斑马鱼胚胎中受Nodal信号调控基因的鉴定

Nodal信号在脊椎动物胚胎发育的中内胚层诱导、左右不对称性的建立、神经外胚层沿前后轴线的分化等方面起着重要的作用.为鉴定受Nodal信号调控的基因,特别是那些转录因子基因,通过将来自squint过量表达、缺失Nodal信号的MZoep突变体或野生型30%外包期胚胎的RNA与Affymetrix斑马鱼寡核苷酸芯片杂交.发现与野生型样本相比,在squint过量表达的样本中,265个转录本的表达显著增强(log2ratio>1),111个转录本的表达显著减弱(log2ratio<-1);在MZoep样本中,表达显著增强的(log2ratio>1)转录本有1495个,表达显著减弱(log2ratio<-1)的有550个.squint过量表达使26个转录因子基因的表达增强,11个转录因子基因的表达减弱;另一方面,MZoep突变体中表达增强的转录因子基因为69个,表达减弱的转录因子基因为30个.这些结果为进一步研究Nodal信号的转导机理和生物学功能提供了有益的数据.     

荧光假单胞菌2P24中PcoI-PcoR群体感应系统的自体反馈调控

荧光假单胞菌2P24的PcoI-PcoR 群体感应(QS)系统信号合成基因pcoI的表达受多种因子的调控, 其中GacS-GacA双因子调控系统在转录水平正调控信号合成基因pcoI的表达。为进一步研究QS系统调控因子, 将2P24基因组文库转入gacA缺失的pcoI基因转录报告菌株PM203 (pcoI-lacZ, gacA-), 筛选可提高pcoI表达的基因。结果表明粘粒pP32-24可显著提高pcoI转录水平, 亚克隆实验证明其中的功能基因为pcoI; 外源添加标准信号分子3-氧-己酰高丝氨酸内酯(3-oxo-C8-HSL)同样可显著提高pcoI基因的表达, 表明pcoI基因的表达对自身有正调控作用。同时构建了QS系统的另外一个组分pcoR基因的缺失突变体, pcoR基因缺失后pcoI的表达和N-乙酰高丝氨酸内酯信号分子(AHL)的产量明显低于野生菌株及其互补菌株, 并显著降低该菌株的生物膜(Biofilm)形成能力。这些结果表明菌株2P24的PcoI-PcoR QS系统中, 信号合成基因pcoI的表达受自体反馈调控, pcoR基因参与pcoI基因表达的调控以及生物膜的形成。     

志贺菌福氏2a入侵上皮细胞诱导表达的毒力相关基因筛选与鉴定

采用体内表达技术的研究策略筛选了志贺菌福氏2a侵入上皮细胞后诱导表达的基因,用基因突变技术进一步对它们的功能进行了鉴定.结果共筛选到13个胞内诱导基因,其中2个DNA甲基化相关基因、1个代谢相关基因、1个转录调控基因、3个插入成分、3个反义转录体、3个未知功能基因.突变体分析发现,3-甲基糖基化酶,柠檬酸裂合酶的编码基因和未知功能基因wcaJ的突变体在细胞和动物感染实验中都显示其存活增殖能力的降低,表明这些基因可能参与了志贺菌在上皮细胞内的存活和增殖.同时也表明,这种在上皮细胞内的存活增殖能力是志贺菌主要的毒力体现之一.但是,未知功能基因yaiC的突变体只在动物体内表现出明显的毒力缺陷,在上皮细胞内没有明显的增殖缺陷,这表明yaiC基因参与其他毒力作用机制.研究结果对深入认识志贺菌的致病机理有重要意义.     

志贺菌福氏2a入侵上皮细胞诱导表达的毒力相关基因筛选与鉴定

采用体内表达技术的研究策略筛选了志贺菌福氏2a侵入上皮细胞后诱导表达的基因, 用基因突变技术进一步对它们的功能进行了鉴定. 结果共筛选到13个胞内诱导基因, 其中2个DNA甲基化相关基因、1个代谢相关基因、1个转录调控基因、3个插入成分、3个反义转录体、3个未知功能基因. 突变体分析发现, 3-甲基糖基化酶Ⅱ, 柠檬酸裂合酶的编码基因和未知功能基因wcaJ的突变体在细胞和动物感染实验中都显示其存活增殖能力的降低, 表明这些基因可能参与了志贺菌在上皮细胞内的存活和增殖. 同时也表明, 这种在上皮细胞内的存活增殖能力是志贺菌主要的毒力体现之一. 但是, 未知功能基因yaiC的突变体只在动物体内表现出明显的毒力缺陷, 在上皮细胞内没有明显的增殖缺陷, 这表明yaiC基因参与其他毒力作用机制. 研究结果对深入认识志贺菌的致病机理有重要意义.     

酵母单杂交的原理与实例

许多诱导型基因的表达,都受特定的转录因子和顺式元件调控。要阐明各种信号传递途径与基因表达调控的机理,克隆和鉴定转录因子是关键。近年来酵母单杂交方法被广泛应用于克隆和鉴定各种动植物的转录因子,本文以拟南芥DREB转录因子的克隆为例,介绍酵母单杂交方法的原理和具体应用。     

酵母单杂交的原理与应用实例

许多诱导型基因的表达,都受特定的转录因子和顺式元件调控。要阐明各种信号传递途径与基因表达调控的机理,克隆和鉴定转录因子是关键。近年来酵母单杂交方法被广泛应用于克隆和鉴定各种动植物的转录因子,本文以拟南芥DREB转录因子的克隆为例,介绍酵母单杂交方法的原理和具体应用 。     

BldM对密旋链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控

【目的】以多效生防菌株——密旋链霉菌(Streptomyces pactum) Act12为研究材料，探究转录因子BldM对生防链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控作用。【方法】通过基因工程手段构建bldM基因缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM，利用扫描电镜观察、抑菌实验、高效液相色谱检测和实时荧光定量PCR探究缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM与野生型(wild) Act12在形态发育、生长速率、寡霉素产量及抗病原菌能力等方面的差异。【结果】经测序验证bldM基因缺失突变体△bldM及过表达突变体OE-bldM均构建成功，其中△bldM寡霉素D产量明显降低且无法形成气生菌丝，而过表达突变株OE-bldM的气生菌丝更加密集，产孢更为丰富。与野生型菌株相比，OE-bldM的寡霉素D产量增加了23%，编码寡霉素核心合成酶基因的转录水平上调了2-3倍，抑菌活性显著增强。【结论】全局性转录调控因子BldM不但能影响Act12气生菌丝及孢子形成，并且参与正调控Act12寡霉素的合成，本研究结果为转录因子BldM的调控功能进行了新的挖掘和补充，并为后续深入研究密旋...     

Folpcs1基因对尖孢镰刀菌亚麻专化型的无性繁殖和营养生长的调控

背景:尖孢镰刀菌亚麻专化型[Fusarium oxysporum Schl. f. sp. Lini (Bolley) SnyderHansen]是一种引起亚麻枯萎病的土传真菌,对亚麻的产量及质量有严重的危害。研究表明,在小麦赤霉菌中C2H2型锌指转录因子Pcs1调控中间瓶梗(intercalary phialides)产生分生孢子。目的:鉴定pcs1同源基因Folpcs1在镰刀菌中的作用。方法:对Folpcs1的基因组DNA及cDNA测序后,利用Split-Marker基因敲除技术破坏该基因。构建含有潮霉素抗性基因(hph)的基因缺失盒。通过聚乙二醇(PEG)转化野生型原生质体法,获得了Folpcs1基因缺失突变株(ΔFolpcs1),并利用PCR法进行正负筛选。为了对缺失突变体互补,将pcs1及其上下游侧翼序列构建到pZWH1中后,回复到ΔFolpcs1中。结果:测序结果表明,有一个654bp的内含子,cDNA序列长度为2 846bp。通过观察发现,敲除突变体的生长速率明显降低,培养基中几乎观察不到分生孢子。回复突变体回复了野生型菌株的生长速率及分生孢子产生过程。结论:说明Folpcs1负责菌丝的营养生长和分生孢子的产生。     

白念珠菌CaPPE1的克隆及其在酿酒酵母形态发生中的功能研究

白念珠菌的致病性与其形态转变相关,白念珠菌的形态转换受各种外界信号和细胞内信号转导途径的调控.转录因子Flo8在酿酒酵母形态发生中起重要作用,我们将白念珠菌基因组文库导入flo8缺失株中,筛选能够校正flo8缺失株侵入生长缺陷的基因,分离得到一个与酿酒酵母蛋白磷酸酯酶甲基酯酶PPE1同源的基因,命名为CaPPE1.CaPPE1的基因编码区全长1083bp,推测编码一个361氨基酸的蛋白.在单倍体酿酒酵母中,CaPPE1基因的表达可以部分回复flo8缺失株的侵入生长缺陷,但是在MAPK途径缺失株中不能进行侵入生长.在双倍体酿酒酵母中,CaPPE1基因的表达可以部分激活MAPK途径成员缺失株的菌丝生长缺陷,但却只能在flo8缺失株中产生微弱的激活作用.结果表明CaPpe1在酿酒酵母的假菌丝生长和侵入生长中参与的信号转导途径不同.     

云南栘[木衣]MADS-box基因家族鉴定与表达分析

MADS-box基因家族是一类重要的转录因子家族,在调控植物的生长发育、信号传导等过程中发挥着重要作用。为研究云南栘[木衣][Docynia delavayi(Franch.)Schneid.]MADS-box基因家族的特征及其在种子不同萌发时期的表达情况,本研究以云南栘[木衣]不同萌发时期的种苗为材料,在转录组测序的基础上利用生物信息学方法从云南栘[木衣]转录组数据库中筛选MADS-box转录因子,分析其理化性质、蛋白保守基序、系统进化及表达模式,并采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)实验验证云南栘[木衣]MADS-box基因家族成员在种子不同萌发时期的表达情况。在云南栘[木衣]转录组数据中共鉴定出81个MADS-box转录因子,其编码的氨基酸序列分子量分布范围在6211.34–173512.77 Da之间,等电点介于5.21−10.97之间。系统进化分析显示,81个云南栘[木衣]MADS-box基因可分为15个亚组,其中DdMADS27、DdMADS42、DdMADS45、DdMADS46、DdMADS53、DdMADS61、DdMADS76、DdMADS77和DdMADS79可能参与对云南栘[木衣]胚珠的发育调控。结合云南栘[木衣]种子转录组数据与qRT-PCR实验分析发现,DdMADS25和DdMADS42可能参与调控种子发育,DdMADS37和DdMADS38可能对种子休眠有负调控作用。前人报道中MIKC*亚组多参与调控花器官发育,本研究首次发现MIKC*亚组的转录因子在种子萌发前期具有较高表达量,由此推测MIKC*亚组在种子萌发过程中起到调控作用。为验证该推测准确性,挑选了MIKC*亚组的DdMADS60和DdMADS75进行qRT-PCR实验,实验结果与转录组测序的表达趋势一致。本研究可为进一步从分子进化角度研究云南栘[木衣]MADS-box基因家族的生物学功能提供参考。     

基于CRISPR-Cas9技术构建橡胶树胶孢炭疽菌的基因敲除系统

[背景]CRISPR-Cas9基因组编辑技术为病原真菌的基因敲除、敲入及定点编辑提供了新的思路。[目的]建立适用于橡胶树胶孢炭疽菌的CRISPR-Cas9基因敲除系统。[方法]通过大肠杆菌原核表达系统合成含有细胞核定位信号的Cas9蛋白;以URA5为靶标基因,预测该基因中Cas9的切割位点,并在体外转录合成相应的SgRNA;体外构建Cas9-SgRNA复合体,并将该复合体转入橡胶树胶孢炭疽菌原生质体;通过表型筛选及测序鉴定,筛选URA5的敲除突变体菌株。[结果]体外表达的Cas9蛋白与SgRNA能够形成复合体,并在体外对目标基因URA5的DNA序列进行切割;Cas9-SgRNA复合体能够成功转入橡胶树胶孢炭疽菌原生质体,并完成对URA5的敲除;敲除突变株表现出尿嘧啶缺陷表现型。[结论]建立了适用于橡胶树胶孢炭疽菌的基因敲除系统。     

荧光假单胞菌2P24中retS对抗生素2，4-二乙酰基间苯三酚合成的影响

假单胞菌中RetS是一个位于膜上的感应激酶,对多种基因的表达都有调控作用.在铜绿假单胞菌中,RetS可以与另一个感应激酶GacS直接互作,并抑制GacS的磷酸化.[目的]本文利用遗传学方法研究了荧光假单胞菌2P24中RetS对抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)合成的影响,并对其可能的调控机制进行了初步探索.[方法]利用高压液相色谱法(HPLC)检测2P24及其衍生菌株中2,4-DAPG的产量.将Gac/Rsm 信号途径中小RNA及调控蛋白的转录报告质粒转入到菌株2P24及其retS突变菌株中,检查RetS对以上基因转录表达的影响.[结果]菌株2P24中缺失retS后未知红色素和抗生素2,4-DAPG的产量较野生型均明显升高.进一步试验表明,RetS转录水平负调控小RNA RsmX和RsmZ的表达,这说明RetS可在转录后水平影响2,4-DAPG的合成.然而,同时缺失retS和gacS或同时缺失retS和gacA之后,由retS单基因缺失所造成的未知红色素和2,4-DAPG合成量升高、小RNA转录表达增强等性状消失,而与gacS或gacA单基因缺失突变体的表型一致.[结论]以上结果说明菌株2P24中RetS是2,4-DAPG及未知红色素合成的负调控因子,并且RetS对2,4-DAPG及未知红色素合成的调控依赖于Gac/Rsm信号传递路径.     

植物激素对基因表达的调控

植物激素通过调控基因的表达而实现其作用。作用的分子机制可能是:植物激素与受体结合,通过信号传递,激活反式作用因子并作用于激素调控基因的顺式作用区,调节基因的转录和翻译。     

敲除AMP1基因可提高干旱响应基因的表达量从而增强拟南芥的抗旱能力

干旱严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此研究植物的干旱反应机制显得至关重要.我们发现在拟南芥中一个推测的谷氨酸羧肽酶,AMP1,其缺失突变体amp1的抗旱能力大大增强.基因芯片分析表明,amp1突变体抗旱能力的提高与许多干旱响应基因的高表达息息相关,例如,在amp1突变体中2个干旱诱导表达的转录因子基因,DREB2A和DREB1A的表达量升高;AT1G61340(LEA蛋白)的表达量也升高了很多,它在干旱条件下具有解毒和缓解细胞伤害的作用.而且,在amp1突变体中DREB2A转录因子的2个下游基因RD29A和COR47受干旱诱导的表达量和时间都比野生型中高和早.在突变体中一些参与蛋白代谢、糖代谢和脂代谢的基因上调,一些保护和解毒相关基因表达量也升高,这些都可以给突变体在抗旱反应过程提供一定的保护作用.因此,我们认为AMP1基因在干旱胁迫反应中对干旱响应基因的表达起到一个负调控作用.实验中我们还发现,amp1突变体具有较低的水势与非常发达的根系,这也可能在抗旱反应中起到了一定作用.     

敲除AMP1基因可以提高干旱响应基因的表达量从而增强拟南芥的抗旱能力

干旱严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此研究植物的干旱反应机制显得至关重要.我们发现在拟南芥中一个推测的谷氨酸羧肽酶, AMP1, 其缺失突变体amp1的抗旱能力大大增强.基因芯片分析表明,amp1突变体抗旱能力的提高与许多干旱响应基因的高表达息息相关,例如,在amp1突变体中2个干旱诱导表达的转录因子基因,DREB2A和DREB1A的表达量升高;AT1G61340 (LEA 蛋白)的表达量也升高了很多,它在干旱条件下具有解毒和缓解细胞伤害的作用.而且,在amp1突变体中DREB2A 转录因子的2个下游基因RD29A 和COR47受干旱诱导的表达量和时间都比野生型中高和早. 在突变体中一些参与蛋白代谢、糖代谢和脂代谢的基因上调,一些保护和解毒相关基因表达量也升高,这些都可以给突变体在抗旱反应过程提供一定的保护作用.因此,我们认为AMP1基因在干旱胁迫反应中对干旱响应基因的表达起到一个负调控作用.实验中我们还发现, amp1突变体具有较低的水势与非常发达的根系,这也可能在抗旱反应中起到了一定作用.     

白念珠菌CaPPEl的克隆及其在酿酒酵母形态发生中的功能研究

白念珠菌的致病性与其形态转变相关,白念珠菌的形态转换受各种外界信号和细胞内信号转导途径的调控。转录因子Flo8在酿酒酵母形态发生中起重要作用,我们将白念珠菌基因组文库导入flo8缺失株中,筛选能够校正flo8缺失株侵入生长缺陷的基因,分离得到一个与酿酒酵母蛋白磷酸酯酶甲基酯酶PPEl同源的基因,命名为CaPPEl。CaPPEl的基因编码区全长1083bp,推测编码一个361氨基酸的蛋白。在单倍体酿酒酵母中,CaPPEl基因的表达可以部分回复flo8缺失株的侵入生长缺陷,但是在MAPK途径缺失株中不能进行侵入生长。在双倍体酿酒酵母中,CaPPEl基因的表达可以部分激活MAPK途径成员缺失株的菌丝生长缺陷,但却只能在flo8缺失株中产生微弱的激活作用。结果表明CaPpel在酿酒酵母的假菌丝生长和侵入生长中参与的信号转导途径不同。     

AtMES1正调控拟南芥角粒数

基于拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh)单角果种子数量(角粒数)的全基因组关联分析(GWAS)数据,筛选到一个可能影响角粒数的候选基因AtMES1,并对其表达模式和转录组数据进行了分析。结果显示,AtMES1的表达模式分析结果表明其在心皮和花序处等特异性表达。分析该基因T?DNA插入突变体的表型发现其角粒数比野生型对照显著下降。转录组分析结果表明,参与调控胚珠发生和发育的多个重要基因在缺失突变体中表达下调。同时使用胎座特异启动子使AtMES1在雌蕊中过量表达,发现转基因植株的角果长度变短,但种子密度显著增加,原因可能是通过激活植物激素相关通路,从而调控胚珠发生和发育相关基因表达正调控角粒数。研究结果初步证实了AtMES1具有正调控拟南芥角粒数和种子密度的功能。     

ATMYB123和ATKOR1基因参与拟南芥根发育的调控

从拟南芥T-DNA插入突变体库中筛选到2个根发育相关基因ATMYB123和ATKOR1表达缺失的突变体atmyb123和atkor1,通过杂交构建这两个基因表达缺失的双突变体atmyb123/atkor1,以明确这两个基因在根发育中的作用。结果显示:(1)ATMYB123表达缺失突变体atmyb123植株地上部分发育减缓,种皮颜色变黄,而ATKOR1表达缺失突变体atkor1植株在这两方面与其野生型没有明显差异;两基因缺失均显著影响了拟南芥根的发育,根生长受到了严重抑制。(2)双突变体atmyb123/atkor1在植株形态和种皮颜色方面表现出单突变体AT-MYB123的特点,而其根长却介于两单突变体的中间。(3)进一步研究发现,培养基pH改变、NaCl处理、外源GA施用均没有改变突变体根生长趋势,显示这3种因素与两基因缺失突变引起的根发育抑制无关。研究表明,AT-MYB123和ATKOR1基因参与拟南芥根的发育调控,转录因子ATMYB123可能作为主调控因子参与ATKOR1对拟南芥根发育的调控。     

大肠癌患者生存相关基因的筛选与网络调控分析

本研究筛选了与大肠癌患者生存期相关的关键基因,以探索这些基因所参与的信号调控网络.在前期研究中,通过对大肠癌相关表达谱数据GSE17538使用显著性分析软件SAM3.01对大肠癌患者生存期相关的基因进行筛选,得到了与大肠癌患者生存期相关的基因235个.对这235个基因进行以下筛选和分析:首先对235个基因进行转录因子结合位点富集分析,筛选含有转录因子结合位点数目大于7个的基因,再将这些基因与大肠癌上调基因集取交集,最后将筛选出的基因进行生存分析及网络调控分析,明确这些基因与大肠癌患者生存期的关系及在大肠癌细胞信号调控网络中所参与的信号网络.通过上述分析筛选出的与大肠癌患者生存期相关,受转录因子调控较多,且在大肠癌中表达上调的基因有6个,分别为STX2,PODXL,KLK6,GRB10,EHBP1和CREB5.这些基因所参与的信号调控网络与大肠癌转移相关信号通路相关.大肠癌患者生存期与大肠癌转移密切相关,生存期相关的6个基因通过调控大肠癌转移相关信号通路影响患者的生存期.     

白念珠菌CaPPE1的克隆及其在酿酒酵母形态发生中的功能研究

白念珠茵的致病性与其形态转变相关,白念珠茵的形态转换受各种外界信号和细胞内信号转导途径的调控。转录因子Flo8在酿酒酵母形态发生中起重要作用,我们将白念珠茵基因组文库导入flo8缺失株中,筛选能够校正flo8缺失株侵入生长缺陷的基因,分离得到一个与酿酒酵母蛋白磷酸酯酶甲基酯酶PPEI同源的基因,命名为CaPPEl。CaPPEl的基因编码区全长1083bp,推测编码一个361氨基酸的蛋白。在单倍体酿酒酵母中,CaPPE1基因的表达可以部分回复flo8缺失株的侵入生长缺陷,但是在MAPK途径缺失株中不能进行侵入生长。在双倍体酿酒酵母中,CaPPEl基因的表达可以部分激活MAPK途径成员缺失株的茵丝生长缺陷,但却只能在flo8缺失株中产生微弱的激活作用。结果表明CaPpel在酿酒酵母的假茵丝生长和侵入生长中参与的信号转导途径不同。