水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料，提取线粒体DNA，用限制性内切酶完全酶解，以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针，进行分子杂交，将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上，并且以pBR322为载体，克隆了这一片段，另外，在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中，不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带，分别是3.5kb和2.9kb，而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带，因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝，而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

优化的反向PCR结合TAIL-PCR法克隆棉花线粒体atpA双拷贝基因及其侧翼序列

双拷贝基因及其侧翼序列的克隆是分子生物学中的一个难点。将优化的反向PCR(Inverse PCR,iPCR)与TAIL-PCR相结合,有效地克隆双拷贝基因及其侧翼序列。先用Southern blotting方法确定一种能获得合适长度片段的限制性内切酶,然后用优化的iPCR方法对该酶切产物进行自连和扩增,将2个拷贝的侧翼序列区分开。根据iPCR结果,进一步用TAIL-PCR扩增更远侧翼的序列。利用这套方法,获得了棉花可育胞质和不育胞质线粒体双拷贝atpA基因的所有EcoR I限制片段(2.2～5.1 kb)和HindⅢ限制片段(8.5～11.7 kb),克隆到2个拷贝各自的侧翼序列。研究结果说明,优化的iPCR与TAIL-PCR相结合是克隆双拷贝基因及其侧翼序列的一种高效方法。     

棉花叶绿体基因RNA编辑位点的测定及分析

陆生植物叶绿体RNA编辑是转录后基因表达调控的一种重要方式。该文在预测棉花（Gossypium hirsutum）叶绿体基因RNA编辑位点的基础上,选取中棉10（CRRI 10）为实验材料,采用PCR、RT-PCR及测序等方法,确定CRRI 10的27个叶绿体蛋白编码基因共有55个编辑位点,均是C→U的转换。与棉种柯字310（C310）的编辑位点比对后发现,CRRI 10多出accD-468和rpoC1-163两个编辑位点,同时缺失psbN-10。利用生物信息学分析这3个位点,rpoC1-163和psbN-10的编辑可能会改变各自蛋白的二级结构。对CRRI 10中55个编辑位点上游的顺式作用元件（？30–？1）分析显示,共有8组顺式作用元件的相似性达到60%或以上,推测各组中的编辑位点可能由相同的反式作用因子来识别。     

水稻线粒体coxII基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰,它的发现是近年来对分子生物学中心法则的重要补充.本文以红莲型(HL)水稻细胞质雄性不育系粤泰A,保持系粤泰B和杂种F1(不育系A与恢复系71068的杂交一代)为材料,首次研究了线粒体基因coxII转录本的编辑位点.coxII基因的转录本有15个编辑位点,其中有14个发生在密码子的第一和第二位点.这14个位点的编辑可改变氨基酸的种类,并导致所编码蛋白的疏水性以及所编码蛋白在氨基酸序列上的保守性增加.     

水稻线粒体atpA基因的克隆及其与细胞质雄性不育的关系

本研究以水稻BT型细胞质雄性不育系秋光和相应的保持系秋光为材料,提取线粒体DNA,用限制性内切酶完全酶解,以玉米线粒体atpA基因和波菜叶绿体atpA基因作为探针,进行分子杂交,将保持系线粒体atpA基因定位在3.5kb的Bam HI酶切片段上,并且以pBR322为载体,克隆了这一片段,另外,在Bam HI完全酶解普带的杂交结果中,不育系线粒体基因组中有两条阳性杂交带,分别是3.5kb和2.9kb,而保持系线粒体基因组中只有3.5kb一条阳性杂交带,因而认为水稻不育系线粒体基因组中可能有两个atpA基因拷贝,而相应的保持系线粒体基因组中只有一个atpA基因拷贝。     

水稻线粒体coxⅡ基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰,它的发现是近年来对分子生物学中心法则的重要补充。本文以红莲型(HL)水稻细胞质雄性不育系粤泰A,保持系粤泰B和杂种F_1(不育系A与恢复系71068的杂交一代)为材料,首次研究了线粒体基因coxⅡ转录本的编辑位点。coxⅡ基因的转录本有15个编辑位点,其中有14个发生在密码子的第一和第二位点。这14个位点的编辑可改变氨基酸的种类,并导致所编码蛋白的疏水性以及所编码蛋白在氨基酸序列上的保守性增加。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP合成酶 atp6 基因转录本 RNA 编辑

紫稻（Oryza sativa L.）细胞质雄性不育系紫稻A是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术,得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp6基因转录本cDNA序列。通过与基因组序列比对发现：樱香Aatp6cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp6 cDNA序列中有16个编辑位点,在樱香B cDNA序列16个编辑位点位于15个密码子中,所编码的氨基酸均发生改变：在1003位点由C替换为T,导致原来编码谷氨酰胺密码子（CAA）成为终止密码子（TAA）,保证atp6 mRNA编码一个正常的ATP6多肽;而由于没有发生RNA编辑,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。研究表明,RNA编辑在合成正常的ATP6多肽的过程中具有至关重要的作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

向日葵细胞质雄性不育系线粒体基因组atpA位点的研究

对21种向日葵细胞质雄性不育(CMS)品系的线粒体基因组atpA基因位点处的DNA分子变异进行了分析和研究。首次通过基因组DNA及mtDNA与一含有部分atpA基因和orf H522的4.1kb探针Southern分子杂交分析及mtDNA限制性内切酶图谱分析证明,在atpA基因位点区域有4种DNA序列存在于21种细胞质雄性不育品系中。首次指出在向日葵CMS品系中即使细胞质来源相同,不育基因却有多种存在形式,并通过实验结果推测了导致细胞质雄性不育的机理。     

红莲型细胞质雄性不育水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点研究

以红莲(HL)型水稻细胞质雄性不育系A、保持系B及杂种一代F1为材料,首次比较研究了红莲型水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点及各位点的编辑频率.结果表明atp6基因的转录本有18个编辑位点,其中有15个发生在密码子的第一和第二位点上,这些位点的编辑最终会导致氨基酸种类的变化.18个编辑位点在A、B和F1中没有差异,但各位点的编辑频率在引入了核恢复基因的条件下发生了较大的变化,完全编辑的比例增加.这些结果首次证明HL型细胞质雄性不育与线粒体atp6转录本的编辑有一定相关性,编辑不充分的转录产物最终会干扰线粒体功能的正常发挥.     

水稻线粒体coxⅡ基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰,它的发现是近年来对分子生物学中心法则的重要补充,本文以红莲型（HL）水稻细胞质雄性不育系粤泰A,保持系粤泰B和杂种F1（不育系A与恢复系71068的杂交一代）为材料,首次研究了线粒体基因coxⅡ转录本的编辑位点,coxⅡ基因的转录本有15个编辑位点,其中有14个发生在密码子的第一和第二位点,这14个位点的编辑可改变氨基酸的种类,并导致所编码蛋白的疏水性以及所编码蛋白在氨基酸序列上的保守性增加。     

PPR蛋白参与RNA编辑机制的研究进展

RNA编辑是一种发生在转录后核苷酸特异位点的加工修饰现象,包括核苷酸的插入、删除和改变.高等植物中RNA编辑主要发生在线粒体与叶绿体中,具有重要的生物学功能,其机制仍在探索中.而PPR蛋白作为RNA编辑的反式作用因子,成为近几年来分子生物学的研究热点.该文就PPR蛋白、RNA编辑及PPR蛋白参与RNA编辑的机制等进行了综述.     

红莲型细胞质雄性不育水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点研究

以红莲（HL）型水稻细胞质雄性不育系A、保持系B及杂种一代F₁为材料,首次比较研究了红莲型水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点及各位点的编辑频率.结果表明atp6基因的转录本有18个编辑位点,其中有15个发生在密码子的第一和第二位点上,这些位点的编辑最终会导致氨基酸种类的变化.18个编辑位点在A、B和F₁中没有差异,但各位点的编辑频率在引入了核恢复基因的条件下发生了较大的变化,完全编辑的比例增加.这些结果首次证明HL型细胞质雄性不育与线粒体atp6转录本的编辑有一定相关性,编辑不充分的转录产物最终会干扰线粒体功能的正常发挥.     

CRISPR/Cas9系统介导的棉花GhNAC3基因编辑

为创制棉花耐旱种质资源,解决棉花耐旱资源贫乏以及提高水资源利用率,研究依据CRISPR/Cas9编辑原理,对课题组前期利用RT-PCR技术筛选耐旱相关基因GhNAC3(Gh＿D02G0790)的第一外显子区域设计2个20 bp的编辑靶点,并在陆地棉基因组数据库中比对分析靶点序列,排除非特异性编辑,将2个靶点核苷酸片段分别与gRNA-AtU6载体连接,通过2次PCR扩增,得到含特异性连接接头的AtU6-GhNAC3表达盒,再将表达盒连接到CRISPR/Cas9(pRGEB32-7)载体上,获得CRISPR-GhNAC3重组表达载体,利用农杆菌介导法转化陆地棉受体YZ-1,再生培养得到T₀代转基因幼苗,通过PCR检测Cas9蛋白基因获得阳性株系。对T₀代植株的靶点区域序列进行PCR扩增和测序分析,鉴定GhNAC3编辑类型。结果发现,CRISPR9-GhNAC3表达载体成功转化YZ-1,并获得40株转基因再生植株,经Cas9蛋白基因鉴定得到30株阳性株系,从阳性植株选择10株进行编辑类型测序分析,发现7株在靶点区域发生编辑,编辑类型主要为碱基片段缺...     

测序深度对RNA编辑识别算法的影响

RNA编辑是重要的转录后修饰过程,目前已有多种算法用于识别RNA编辑,本文主要研究小鼠中测序深度对RNA编辑识别算法的影响,从而为RNA编辑的研究给出建议的方法. 本文使用STAR比对软件将小鼠的RNA-seq数据进行序列比对,然后使用GATK识别SNV,并用Separate Method、GIREMI、RNAEditor 3种方法识别出RNA编辑位点. 最后对3种方法识别RNA编辑位点的共同部分、识别效率、识别稳定性、识别与测序深度的关系进行分析. 结果发现3种方法识别的编辑位点数目差异大,共有位点较少,随着测序深度的增加,识别的RNA编辑位点数也在增加. 结果表明RNA编辑识别算法在小鼠中的识别性能与测序深度呈正相关.     

水稻基因组加倍对籽粒大小调控基因表达的影响

水稻是最重要的粮食作物之一,提高水稻产量一直是育种的主要目标。水稻四倍体相对于二倍体具有籽粒变大、粒重增加的特点,研究基因组加倍后籽粒大小基因的调控模式,在育种应用方面具有十分重要的意义。本文以二倍体 -四倍体水稻为材料,分析6个控制籽粒大小基因在幼穗发育中的表达差异,同时结合转基因实验,探讨基因剂量增加对基因表达水平和籽粒大小的影响。结果发现：基因组加倍后,水稻的发育进程不变,但株高增加,叶片变宽,籽粒变大,增大后的籽粒在籼稻表现为长、宽均增加显著,而在粳稻中长度比宽度增加更为明显。进一步分析控制籽粒大小基因的表达差异情况,发现这些基因的表达不仅受发育时期的影响,在籼粳亚种间也明显不同,即受遗传背景的影响。在基因组加倍的情况下,正调控基因GS5、HGW的表达普遍高于对应的二倍体;负调控基因GS3在籼稻D9311中趋于下调或沉默,而在粳稻DBl中趋于上调,GW2在D9311中上调,而在DBl中趋于沉默。通过转基因实验分析负调控基因GW2在二倍体Bl中的表达趋势,发现其在基因剂量线性增加的情况下,表达水平高于二倍体和四倍体,导致其籽粒变小。本研究结果有助于了解水稻中控制籽粒大小的基因在二倍体和四倍体中的表达模式,为高产育种提供理论依据。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP酶atp9基因转录本RNA编辑

紫稻（Oryza sativa L．）细胞质雄性不育系是本实验室新构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT—PCR等技术,得到了紫稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp9基因的基因组序列和cDNA序列。通过对这些序列的分析发现：樱香A atp9 cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香B atp 9cDNA序列中有2个编辑位点,在樱香BcDNA序列2个编辑位点中,223位点由C替换为T,导致原来编码精氨酸密码子成为终止密码子,保证atp9 mRNA编码一个“正常长度”的ATP9多肽。而由于没有终止密码子,樱香AmRNA就不能翻译成正常的多肽。上述研究表明,RNA编辑在生成正常的ATP9多肽的过程中发挥了重要作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

RNA编辑的研究进展

RNA编辑,即通过碱基的插入、删除和替换对RNA进行的转录后加工过程,这一表观遗传现象也被认为是在RNA水平上对遗传信息进行修复的一种修正机制.本文主要综述了目前植物中基于PPR基因家族等编辑复合体以及动物中关于CRISPR/Cas系统的两种RNA编辑系统,并介绍了RNA编辑在植物生长发育过程中的重要作用,并展望了RN...     

线粒体RNA转录后加工和修饰及其与人类线粒体疾病的关联

线粒体是真核细胞内参与能量生成和物质代谢的重要细胞器,拥有自身的基因组DNA.线粒体基因的表达调控对线粒体功能的维持至关重要.根据分子生物学中心法则,遗传信息是从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质.线粒体DNA(mtDNA)编码13个信使RNA(mRNA)、2个核糖体RNA(rRNA)和22个转运RNA(tRN...