导方法,将双价抗虫基因BmkIT-Chitinase导入早熟型大白菜自交系20-19-3,最终获得了5个转基因大白菜优良自交系纯合株系Z1-5、Z2-7、Z9-6、Z11-6和Z20-13;以转基因大白菜株系和非转基因对照植株为材料,对BmkIT-Chitinase基因在大白菜中的遗传规律、基因表达及抗虫性进行进一步分析。结果显示:(1)转化株后代多代(T_1~T_4)PCR、Southern blotting等分子跟踪检测表明,目的基因已成功导入受体植株,且能够稳定遗传;用该转基因方法对大白菜进行基因转化所获得的转基因植株分析显示,外源基因多数以多拷贝形式整合于核基因组,少部分外源基因以单拷贝形式整合。(2)Elisa分析结果证明,所导入的外源基因可高效表达,T4代株系新鲜叶片中表达产物量最高达到0.069μg·g~(-1)左右。(3)转基因株系田间抗虫性统计分析表明,转化株系与对照在抗虫性方面有显著差异,其对小菜蛾及菜青虫抗性普遍提高2~3级。研究认为,转BmkIT-Chitinase基因大白菜中BmkIT-Chitinase基因的表达可有效提高大白菜的抗虫性。     

云南地区鸭源沙门菌的分离鉴定及耐药性和毒力基因分析

【背景】沙门菌是一种重要的食源性人兽共患病原菌,可引起多种食源性疾病。【目的】了解云南地区鸭源沙门菌病的流行现状、耐药现象及毒力基因携带等基本情况。【方法】无菌采集云南各地区病死鸭肝脏样品169份进行沙门菌分离,对分离株进行血清分型鉴定、药敏及相关耐药基因、毒力基因筛查。【结果】分离到鸭源沙门菌48株,分离率为28.40%,鉴定出3种血清型,其中肠炎沙门菌为优势血清型。分离株对青霉素G、林可霉素、克林霉素和利福平的耐药率达100%,每株菌至少对3类6种及以上的抗生素耐药,单株最高可耐14种,产生了22种耐药谱型。共检出耐药基因5种,bla_TEM和tetB检出率分别为27.08%和22.92%,tetA、sul2和EBC的检出率较低。毒力基因共检出10种,其中,SPI-1(avrA)、SPI-3(mgtC)、SPI-4(siiD)、SPI-5(sopB)和bcfC检出率均高达100%,SPI-2(ssaQ)、spvB、spvC、pefA和stn的检出率均达60%以上,cdtB未检出。【结论】云南地区鸭源沙门菌主要流行血清型为肠炎沙门菌,耐药性及多重耐药情况严重,耐药机制复杂,耐药基因与耐药表型符合率低,毒力基因检出率较高。研究结果可为云南地区鸭群沙门菌病的防控和净化提供参考。     

非编码的mRNA

非编码的mRNA是近年发现的一类不含典型ORF的mRNA.目前已发现或克隆的这类基因主要有：H19基因,XIST基因,XLSIRT基因,His-1基因,bic基因,rox1和rox2基因等.它们与胚胎发育,肿瘤发生及X染色体失活密切相关.     

毛尖紫萼藓抗旱相关基因Gp-LEA的克隆与表达分析

以毛尖紫萼藓干旱cDNA文库中获得的一段与LEA基因同源性较高的EST序列为基础,采用RACE技术分离该基因cDNA全长序列,命名为Gp-LEA。Gp-LEA基因的cDNA全长814bp,开放阅读框456bp,编码含151个氨基酸蛋白质。生物信息学分析结果显示,Gp-LEA蛋白为稳定蛋白,分子质量为16.612kD,理论等电点（pI）为5.06,含有LEA₂功能结构域,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。系统发生分析表明,Gp-LEA基因编码蛋白与花旗松LEA蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示,Gp-LEA基因在复水和快速干旱模式下均能表达。推测Gp-LEA基因在毛尖紫萼藓的复水和干旱过程中起着重要作用。