杨树细胞色素P450类固醇单加氧酶(CYP90)基因的克隆与分析

拟南芥的CPD基因编码一种与植物油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)生物合成有关的细胞色素P450类固醇单加氧酶(CYP90 )。为探讨油菜素内酯这类新型植物激素在多年生木本植物中生物合成及作用的分子机理,以拟南芥CPD基因的一个cDNA片段为探针,从一种杂交杨 (Populustremula×tremudelois)的cDNA文库中分离出一个长 1 442bp的cDNA片段,然后再以这个cDNA的 5′区为探针,从这种杂交杨的基因组文库中分离出一个长 1 900bp的基因组DNA(gDNA)片段。测序结果表明,这段cDNA的 5′区与这段gDNA的 3′区重合; 由这段cDNA和gDNA组成的读框编码一个由 476个氨基酸组成的分子量为 63kD的蛋白质。该蛋白与拟南芥CYP90的同源性为 78 32%,比后者仅长 4个氨基酸,在所有已知的功能结构域,其中包括与BR生物合成密切相关的类固醇结合位点,也具有较高的同源性,表明CPD基因在一年生的草本和多年生的木本植物之间具有很高的保守性。系统树分析还表明,CYP90蛋白与番茄和玉米的矮化基因产物、鱼的all trans retinoicacid4 hydroxy lase及微澡青菌(Synechocystissp. )的细胞色素P450在进化上有较密切的联系。     

荧光原位杂交技术在植物细胞遗传学和绘制基因图谱中的应用现状与展望

荧光原位杂交是在分子水平上检测外源染色质的一种有效方法。其探针主要有染色体重复序列、总基因组DNA、寡单拷贝序列和染色体涂色集中等,该技术在研究植物细胞遗传学、基因扩增、基因作图及植物进化和亲缘关系的鉴定上已广泛应用。简要概述了荧光原位杂交技术在植物细胞遗传学和绘制基因图谱中的应用现状与展望。     

转座子标签法克隆基因的改进——sAc/Ds双系统法

1　转座子及转座子标签法克隆基因基因标签法克隆植物组织中的基因是较为常用的一种方法 ,T-DNA和转座子均可作为基因标签。转座子最早由美国的细胞遗传学家 Mc-clintock在玉米中发现 ,它是指基因组中一段特定 DNA片段 ,能在转位酶的作用下从基因组的一个位点转移到另一个位点。转座子不仅能在本基因组中转座 ,也能转入其它植物的基因组中。转座的结果是使被转入的基因失活 ,从而有效地诱导产生表型突变株。然后构建一个对应于突变株的基因库 ,用作标签的转座子作为探针从基因库中筛选相对应的克隆 ,分离得到相对应于变异的基因 ,这就是…     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶(Lcy)基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因(Pds)启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考。     

国家卫生署(NIH)的人类DNA探针资源库和资料库:美国标准培养物保藏中心(ATCC)对人类遗传学的新作用

在人类遗传疾病诊断和人类基因图谱中的酶切片段长度多态性(RELP_s,restriction fragmentlength polymerphisas) 重组DNA技术为人类遗传学提供新的机会。应用直接基因探针、寡核苷酸探针以及酶切片段长度多态性(RELP_s),推进了遗传疾病的出生前诊断和人类基因组的图谱分析。     

香蕉抗病种质NBS类RGAs的克隆及相关序列差异分析

根据植物NBS类抗病基因保守氨基酸序列P-loop和疏水氨基酸GLPL保守序列设计简并引物,从香蕉抗镰刀菌枯萎病(4号小种)材料GCTCV-119的基因组DNA及cDNA中扩增获得9个DNA片段和10条cDNA片段,均编码为通读的氨基酸序列,命名为"BR-1"-"BR-19",GenBank登录号依次为EF515833-EF515836, EU123871-EU123885。同源性分析表明,均与已报道的植物抗病基因有不同程度的同源性,具有P-loop(Kinase-1a)、Kinase-2、RNBS-B(Kinase-3a)以及GLPL等保守氨基酸序列,属于non-TIR-NBS类候选抗病基因。其中,BR-5和BR-6与番茄抗镰刀菌枯萎病番茄专化型I2、I2-1和I2-2基因聚为一类,可能与香蕉镰刀菌枯萎病的抗性相关。     

龙葵叶绿体ATP合酶α-亚单位基因的克隆

本研究以菠菜叶绿体DNA 2.45kb的SalI片段(含有ATP合酶α-亚单位基因)为探针,从龙英叶绿体DNA BamHI片段文库中筛选出含龙葵叶绿体atpA基因的克隆。通过Southrcn吸印与探针杂交,证明了重组质粒pSB 132的插入片段含有atpA基因。同时将atpA基因定位在龙葵叶绿体DNA SalI、BglI、XhoI和BamHI 4种酶切图谱的限制性片段上。     

比较不同DNA条形码对中国海岸带耐盐植物的识别率

海岸带耐盐植物是一个生态和经济价值独特的庞杂类群,人们对其DNA条形码特性的了解甚少。本文对我国从辽宁到海南10个沿海省(市)大陆及岛屿海岸带耐盐植物广泛采样,从采集获得的样品中筛选出53科97属116个物种共562个样品进行DNA条形码研究。对3个叶绿体片段(mat K、rbc L、trn H-psb A)和1个核基因片段(ITS)进行了扩增和测序,统计各个片段的引物通用性和序列获得率,并检验了物种识别率。从序列获得率来看,mat K和trn H-psb A片段表现最好,ITS较差,ITS和mat K的引物通用性比其他2个片段差。序列相似性分析表明,单个片段ITS物种识别率最高(73.36%),其次为mat K(64.03%)和trn H-psb A(61.21%),rbc L的物种识别率最低,仅为46.41%。系统发育树分析显示mat K的物种识别率最高(82.3%),依据trn H-psb A片段难以获得可靠的系统发育树。多维度非度量分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)表明在进行海岸带区域性植物的DNA条形码研究时,叶绿体片段和核基因片段均应该考虑。综合上述研究结果,推荐联合片段ITS+mat K作为中国海岸带耐盐植物DNA条形码。本文为海岸带耐盐植物研究提供了总计1,939条DNA条形码基础数据,为构建耐盐植物DNA条形码数据库奠定了基础。     

玉米大斑病菌小柱孢酮脱水酶基因(scd)的克隆与功能分析

根据已知植物病原真菌黑色素生物合成相关基因scd(scytalone dehydratase)氨基酸序列保守区域设计简并引物,分别以玉米大斑病菌基因组DNA和cDNA为模板,通过PCR技术获得scd基因的同源片段,利用SMART-RACE技术和3′RACE技术获得了scd的cDNA全长序列。并根据scd基因cDNA全长序列设计基因特异性引物扩增玉米大斑病菌基因组DNA获得了该基因DNA全长。通过DNA序列和cDNA序列对比分析发现scd基因编码一个180个氨基酸的开放阅读框架,DNA序列含有两个分别为50bp和78bp的内含子。生物信息学分析表明其氨基酸序列与水稻胡麻叶斑病菌的scd基因的相似性很高。DHN黑色素生物合成途径特异性抑制剂—Carpropamid处理玉米大斑病菌,在12~24h之内可以抑制病菌分生孢子的萌发和附着胞的产生,但随着处理时间的延长抑制剂的抑制作用变弱,并且经过抑制剂处理的病菌不能侵入寄主组织或不能在寄主组织内扩展。初步明确了scd与玉米大斑病菌黑色合成途径及致病性的关系。     

探索更强的抗虫性

经过两年对特定玉米植株DNA的艰苦探索之后,CIMMYT(the International Maize andWheat Improvement Center)的分子遗传学家鉴定出了几个负责对巨座玉米螟抗性的染色体区,巨座玉米螟是一种为害性很大的昆虫。在此过程中,他们绘制了第一个热带玉米的基因图谱,利用DNA标记标明了感兴趣的区域。     

悬铃木不育突变体的分子机理研究

对以前用基因组相减技术分离的一个2．0kb的DNA片段,进行序列分析并进行同源性比较的结果显示,重组子pBS2.0对中插入的片段是悬铃木高分子量谷蛋白基因的一个亚基。以来源于拟南芥的AP1基因为探针,进行分子杂交的结果显示,突变体和野生型中都存在AP1基因,但突变作条文图谱产生了多条新谱带,杂交信号明显增强。提示突变体不育可能是高能辐射导致基因组DNA的缺失、重复和重组的结果。     

绿色木霉纤维素酶CBHII基因的分子克隆

本文以噬菌体lambda EMBL3 DNA为载体,通过克隆绿色木酶(Trichoderma viride)高分子量基因组DNA的部分酶解片段,并将重组分子进行体外包装后侵染Escherichia.coli K802,由此构建了绿色木霉基因文库。以李氏木霉(Trichoderma reesei)纤维素酶CBHII基因的末端片段为探针,用轮迥噬菌斑原位杂交从文库中筛选出CBHII基因的阳性克隆5个,随机取其中3个克隆用上述探针作斑点杂交,结果进一步证明克隆了全长或近全长的绿色木霉CBHII基因,用李氏木霉CBHI基因的末端片段探针作斑点杂交,结果提示CBHI与CBHII基因的末端序列之间无同源性存在。从斑点杂交的阳性克隆中提取DNA,酶切鉴定插入片段的长度,并克隆于质粒pUC19,Southern杂交结果证明获得了含绿色木霉CBHII基因的重组质粒pCBHII-14。     

一种基于寡核苷酸微阵列芯片的多重可扩增探针杂交技术

多重可扩增探针杂交技术(multiplex amplifiable probe hybridization,MAPH)是近年来发展起来的一种用于基因组中DNA拷贝数检测的新技术。并发展了一种基于寡核苷酸微阵列芯片的MAPH技术。该方法根据所检测的DNA序列,制备若干具有通用引物的FCR产物作为可扩增探针组,与固定在尼龙膜上待测的基因组DNA杂交。用磁珠回收特异性杂交的探针,经生物素标记的通用引物扩增后,与相应的寡核苷酸微阵列芯片杂交。该特异性的寡核苷酸微阵列芯片包括10个抗肌营养不良基因的外显子探针和阴性、阳性探针。杂交清冼后,链霉亲和素-Cy3染色用芯片扫描仪得到杂交的荧光图像。分析荧光信号的强度差异给出特定基因片段拷贝数的变化。该方法用微阵列技术代替MAPH中的电泳检测技术,可大幅度增加检测的通量。选择了一个正常男性、一个正常女性和一个肌营养不良症患者的基因组DNA来进行验证。结果表明,该方法能够同时给出抗肌营养不良基因多个外显子中的基因片段拷贝数差异信息。     

肠杆菌膜蛋白基因的研究——Ⅳ.大肠杆菌染色体DNA Hind Ⅲ酶解片段上

大肠杆菌野生株JE5506(1pp~ )和突变株JE5505(1pp~-)的染色体DNA的Hind Ⅲ酶解片段,与一带有大肠杆菌外膜脂蛋白信号肽基因的107bp探针,在20℃下进行DNA-DNA杂交,在25kb和3.4kb处各出现一杂交带。该两片段与载体质粒pBR322在体外进行DNA重组,分别得到pHWO14和pHWO15两个重组质粒。该两重组质粒的限制性内切酶酶切图谱,Southern印迹及与107bp探针杂交的实验结果,进一步证明了上述两个DNA片段上存在有与脂蛋白信号肽基因同源的序列。pHWO15质粒编码的蛋白质经鉴定证明是脂蛋白(见另文发表)。pHWO14质粒在微细胞内的表达产物虽不是脂蛋白,但DNA序列分析证明它与脂蛋白信号肽基因同源的序列是信号肽断裂位点周围高度保守的15个碱基对。     

温敏核不育水稻5460S细菌人工染色体文库的构建和鉴定

为了构建温敏核不育 (TGMS)基因区域的精细物理图谱并最终分离TGMS基因 ,以温敏核不育水稻 5 46 0S为材料 ,摸索优化了构建植物细菌人工染色体 (BAC)文库的方法 ,构建了一个高质量的BAC文库 .该文库由 1 95 84个克隆构成 ,插入片段平均长度为 1 1 0kb ,相当于水稻单倍体基因组大小的 5倍 ;以分子量分别为 1 40和2 5 0kb的 2个大BAC克隆进行稳定性传代实验 ,经 1 0 0代传代后其插入的DNA片段仍然稳定存在 ;以线粒体和叶绿体基因为探针筛选BAC文库 ,未检验出叶绿体和线粒体DNA的污染 ;以和tms1基因连锁的 3个分子标记作为探针对BAC文库进行了筛选 ,每个探针至少可获得一个阳性克隆 ,利用热不对称性交错PCR(Tail PCR)法成功分离了阳性克隆的左右末端序列 .     

ACC氧化酶和ACC合成酶反义RNA融合基因导入番茄和乙烯合成的抑制

从番茄品种强力米寿的总DNA中克隆番茄果实特异启动子2A11,以番茄成熟果实的RNA为模板,进行RT-PCR扩增,克隆番茄全长的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因片段。完成两个基因的克隆和测序后,将888bp的番茄ACC氧化酶基因和943bp的ACC合成酶基因片段串联,构成全长1837bp的融合基因。将该融合基因以反义的方向插入植物双元载体pYPX145中番茄果实表达特异启动子下游,获得ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因融合的植物双元载体pOSACC。该载体外源基因表达单元的两端含两个烟草SAR序列,利于转基因的稳定遗传。以番茄栽培品种合作903子叶和下胚轴为外植体,利用根癌农杆菌进行基因转化,通过200mg/L卡那霉素选择和GUS检测,获得了105株番茄GUS阳性植株,转基因番茄果实在当代表现明显耐贮特点。经过4代的耐贮和果实农艺性状的综合选择,获得了两个表现良好的株系DR-1和DR-2,两株系果实乙烯释放量显著下降,是未转基因材料的9.5%,番茄的贮存期在50天以上。     

ACC氧化酶和ACC合成酶反义RNA融合基因导入番茄和乙烯合成的抑制

从番茄品种强力米寿的总DNA中克隆番茄果实特异启动子2A11,以番茄成熟果实的RNA为模板,进行RT-PCR扩增,克隆番茄全长的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因片段。完成两个基因的克隆和测序后,将888bp的番茄ACC氧化酶基因和943bp的ACC合成酶基因片段串联,构成全长1837bp的融合基因。将该融合基因以反义的方向插入植物双元载体pYPX145中番茄果实表达特异启动子下游,获得ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因融合的植物双元载体pOSACC。该载体外源基因表达单元的两端含两个烟草SAR序列,利于转基因的稳定遗传。以番茄栽培品种合作903子叶和下胚轴为外植体,利用根癌农杆菌进行基因转化,通过200mg／L卡那霉素选择和GUS检测,获得了105株番茄GUS阳性植株,转基因番茄果实在当代表现明显耐贮特点。经过4代的耐贮和果实农艺性状的综合选择,获得了两个表现良好的株系DR-1和DR-2,两株系果实乙烯释放量显著下降,是未转基因材料的9．5％,番茄的贮存期在50天以上。     

美农部农研局在重组技术、抗寒育种和寻找紫杉醇源方面的新成就

美国农业部农业研究局在加洲大学植物基因表达中心(在加洲奥尔巴尼)的研究人员找到了一个玉米启动基因,它能使单子叶作物(谷类作物)的重组工程变得容易得多。众所周知,玉米、小麦、水稻、大麦和甘蔗等都很难接受新基因。但是,把从玉米取得的一个叫ubiquitin-1的基因片段用作启动基因时,加速了植株中新基因的表达。该局根据对甘蔗的试验结果,声称这个启动基因比常用的35S启动基因要强100     

开发检测支原体样植物病原体的探针

农林水产省国际农林水产业研究中心(JIRCAS)生物资源部研究员中岛一雄、该部主任研究官林隆治和泰国Khon Kaen大学、菲律宾国际水稻研究所(IRRI)的研究组开发了检测植物寄生性支原体样病原体(MLO)的DNA探针。开发该种探针还是第一次。 中岛等使用由于MLO侵染而患黄萎病的水稻、患叶化病的芝麻、患白叶病的甘蔗,从宿主植物DNA中分离出MLO的DNA。分别选患病植物DNA和与植物种特异反应的MLO DNA片段,用过氧化物酶标记,制作DNA探针获得成功。     

肠毒原性大肠杆菌(ETEC)不耐热肠毒素(LT)基因探针的研制

经氯化铯-溴化乙锭密度梯度离心分离纯化重组质粒pMMO 30 DNA 琼脂糖凝肢电泳回收的1．TDNA—HindII片段,用DNA缺口转译技术制备a-32p标记的LT基因探针,与标准ETFC(LT+)杂交为阳性,与非ETEC杂交则无同源性。从腹泻儿童和腹泻病猪粪便中分离的、经兔肠段结扎试验和免疫沉淀测定LT呈阳性的EFEC,与基因探针杂交呈现阳性：而且一个单菌落在硝酸纤维素滤膜上裂解的DNA印迹,与探针杂交可以进行放射自显影。如果采用不同的杂交条件,还可以鉴删测定ETEC的LT基因和霍乱弧菌的CT基因,一次可以进行几百个菌落的测定。结果表明,该探针可以用于实验室诊断和流行病学调查。