植物抗病相关基因分离策略

近年来植物基因克隆技术已经取得了很大进展。文章对分离植物抗病相关基因的一系列策略及其研究进展进行了综述,并对这些技术的异同,各自的优缺点,以及它们在植物中的应用现状及前景作了评述。     

Differential display: Identifying genes involved in cardiomyocyte proliferation

An estimated 15,000 different mRNA species are expressed in a typical mammalian cell. The differential expression of mRNAs in both a temporal and cell-specific manner determines the fate of the cell and creates the organism. Analysis of this differential gene expression has become a central aim of many laboratories attempting to understand the mechanisms underlying various biological processes. Currently, we are using a technique called differential display to analyze the differential expression of genes in cardiomyocytes. Differential display is a rapid and powerful technique that was introduced by Liang and Pardee in 1992. Since that time, it has been successfully applied by several groups, and it is quickly becoming a standard method for studying differential gene expression. Here, we present a detailed article discussing the differential display methodology and how we have utilized it to identify potential genes involved in cardiomyocyte proliferation. Furthermore, we have provided a list of materials and supplied examples of data obtained, in an effort to allow the reader to perform the technique with success in their own laboratory.     

mRNA差别显示技术对肝再生调控基因的研究

以正常肝和再生肝为对比材料,利用mRNA差别显示技术,研究肝再生过程中基因的差别表达,旨在从基因选择性表达水平上探讨肝再生调控机理。得到4种未知肝再生相关cDNA,完成其克隆与序列分析,其一在再生肝中的表达低于正常肝,余者则高于正常肝。这些序列均已在EMBL(Europe Molecular Biology Laboratory)数据库中登录,登录号分别为X95721、X95722、X95723、X97973。     

Differential display

Characterization of regulated gene expression in eukaryotic cells is essential for studying cell growth and differentiation as well as for understanding the molecular mechanisms of diseases. Differential display was developed for such comparative studies by allowing a systematic and nonbiased screening for molecular differences at the level of mRNA expression between or among different cells or tissues. The essence of the method is to amplify messenger RNA 3′ termini using a pair of anchored oligo-dT primer and a short primer with an arbitrary sequence. The amplified cDNAs labeled with radioisotope are then distributed on a denaturing polyacrylamide gel and visualized by autoradiography. Side-by-side comparison of mRNA species from two or more related samples allows identification of both up- and downregulation genes of interest. Some of the most recent improvements have been incorporated into this general protocol for differential display.     

利用mRNA差异显示技术研究香菇发育相关基因

以香菇子实体不分化突变株和对照菌株L98411为材料,利用mRNA差异显示技术研究二者的基因表达差异,共分离到21条差异片段,其中12个分别与泛素、ATP合成酶、锌指蛋白、GTP结合蛋白、延伸因子g1线粒体前体、过氧化物酶、硫酯酶、类TrpB酶、2,4-二烯酰辅酶A还原酶、糖苷水解酶、热激蛋白、疏水蛋白等已知基因有较高的同源性,这表明香菇子实体分化发育是一个复杂的过程,涉及到胞内转运、转录调控、细胞分化、蛋白合成、各种代谢途径中的酶、抗逆反应等诸多途径的协同调控。     

Identification of differentially expressed genes in the developing antler of red deer Cervus elaphus

Understanding the molecular mechanisms underlying bone development is a fundamental and fascinating problem in developmental biology, with significant medical implications. Here, we have identified the expression patterns for 36 genes that were characteristic or dominant in the consecutive cell differentiation zones (mesenchyme, precartilage, cartilage) of the tip section of the developing velvet antler of red deer Cervus elaphus. Two major functional groups of these genes clearly outlined: six genes linked to high metabolic demand and other five to tumor biology. Our study demonstrates the advantages of the antler as a source of mesenchymal markers, for distinguishing precartilage and cartilage by different gene expression patterns and for identifying genes involved in the robust bone development, a striking feature of the growing antler. Putative roles for “antler” genes that encode α-tropomyosine (tpm1), transgelin (tagln), annexin 2 (anxa2), phosphatidylethanolamine-binding protein (pebp) and apolipoprotein D (apoD) in intense but still controlled tissue proliferation are discussed.     

兔移核重构胚再程序化相关基因片段的分离与鉴定

用单个植入前胚胎mRNA差别显示方法（Single Preimplantation Embryonic mRNA Differential Display Reverse Polymerase Reaction,SPEDDRTPCR）,以家兔移核重构发育至2细胞、8细胞时期的胚胎及囊胚作为起始材料。研究家兔移核重构胚再程序化相关基因的表达。获得了25个与再程序化相关的基因片段,完成了对所有片段的克隆、序列分析,其中5个反向Northern证实的片段在从MⅡ到囊胚的发育阶段中呈现特异性表达的特点。这项研究为再程序化相关基因全长的分离以及功能研究奠定了良好的基础。     

Expression of starvation-induced genes in zygotes ofDictyostelium discoideum

Two cDNA fragments induced in developing zygotes ofDictyostelium discoideum were isolated by mRNA differential display. the relevant genes were also found to be expressed during asexual development, suggesting that sexual and asexual development share common molecular mechanisms inD. discoideum.     

玉米对二氧化硫胁迫响应的相关cDNA克隆与分析

应用mRNA差异显示技术,对高耐SO2玉米自交系Q9进行了SO2胁迫下的基因差异表达分析.结果显示,30对引物组合进行的PCR扩增中,获得了13条差异表达的cDNA片段,其中3条诱导表达,2条增强表达,6条减量表达,2条抑制表达.序列分析和数据库比对表明,GenBank中只搜寻到5条cDNA序列,其中2条增强表达的cDNA片段D1和D5分别与氨基酸结合蛋白ABP、锌指结构转录因子蛋白DOF部分序列高度同源,其他诱导表达的3条cDNA(D3、D6、D11)功能未知,可能是新的cDNA片段.经半定量RT-PCR分析验证,D1和D5转录水平受SO2胁迫表达显著增强,推测D1和D5可能参与了玉米对SO2胁迫的抗性反应.     

NaHCO3胁迫下紫杆柽柳一些基因的表达

应用差异显示技术研究了NaHCO3胁迫下紫杆柽柳(Tamarix androssowii)基因的表达.经Northern检测共获得了17个基因片段,BLASTX分析表明,有2个基因与编码F-box类蛋白家族成员的基因同源性较高(F-box蛋白的功能为调节细胞周期转变、转录调控和信号转换,在植物抗逆防御系统中起重要作用);1个基因与翻译起始因子eIF成员有高的同源性(eIF在植物和酵母的抗盐胁迫中起重要作用);2个与分泌型过氧化物酶和过氧化物酶基因同源性高的基因片段;5个与盐碱胁迫密切相关的新基因,它们在胁迫前后差异表达明显.另外7个与已知基因同源性较高或有一定相似性,它们在抗盐碱胁迫中的作用尚待研究.     

利用电子差异展示方法克隆人类睾丸高表达新基因SPATA11

利用NCBI中的电子差异展示(digital differential display,DDD)软件,比较来自睾丸(包括睾丸癌)与来自其它组织的EST文库,从筛查人类睾丸中高表达而在其他组织中不表达或低表达的差异ESTs入手,成功克隆了一个在人类睾丸中高表达的新基因SPATA11．RT-PCR实验证实其在成人睾丸高表达．序列分析表明该基因含4个外显子,基因组跨越2．6kb,定位于19pl3．3．cDNA编码一个含221个氨基酸,相对分子质量为24．5kD的新蛋白．Northern杂交结果显示：该基因含有1．1kb大小的唯一转录本,主要在睾丸中强表达．肝脏、肺、卵巢和肾脏中有微弱表达．而其他组织中该基因无表达．     

用DDRT-PCR方法克隆小鼠精子发生早期相关基因的EST

为了避免差异显示技术中的放射性污染 ,并用之于筛选、克隆精子发生早期的相关基因 ,分离纯化了小鼠的原始精原细胞及B型精原细胞 ,提取其总RNA ,逆转录获得cDNA ,以荧光差异显示方法筛选差异表达基因。利用斑点杂交技术对差异片段进行快速鉴定以排除假阳性。选取 16条差异显著的片段做克隆测序 ,通过Gen Bank/Blast比较 ,有 7个片段属于新的EST ,且均表现为在B型精原细胞中表达强度高于原始精原细胞。提交Gen Bank获得注册号。从中选取较有意义的 3条基因片段通过半定量RT PCR方法进一步验证其表达特征。和传统的差异显示方法比较 ,文中所采用的mRNA差异显示技术可快速排除假阳性结果 ,避免同位素标记带来的放射性污染。结果表明所获得的 7个新EST均表现为B型精原细胞中高表达 ,这些表达升高的基因可能与其后精子发生过程中的一系列特殊现象 (如减数分裂、变态成形 )有关 ,为生精细胞的分化做物质上的准备。     

热休克后表达受抑基因的分子克隆及其表达特性

以人成骨肉瘤细胞株ＨＯＳ－８６０３为热休克模型,在利用ＤＤｍＲＮＡ方法筛选和克隆了一个热休克后表达受抑基因的ｃＤＮＡ片段的基础上,以该片段为探针,筛选ＨＯＳ－８６０３细胞的ｃＤＮＡ文库,获得该基因的全长ｃＤＮＡ克隆（ＨＳＳＧ－１）;ＤＮＡ序列测定表明该ｃＤＮＡ全长１４５６ｂｐ,编码２７６个氨基酸,经计算机辅助分析,该ｃＤＮＡ序列尚未被报道。经ＲＮＡ斑点杂交证实,该基因的表达于多种组织细胞之中,并且     

用差异显示PCR法筛选与血管外膜细胞表型转化相关的基因

为筛选血管外膜成纤维细胞（adventitial fibroblast,AF）与肌成纤维细胞（myofibroblast,MF）间表型转化有关的基因,实验建立了大鼠胸主动脉AF和MF两种细胞模型,用差异显示聚合酶链反应（DD－PCR）技术获得表达差异片段,对差异片段进行克隆和测序分析,并用定量PCR和Northern blot对差别显示结果进行验证。用反义核酸转染技术观察骨桥蛋白（osteopontin,OPN）对AF迁移的影响。结果表明,两种表型细胞存在明显的基因表达差异,其中一个在MF下调的差异片段与GenBank中NADH脱氢酶亚单位5（NADH dehydrogenase subunit 5,Nd5）基因高度同源。另一个在MF上调的差异片段与OPN基因同源。上述差异表达结果被定量PCR及Northern blot证实。此外还有4个表达序列标志（expressed sequence-tag,EST）在GenBank中未查到同源序列。反义OPN寡脱氧核甘酸可抑制AF的迁移活动。结果提示,AF转化为MF可能与ND5基因下调、OPN上调及其它未知基因的表达改变有关。应用反义技术适度抑制OPN表达在防治血管重塑中具有重要作用。     

mRNA差别显示技术在植物发育研究中的应用

mRNA差别显示技术是近年发展起来的研究基因表达差异的有效方法,它不仅可比较基因表达差异、追踪已知基因的表达情况,而且可作为寻找特异表达基因的重要手段。本文介绍此方法在植物春化作用、光周期反应、花发育、雄性不育、成熟、衰老、种子发育和休眠及根发育等研究领域的应用概况。     

大菱鲆白化相关基因(DEN-1、DEN-2)的分离鉴定及特征分析

应用mRNA差异显示技术,对比研究正常与白化大菱鲆有眼侧皮肤组织,克隆差异表达基因,经测序,RT-PCR验证,差异表达基因片段DEN-1(GenBank登录号:DQ886390)与DEN-2(GenBank登录号:DQ886391)均在白化大菱鲆有眼侧皮肤组织中下调表达;通过BLAST检索发现,DEN-1与GenBank中的斑马鱼和牛的类似尿苷二磷酸-葡萄糖:糖蛋白葡糖基转移酶(UGGT)基因、与挪威鼠类似尿苷二磷酸-葡萄糖:神经酰氨葡糖基转移酶1(Ugcgl1)基因有较高同源性;DEN-2与原鸡、斑马鱼、人、挪威鼠、家鼠和狗的眼缺乏同源框4(eya4)基因的同源性均较高。采用相对定量RT-PCR对正常鱼有眼侧皮肤(N1)、白化鱼有眼侧皮肤(A1)、正常鱼无眼侧皮肤(N2)、白化鱼无眼侧皮肤(A2)进行表达谱分析,以内参β-actin基因分别对DEN-1和DEN-2表达量进行标准化的光密度扫描显示:DEN-1和DEN-2在4种皮肤组织中有相似的表达模式,即表达量:N1>N2≈A2>A1。电子延伸将DEN-2延伸为497bp的片段,该延伸片段与多种动物的eya4基因在核酸和蛋白水平均有很高同源性。本研究对DEN-1和DEN-2的不同组织器官和不同发育阶段的电子表达谱分析,将对其进一步研究提供有价值参考。     

银染DD-PCR法筛选游泳疲劳小鼠肝脏中差异表达基因的初步研究

目的:筛选小鼠游泳疲劳相关基因,为阐明疲劳产生的分子机制奠定基础.方法:取30只BALB/c雄性小鼠,体重(20±2)g,随机分成对照组、浸水组和游泳疲劳组,对游泳疲劳组小鼠进行负重游泳致疲劳后,与其他两组同时采集肝脏组织,利用改进后的银染DD-PCR法筛选小鼠肝脏中差异表达的基因,并进行鉴定,采用BLAST软件对阳性片段进行同源性分析.结果:经反向Northern blot和测序鉴定后,获得了7条阳性差异表达基因片段(DD-ESTs),其中有2条DD-ESTs只在游泳疲劳组表达,2条呈现下调表达,另3条呈现上调表达;阳性片段中一条为新基因,登录GenBank数据库后获得登录号为AY615302.结论:利用银染DD-PCR法获得了7条游泳疲劳小鼠差异表达基因片段(DD-ESTs).