小黑杨PsnHB13基因在烟草中的遗传转化与功能分析

克隆小黑杨HD-ZIP家族基因PsnHB13,对该基因进行生物信息学分析、过表达载体构建、烟草的遗传转化。结果表明小黑杨PsnHB13基因cDNA全长870 bp,编码289个氨基酸。成功构建植物过表达载体pROKⅡ-PsnHB13,并通过农杆菌介导的叶盘法将外源基因转入野生型烟草。检测结果显示PsnHB13已成功整合入烟草基因组中,并在mRNA水平表达。通过观察转基因烟草的生长,发现过表达PsnHB13基因的烟草与野生型相比出现叶面积变小、叶型变长,根系生长缓慢,花朵变小等明显表型。说明PsnHB13基因主要对烟草叶片、根系及花的生长发育起到负调控作用。本文为研究PsnHB13基因对杨树生长发育的影响提供理论基础。     

小黑杨PsnHB22基因在烟草中的遗传转化研究

HD-Zip转录因子在光信号转导、非生物胁迫、叶片发育等方面发挥重要的作用,HB22转录因子是HD-ZipⅠ亚家族的成员之一。为研究PsnHB22基因的功能,从小黑杨（Populus simonii×P.nigra）cDNA中克隆PsnHB22基因并构建植物表达载体进行烟草（Nicotiana tabacum）的遗传转化,以获得该基因过量表达的转基因株系。对转基因株系进行PCR、qRT-PCR分子检测后观察表型,结果显示在营养生长时期,转基因烟草叶片窄小并且株高显著低于野生型对照。测定转基因烟草及野生型叶片的叶绿素含量,发现转基因烟草叶绿素含量显著高于野生型。由此推测PsnHB22基因在植株高生长、光合作用及叶片的形态建成等过程中起着重要的作用。     

小黑杨转录因子PsnbZIP1应答盐胁迫功能分析

为揭示小黑杨(Populus simonii×P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbZIP1在植物体内发挥的功能,以小黑杨为试验材料,克隆得到PsnbZIP1的ORF区序列长为432 bp,并初步分析PsnbZIP1盐胁迫下的分子机制。采用q-PCR分析PsnbZIP1在150 mmol·L^-1 NaCl处理小黑杨组培苗时的表达模式,发现该基因的表达量快速上升;通过生物信息学分析预测PsnbZIP1转录因子为无跨膜结构且具有信号肽的亲水性不稳定蛋白;用农杆菌(Agrobacterium)介导的烟草(Nicotiana)瞬时表达观察该基因的亚细胞定位情况,结果表明该基因为核定位蛋白;用酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内不具有转录激活功能。对PsnbZIP1基因的启动子序列进行分析,结果表明该启动子包含了生长素应答、脱落酸应答元件、光应答元件以及种子特异性调控的顺式作用调控元件,该基因可能在植物的生长发育与响应胁迫过程中发挥了重要作用;启动子还包括参与干旱诱导的MYB结合位点和MYBHv1结合位点,表明该基因有可能与一些干旱诱导相关MYB基因...     

白城小黑杨遗传转化体系建立及其应用

以白城小黑杨(Populus simonii×P. nigra ‘Baicheng’)组培苗茎段为外植体,MS为基本培养基,通过调节不同植物生长激素6-BA、NAA、TDZ和IBA浓度诱导其离体再生。基于组织培养系统,经过卡那霉素浓度筛选、侵染时间确定,最终建立适用于白城小黑杨的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化体系。利用该系统成功创制了杨树应拉木形成关键调控基因LBD39(Lateral Organ Boundaries Domain)的过量表达转基因植株。结果表明:白城小黑杨组织培养体系包括不定芽分化诱导、抽茎诱导、生根诱导3个阶段,不定芽分化诱导最适培养基为MS+0.5 mg·L^-1 6-BA+0.1 mg·L^-1 NAA+0.001 mg·L^-1 TDZ,分化率92.6%;抽茎诱导最适培养基为MS+0.2 mg·L^-1 6-BA+0.05 mg·L^-1 NAA,抽茎增值系数6.5;生根诱导最适培养基为1/2 MS+0.4 mg·L...     

以胆碱脱氢酶基因对小黑杨花粉植株的遗传转化

以小黑杨（Populus simoniixP．nigra）花粉植株叶片为外植体,用根癌农杆菌介导法将胆碱脱氢酶基因（betA）导入其中,将获得的4株卡那霉素抗性转基因株系进行PCR检测,结果均为阳性。用荧光定量PCR对转基因株系的betA基因转录结果检测表明,4个转基因株系均已表达外源基因,但表达量有差异。对获得的4株转基因株系及对照进行NaCl胁迫处理,当NaCl浓度为0．55％时,非转基因小黑杨花粉植株生根率为0,转基因株系生根率为80％～100％;在NaCl为0．70％～0.80％时,则转基因株系生根率也为0。4个转基因株系的甜菜碱含量显著高于未转基因对照,说明抛融基因的导入提高了转基因株系的耐盐性。     

小黑杨花药培养植株转化胆碱氧化酶基因提高耐盐性

以小黑杨（Populus simonii×p．nigra）花药培养植株无菌苗叶片为外植体,通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法将胆碱氧化酶基因（codA）导入小黑杨中,共获得4株转化株系,PCR扩增和Southern杂交检测结果全部呈阳性,表明codA基因已整合到小黑杨花药培养植株基因组中。荧光定量RT-PCR检测证明,codA基因在小黑杨花药培养植株中获得表达。耐盐实验结果显示,各转基因株系在0．6％的NaCl浓度下能够生长,而非转基因对照小黑杨受盐害严重,说明codA基因的导入提高了转基因植株的耐盐性。     

小黑杨花药培养植株转化胆碱氧化酶基因提高耐盐性

以小黑杨(Populus simonii ×P. nigra)花药培养植株无菌苗叶片为外植体, 通过根癌农杆菌(Agrob acteriumtumefaciens)介导法将胆碱氧化酶基因(codA)导入小黑杨中, 共获得4株转化株系, PCR扩增和Southern杂交检测结果全部 呈阳性, 表明codA基因已整合到小黑杨花药培养植株基因组中。荧光定量RT-PCR检测证明, codA基因在小黑杨花药培养植株中获得表达。耐盐实验结果显示, 各转基因株系在0.6%的NaCl浓度下能够生长, 而非转基因对照小黑杨受盐害严重, 说明codA基因的导入提高了转基因植株的耐盐性。     

转PsnNAC007高耐旱性小黑杨种质创制及其特性分析

小黑杨(Populus simonii×P. nigra)是东北地区速生、耐寒、材性优良的树种。为了创制适种范围广、耐旱性状明显改良的林木新种质,利用小黑杨为材料,以干旱胁迫关键响应因子PsnNAC007转录因子为对象,创制了小黑杨过表达OE-PsnNAC007转基因植株。对OE-PsnNAC007转基因植株的生长指标、干旱胁迫适应能力、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、导水率指标、细胞形态和木材组分进行分析。结果显示：与野生型小黑杨相比,转基因植株的生长情况无明显差异,而干旱胁迫成活率提高了26.15%。在干旱胁迫条件下,转基因植株气孔导度减小、蒸腾速率下降、水分利用效率明显提高,植株茎干的导水率损失显著减少。解剖学分析发现,PsnNAC007的过量表达导致植株茎干产生更多、更小的导管细胞,这种细胞特性有利于植株在干旱条件下维持水分连续高效的运输。木材组分分析发现,转基因植株茎干木质素沉积明显增强,构成纤维素、半纤维素的单糖含量均无明显变化。     

小黑杨转录因子PsnbHLH162基因在盐和低温胁迫下应答分析

为揭示小黑杨(Populus simonii×P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbHLH162在植物体内发挥的作用,同时探究该基因在植物体内的信号转导过程,进而为未来获取优良的抗逆树种提供理论基础。以小黑杨为原材料,克隆获取PsnbHLH162基因,对目的基因和启动子进行生物信息学分析;之后用150 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温分别对野生型小黑杨进行胁迫处理,利用荧光定量PCR,分析基因响应非生物胁迫的功能。结果显示：PsnbHLH162 cDNA基因片段长537 bp,基因N端内含1个高度保守的HLH结构域。该基因表达蛋白是不含跨膜区域的稳定的亲水性蛋白,其定位在细胞核内且没有转录激活活性。启动子区域内含多种ABA应答、生长素应答、光应答和circadian元件,证实此基因参加非生物胁迫应答。荧光定量PCR结果表明在盐胁迫下,与茎、叶组织相比,基因在根组织的表达量最高;在低温胁迫下,与叶、根组织相比,基因在茎组织的表达量最高。发现野生植株内,PsnbHLH162能被盐、低温诱导表达。     

转TaLEA基因小黑杨无性系生长性状变异研究

以6年生的10个转TaLEA基因和1个非转基因小黑杨无性系为材料,对其生长量、干形、叶片性状、皮孔性状等15个指标进行测定分析。方差分析与遗传参数计算结果表明：11个小黑杨无性系间各性状达极显著差异水平（P＜0.01）,各指标表型变异系数处于1.92%~39.98%,遗传变异系数与表型变异系数接近,重复力处于0.621~0.987,表明基因的转入对无性系各性状的生长有一定的影响,但这种影响主要由遗传因素控制。表型相关分析结果表明转基因小黑杨生长量与干形性状、叶片性状、皮孔性状均呈不同程度的相关性,表明多指标共同作用,控制植株生长发育;利用综合评定法,当入选率为10%,初步选出XL-1和XL-9等2个优良无性系,2个无性系的树高、胸径分别比CK高16.55%和15.38%,比平均值高13.38%和19.46%,遗传增益分别为12.18%和17.42%。本研究为转基因杨树的良种选育提供重要的理论依据。     

小黑杨基因组的初步组装及SSR信息分析

小黑杨是人们以小叶杨和欧洲黑杨为亲本培育出的杂交种,兼具双亲生长速度快、抗性强的优点。本研究通过二代测序技术,对小黑杨进行全基因组测序,初步组装出小黑杨基因组,并以此为基础,识别分析其SSR序列,为小黑杨品种划分、表型性状关联等提供参考。结果表明,共组装得到了366 876条总计368.96 Mbp的contig序列;对其中不小于2 000 bp的21 788条的非冗余contig进行SSR分析,共识别出18 111条SSR序列,其中一、二、三核苷酸重复基序较多。对得到的SSR序列设计引物,共得到12 838对引物,供今后实验使用。     

生物信息学在昆虫学研究中的应用

随着深度测序和基因芯片技术的不断发展,基因组、转录组、表达谱数据大量积累。目前,至少有10多个昆虫的基因组已被测序,30多个昆虫的转录组数据被报道。显然,传统的生物统计学方法无法处理如此海量的生物数据。量变引发质变,生物数据的大量积累催生了一门新兴学科,生物信息学。生物信息学融合了统计学、信息科学和生物学等各学科的理论和研究内容,在医学、基础生物学、农业科学以及昆虫学等方面获得了广泛的应用。生物信息学的目标是存储数据、管理数据和数据挖掘。因此,建立维护生物学数据库、设计开发基于模式识别、机器学习、数据挖掘等方法的生物软件,以及运用上述工具进行深度的数据挖掘,是生物信息学的重要研究内容。本文首先简要介绍了生物信息学的历史、研究现状及其在昆虫学科中的应用,然后综述了昆虫基因组学和转录组学的研究进展,最后对生物信息学在昆虫学研究中的应用前景进行了展望。     

甘蓝型油菜‘沪油15'中两个CBF类转录因子的克隆与分析

以拟南芥CBF家族转录因子AP24保守域的氨基酸序列为信息探针,搜索油莱uniGerle数据库,得到2个uniGene：Bna．2193和Bna．2260,序列拼接得到2个cDNA序列（BnaCBF-1和BnaCBF-2）。通过PCR和RT—PCR方法分别从甘蓝型油莱‘沪油15’的DNA和cDNA中克隆了上述基因。序列分析显示,克隆的BnaCBF-1-Hy15与BnaCBF—1基因序列完全一样．而BnaCBF-2-Hy15与BnacBF-2的基因序列差异很小,只有4个氨基酸位点不同,且郝没有内含子。从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性／亲水性、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构进行了预测。结果显示,‘沪油15’来源的BnaCBF-1-Hy15和BnaCBF-2-Hyl5转录因子属于AP2／ERF家族中的DREB—A1亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与atCBF1相似。     

小黑杨HD-Zip转录因子家族生物信息学及应答盐胁迫分析

HD-Zip转录因子基因是植物中特有的一类蛋白家族,在植物生长发育和逆境应答胁迫过程中发挥重要作用。HD-Zip转录因子基因是由高度保守的同源异型结构域（HD）和亮氨酸拉链域（LZ）结构域构成的特殊结构模型。杨树HD-Zip转录因子家族共有63个基因,可被分为HD-ZipⅠ、HD-ZipⅡ、HD-ZipⅢ和HD-ZipⅣ四个亚家族。本文利用RNA-Seq分析了盐胁迫条件下HD-Zip基因家族在小黑杨根、茎、叶等不同组织的基因表达差异,从转录组水平揭示其应答胁迫环境的分子机制,结果表明,盐胁迫下在叶中有25个HD-Zip基因下调表达,21个基因上调表达;茎中有42个基因下调表达,11个基因上调表达;根中有26个基因下调表达,24个基因上调表达。另外,本文根据拟南芥HD-Zip转录因子家族基因的已知功能,预测了杨树HD-Zip转录因子同源基因的功能,并利用生物信息学方法分析了杨树HD-Zip转录因子蛋白序列的保守结构域、氨基酸组成和理化性质等,为进一步研究杨树HD-Zip转录因子基因功能提供参考。     

三色锦鲤皮肤转录组测序与功能分析

为进一步发掘锦鲤(Cyprinus carpio)皮肤组织功能基因,以三色锦鲤墨色、红色、白色皮肤组织为研究对象,采用Illumina Hiseq 2500技术进行转录组测序和数据分析,共获得425 813 488条原始读序(reads),总碱基数为63.88 Gb.对测序所获得的reads进行组装和拼接,获得56 0...     

马铃薯低氮肥胁迫响应TCP转录因子的鉴定与分析

TCP转录因子是植物特有的一类转录因子,参与植物生物学过程的多个方面。为研究马铃薯TCP转录因子在响应低氮肥胁迫中的作用,该研究以氮肥供应不足(0.05 mmol·L^-1)和氮肥供应充足(7.5 mmol·L^-1)条件下马铃薯的根和叶片构建4个转录组文库进行测序,并对差异表达的TCP转录因子进行分析。结果表明:(1)在4个转录组文库中共鉴定TCP转录因子24个,它们主要分布在2号、3号、6号染色体上。(2)经结构域分析显示,24个TCP 转录因子均具有典型的basic-Helix-Loop-Helix结构域。(3)经系统进化分析显示,马铃薯与拟南芥TCP蛋白可聚集在一起,分属于10个亚类。(4)转录组测序结果显示,在低氮肥胁迫下,大多数TCP转录因子被抑制表达,有3个TCP转录因子在根中显著性差异表达,5个TCP转录因子在叶中特异性表达。(5)根据GO功能注释分析和马铃薯TCP转录因子与拟南芥TCP转录因子的亲缘关系分析推测,这些TCP转录因子参与了马铃薯对低氮肥胁迫的响应。该研究结果为进一步研究马铃薯与其他粮食作物TCP转录因子响应低氮肥胁迫的分子功能奠定了基础。     

剪接因子SQD在家蚕中的表达定位与功能分析

BmSQD(Bombyx mori SQUID)是一种具有RRM结构域(RNA recognition motif, RRM)的核内不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNPs)。为探究SQD在家蚕中的表达定位和功能,在生物信息学分析和克隆表达与抗体制备的基础上,本文通过对变态发育和胚胎发育时期部分组织的BmSQD蛋白水平和mRNA水平表达量进行分析,辅以组织细胞定位的免疫组化分析,对SQD蛋白的基本特性和在家蚕Bombyx mori中的表达定位及功能进行了研究。生物信息学分析显示,昆虫中的SQD同源基因相似性高,尤其是SQD蛋白二级结构的α螺旋和β折叠按照β1-α1-β2-β3-α2-β4的空间顺序组合形成的两个RRM结构域在昆虫中高度保守;BmSQD是一种亲水性且具有特定空间结构的hnRNPs蛋白,存在潜在的磷酸化位点;BmSQD在家蚕中的大部分组织中都有表达,尤其在卵巢与精巢等重要组织,且主要在家蚕发育的重要时期如胚胎发育与变态发育时期高表达,主要定位在细胞核内,对基因转录后调节起到剪接调控作用。本文为研究SQ...     

麦类作物小孢子培养与遗传转化研究进展

小孢子作为单个单倍体细胞,通过诱导培养能再生成纯合的二倍体植株,不仅为分子生物学、遗传学、形态发生学研究提供稳定的材料,也对小麦等作物的转基因研究提供新方向和新思路。本文主要介绍麦类作物小孢子培养的基本步骤及关键因素,简要介绍了以小孢子为材料进行小麦基因遗传转化的方法。     

FGF13敲低的肺癌A549细胞株构建及转录组学分析

本研究的目的是探究成纤维细胞生长因子13(fibroblast growth factor13, FGF13)影响非小细胞肺癌发生发展的分子机制。通过构建干扰FGF13的真核表达载体并进行慢病毒包装,获得FGF13敲低的肺癌A549细胞株。利用转录组测序(RNA Sequencing, RNA-seq)技术检测基因表达谱并筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并对差异基因进行GO和KEGG富集分析,对部分DEGs的表达水平进行验证。采用STRING在线数据库筛选DEGs编码的蛋白相互作用网络(protein-protein interaction, PPI)中的关键基因,并通过UALCAN数据库对关键基因进行预后分析。与对照组细胞相比,FGF13敲低的肺癌A549细胞株共筛选出1 114个DEGs(P≤0.05,差异倍数≥2),其中表达上调和下调的DEGs分别有672和442个。实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)验证CXCL10和SELE等6个基因与测序结果一致。GO富集分...     

细菌中的小RNA

小RNA（sRNA）或非编码RNA（ncRNA）在原核生物和真核生物中广泛分布。迄今,在各种细菌中共发现超过150种sRNA,在大肠杆菌中发现了约80种sRNA。sRNA通过与靶mRNA配对而发生作用,导致mRNA翻译和稳定性的变化;sRNA的功能涉及从结构调节到催化作用,影响生物体内各种各样的加工过程,一个单独的sRNA就能调控大量的基因并对细胞生理产生深远影响。目前,对sRNA的研究主要采用生物信息学预测结合分子生物学实验的方法。