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1993年创刊,月刊发行
ISSN 1674-7968  CN 11-3342/S
主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:中国农业大学 中国农业生物技术学会
出版单位:中国农业大学 农业生物技术学报
主  编:武维华 院士
副主编 :陈化兰 林 敏 王海洋 李 奎 彭于发 徐正一 李 义 万建民 于嘉林
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农业生物技术学报  2017年 25卷 11期  刊出日期:2017-10-25
 
研究论文与报告
拟南芥叶长表型多样性的表观遗传学机制
Epigenetic Mechanism of Phenotypic Diversity of Arabidopsis thaliana Leaf Length
孙玉力 解洪杰 薛思鸣 强胜
2017, 25(11): 1729-1739  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (2794 KB)  ( 8 )
摘要
表观遗传变异影响表型多样性越来越受到关注,然而其内部调控机制,仍没有较为明确而系统的阐述。为了阐述其叶长表型多样性的表观遗传学机制,本实验研究了27个生态型拟南芥(Arabidopsis thaliana)种群的叶长多样性与相关基因甲基化变异的关系,试图揭示其表观遗传调控机制。研究结果发现,不同生态型拟南芥叶长呈现出丰富的遗传多样性,通过甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-azacytidine,5-azaC)去甲基化处理后,各种群叶长多样性变异降低,表现为叶长较长的拟南芥种群叶长缩短,而叶长较短的拟南芥种群叶长呈增长的变化趋势。生物信息学分析揭示拟南芥叶长发育通路中4个swp(struwwelpeter, SWP)、生长素响应因子2 (auxin response factor 2, ARF2)、生长调节因子1 (growth-regulating factor 1, GRF1)、ErbB-3表皮生长因子受体结合蛋白 (erbb-3 epidermal growth factor receptor binding protein, EBP1) 基因的甲基化程度与拟南芥叶长显著正相关。继而比较了这些基因在其中的3个典型拟南芥种群的野生型及其5-azaC处理后的表达模式,结果表明,在野生型拟南芥种群中,这些基因的表达量与基因甲基化程度及叶长呈显著正相关;而5-azaC处理后不同拟南芥种群间基因表达量差异降低。即去甲基化处理导致了3个典型拟南芥种群间SWP、ARF2、GRF1和EBP1基因表达量差异减小,这与去甲基化处理后拟南芥叶长表型多样性降低相关,说明SWP、ARF2、GRF1和EBP1基因的甲基化参与了拟南芥叶长多样性的调控。综上所述,本研究揭示了拟南芥叶长的多样性是受叶长发育关键基因的甲基化变异调控所致,从而进一步的揭示了甲基化表观遗传修饰对于拟南芥叶长表型可塑性的内部调控机制。
我国葡萄灰霉病菌形态型和致病力分化
Phenotypes and Virulence Variability Among Grape Gray Mold Isolates from Grapes (Vitis vinifera) in China
张艳杰 许换平 沈凤英 李兴红 李亚宁 刘大群
2017, 25(11): 1740-1755  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (15396 KB)  ( 3 )
摘要
我国葡萄(Vitis vinifera)种植范围广,葡萄灰霉病(grape gray mold)是危害葡萄生产的重要病害之一,其病原为灰葡萄孢(Botrytis cinerea),为了解我国不同葡萄种植气候区灰葡萄孢葡萄分离物的形态型变异和致病力分化情况,本研究对采集自不同葡萄种植气候区的143个灰葡萄孢菌株进行了形态型观察和生长速率测定,并采用菌丝块创伤接种法测定其对红地球(V. vinifera cv. 'Redglobe')、马奶葡萄(V. vinifera cv. 'Mare Nipple')和油菜(Brassica campestris)叶片的致病力。结果显示,供试菌株的形态型可以分为菌丝型和菌核型两类,其中40.56%为菌丝型,59.44%为菌核型,在菌丝型中有M1、M2、M3、M4、M5和M6等6个亚型,以M6亚型菌株最多,在菌核型中有S1、S2、S3、S4和S6等5个亚型,以S3亚型菌株最多;143个菌株的生长速率变化范围较大,从4.76mm/d到12.91 mm/d,聚类分析可以分为3个等级;所有菌对红地球和马奶均具有致病性,但是致病力分化严重,病斑面积分别在46.03~258.55 mm2和14.80~385.34 mm2之间,聚类分析都可以分为4个等级;65个菌株中有62个灰葡萄孢菌株对油菜叶片具有致病性,致病半径在2.88~16.63 mm之间。菌株形态型、致病力与采集地、气候区、寄主来源的相关性分析表明,二者与采集地地理距离、寄主葡萄种类不具有明显相关性,但是与气候区来源具有一定相关性。菌株形态型、生长速率和致病力之间的相关性分析表明,灰葡萄孢对红地球、马奶和油菜的致病力两两之间具有较弱的正相关关系,菌株生长速率与对红地球的致病力具有不显著的弱负相关关系,与对马奶和油菜的致病力具有较显著的弱正相关关系,而灰葡萄孢生长速率和致病力与菌株形态型无明显相关性。本研究为进一步对灰葡萄孢新的形态型进行分子系统学分析,对灰葡萄孢致病力分化机理的研究提供了理论依据,为灰葡萄孢多样性研究和有效防控提供依据。
小麦MIKC型MADS-box基因家族分析
Analysis of MIKC-type MADS-box Gene Family in Wheat (Triticum aestivum)
焦志鑫 李俊畅 牛吉山
2017, 25(11): 1756-1769  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (6616 KB)  ( 3 )
摘要
同源异型基因MADS-box家族广泛参与植物的生长发育和形态构建。MADS-box基因可分为I型和Ⅱ型,Ⅱ型也称为MIKC型。本研究对植物转录因子家族数据库中已公布的小麦(Triticum aestivum)、水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组数据中的MIKC型基因进行了多重序列比对和系统进化分析,从中国春基因测序数据中鉴定出51个小麦MIKC型基因,分属于agamous(AG)、suppressor of overexpression of constans(SOC)、agamous-like gene 6(AGL6)、sepallata/agamous-like gene 2(SEP/AGL2)、short vegetative phase(SVP)、pistillata(PI)、apetala3(AP3)、gnetum gnemon mads13(GGM13)、agamous-like gene 12(AGL12)、agamous-like gene 17(AGL17)、和squamosa/apetala 1(SQUA/AP1)亚家族。根据NCBI上已登录的小麦氨基酸序列鉴定出105个小麦MIKC型基因,按照ABCDE同源异型基因模型分类,其中A类基因(SQUA/AP1类亚家族)12个,B类基因(AP3、PI和GGM13亚家族)10个,C和D类基因(AG亚家族)各7个,E类基因(SEP/AGL2亚家族)28个,其余亚家族41个。以鉴定出的小麦MIKC型基因的全长转录子序列,对矮化、多雌蕊和雄性不育突变体(dwarf, multi-pistil and male sterility, dms)转录组测序数据进行本地BLAST分析,鉴定出46个MIKC型基因的Unigene序列。转录组表达谱聚类分析表明:A类基因(SQUA/AP1类亚家族)在小麦幼穗中的表达量高于茎尖中的表达量;与对照幼穗相比,突变体幼穗中有2个基因(TaAP1-2和TaSEP-5A)下调表达,有7个基因(TaPI-1、TaMADS82、TaAG-2B、TaSEP-2B、Tam7、TaSEP-4和TaMADS12)上调表达,这些基因可能与小麦花器官异常分化相关。本研究为进一步研究小麦MIKC型家族基因在小麦发育中的功能提供了信息。
转抗胰蛋白酶基因水稻90天喂养SD大鼠实验
90 Days Feeding Test of SD Rats (Rattus norvegicus) by Transgenic Antitrypsin Gene Rice (Oryza sativa)
张同童 梅晓宏
2017, 25(11): 1770-1780  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (10783 KB)  ( 3 )
摘要
抗胰蛋白酶是人体内的一种主要的胰蛋白酶抑制剂,抗胰蛋白酶的含量较少会引起肺气肿、呼吸窘迫综合征等多种疾病的发生,临床对药品的需求量较大,因此对重组抗胰蛋白酶的研究成为一个热点,已经将抗胰蛋白酶从原核生物如大肠杆菌(Escherichia coli)、真核生物如酵母、植物如水稻(Oryza sativa)、以及动物如山羊(Capra hircus)等表达系统中得以表达。但在应用时应当注重该重组抗胰蛋白酶的安全性。本研究将转抗胰蛋白酶基因水稻(JY150248)及其非转基因对照水稻(JY150250)分别以17.5%、35%和70%的质量比添加到基础饲料中,选取出生5周的无特定病原体级(specific pathogen free, SPF)级SD(Sprague Dawley rat)大鼠140只,雌雄各半,以体重为标准随机分成7组,实验周期为90 d。检测该转基因稻米对SD大鼠营养状况和生理指标的影响, 实验期间监测动物体重和进食量,结束后分别测定各组动物的血常规、血生化等指标并解剖动物进行病理观察,计算脏体指数。实验期间各组动物生长发育良好,无中毒死亡现象,转基因水稻组与非转基因水稻对照组相比,SD大鼠的血生化、血常规、脏器系数等个别指标有统计学差异(P<0.05),但这些差异无剂量相关性,无生物学意义。本研究未发现转基因水稻 JY150248对实验动物有亚慢性毒性;这一研究结果也为利用转基因手段开发抗胰蛋白酶药品奠定了科学基础。
二穗短柄草BdDREB38基因的表达模式及其启动子的克隆与功能鉴定
Expression of BdDREB38 Gene in Brachypodium distachyon and Its Promoter Cloning and Functional Analysis
陈利红 李丽丽 张亚男 张文昊
2017, 25(11): 1781-1790  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (3017 KB)  ( 11 )
摘要
AP2/EREBP (APETALA2/ethylene-responsive element binding protein)转录因子是植物中最大和最保守的基因家族之一,在植物生长、发育和极端温度(冻害、热胁迫)、干旱、高盐和病原体感染等多种逆境胁迫应答过程中发挥着重要作用,同时还参与了各种激素相关的信号转导通路。该转录因子超家族可分为4个亚类,即乙烯应答因子(ethylene-responsive factor, ERF),干旱应答元件结合蛋白(dehydration-responsive element binding protein, DREB),RAV(related to ABI3/VP1)和AP2。其中DREB亚类转录因子在高等植物应答干旱、高盐和低温胁迫中发挥着重要作用。前期对二穗短柄草(Brachypodium distachyon) AP2/EREBP基因超家族进行分析时,发现DREB亚类中的BdDREB38基因受到冷胁迫诱导,而其在其他几种非生物胁迫及其启动子的表达模式尚不清楚。本研究利用qRT-PCR首先检测了BdDREB38基因冷、干旱、盐、脱落酸(abscisic acid, ABA)、水杨酸 (Salicylic acid, SA)和H2O2几种非生物胁迫条件下的表达模式。结果表明:在NaCl和H2O2处理的各个时间点,BdDREB38基因的表达量与对照差异不大;而在干旱处理条件下,BdDREB38基因的表达量随着处理时间的延长而逐渐上升。此外,冷处理2 h与ABA处理1 h,BdDREB38基因的表达量显著高于对照,而在SA处理5 h时,BdDREB38基因的表达量有所下降。这些结果暗示了BdDREB38基因的启动子有可能是一个逆境胁迫响应启动子。为了进一步分析BdDREB38基因的启动子结构与功能,本研究利用PCR的方法克隆了该基因上游1 510 bp的启动子区域(命名为PBdDREB38)。PlantCARE启动子在线分析表明:PBdDREB38不但含有TATA-box、CAAT-box基本的顺式作用元件,同时还含有LTR、HSE、TC-rich repeats、TCA、SP1等多种胁迫及光响应相关元件。为验证该启动子的表达特性,将PBdDREB38启动子连接到pCAMBIA1381-GUS载体上,并通过农杆菌(Agrobacterium)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum),获得的阳性转基因烟草T1代植株GUS染色结果表明:该启动子在干旱胁迫条件下能够显著诱导GUS报告基因的表达。本研究结果为进一步研究BdDREB38基因及其启动子功能提供了理论依据。
大白菜eIF(iso)4E.c基因hAT超家族活性转座子插入突变体的鉴别
Identification of an Active hAT Superfamily Transposon Insertion Mutation in eIF(iso)4E.c of Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis)
刘栓桃 张志刚 王立华 李巧云 赵智中 卢金东 王淑芬 徐文玲 刘贤娴 刘辰
2017, 25(11): 1791-1798  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1364 KB)  ( 3 )
摘要
转座子是基因组中一段可移动的DNA序列,其有时可以创造突变,也可以使突变回复。在检测12份大白菜(Brassica rapa ssp. pekinensis)材料的真核生物翻译起始因子异构体(isoform of eukaryotic translation initiation factor 4E, eIF(iso)4E.c)的基因组序列多样性时,从两份材料即大秦白(DaQinBai)和826的eIF(iso)4E.c第3内含子中发现了1个长达3 195 bp的大插入片段。生物信息学比对发现,该大片段插入导致插入靶位点两侧有8 bp的正向重复、同时大片段两侧有17 bp的反向重复,这一结构特征与hAT超家族转座子非常吻合。在线工具预测发现,该大片段包含1个由两个外显子组成的编码框,预测的编码产物是1个含DUF659结构域的蛋白,该结构域出现在很多具有转座酶功能的蛋白中,由此推测该大片段是1个活动的转座子,由于其来自大白菜自交系大秦白和826,故将其命名为BraD8。将BraD8的全序列在大白菜基因组数据库(the Brassica database, BRAD)比对,发现在A04和A09上有很多同源性高达80%以上的片段,长度介于200~600 bp,这种组织结构非常类似于玉米(Zea mays)的Ac/Ds(activator/dissociation)转座系统。鉴于Ac/Ds转座系统中Ds以多拷贝存在于基因组中的事实,本研究分别在BraD8的5'和3'端设计特异引物,以大白菜单拷贝基因为内参,采用qRT-PCR方法,测定了12份大白菜材料中BraD8的5'和3'端的拷贝数。结果表明,不同材料中5'和3'端的拷贝数存在显著差异,在大秦白中,BraD8的5'和3'仅有少数几个拷贝,而在826中BraD8的5'和3'端则大约分别有19和45个拷贝;另外,在73和06-247中只有3'端、而322,8407,71-3-62和T03基因组中则5'和3'端都没有检测到。这些结果暗示,大白菜中的BraD8及类似结构就是属于hAT超家族的Ac/Ds转座系统,该研究将为今后BraD8及类似结构在大白菜转座子标签方面的研究提供借鉴。
ZlADR1基因的克隆及其在茭白孕茭中的表达
Cloning and Expression of ZlADR1 Gene During the Formation of Swollen Stem of Zizania latifolia
康璐瑶 邢阿宝 崔海峰 李帅 张雅芬 俞晓平 叶子弘
2017, 25(11): 1799-1808  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (13551 KB)  ( 1 )
摘要
茭白肉质茎的形成是菰(Zizania latifolia)与菰黑粉菌(Ustilago esculenta)互作的结果,茭白植株与菰黑粉菌间必然存在一系列的免疫防御反应。研究激活抗性基因(activated disease resistance 1,ADR1)在茭白生长发育中的表达模式有助于探讨茭白的孕茭机理。本研究克隆获得茭白ZlADR1基因(GenBank登录号: KP 729625.1),其cDNA全长1 164 bp,编码387 个氨基酸,基因组序列包含有2个内含子,氨基酸序列分析发现ZlADR1含有Kinase2a、Kinase3a、RNBS-C、HD等结构域,属于CC-NBS-LRR类抗病相关基因;ZlADR1与野生水稻(Oryza brachyantha)中同源基因序列相似性最高。分析ZlADR1基因在茭白茎部发育期间、不同表型及不同部位间的表达发现:ZlADR1基因在茭白茎部膨大发育前上调表达,可能与此时茎部菰黑粉菌菌丝的大量生长相关;茭白茎部和叶片中均有ZlADR1基因表达,但有菰黑粉菌菌丝大量生长分布的茎部表达量显著高于叶片(P<0.05);此外,茭白膨大初期茎部ZlADR1基因表达量显著高于(P<0.05)灰茭及雄茭,而灰茭和雄茭之间无显著差异。由此可见,菰黑粉菌菌丝的生长及分布能够诱导调节ZlADR1基因表达,茎部菰黑粉菌菌丝的活体营养生长状态及分布与ZlADR1基因表达关系密切。本研究初步揭示了在茭白孕茭中ZlADR1基因的表达响应,为探讨茭白孕茭机理研究提供了理论依据。
葡萄LOX基因的克隆及表达分析
Cloning and Expression Analysis of Lipoxygenase Gene in Grape (Vitis vinifera)
刘敏 鞠延仑 闵卓 赵现方 陈腾 房玉林
2017, 25(11): 1809-1819  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (4771 KB)  ( 10 )
摘要
绿叶挥发物(green leaf volatiles, GLV)包括C6和C9醛类、醇类和脂类,是酿酒葡萄(Vitis vinifera)和葡萄酒中一类重要的香气成分。脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)是合成GLV的关键酶。本研究从酿酒葡萄赤霞珠果实中克隆VvLOX1(KF033130)和VvLOX2(KF033131)基因cDNA全长,经生物信息学分析得出,二者分别属于Ⅰ型9-LOX和Ⅱ型13-LOX。这2个基因在葡萄叶片和根中的表达显著高于卷须和茎中的表达。在葡萄果实发育过程中,VvLOX1和VvLOX2基因表达与GLV合成有关,但基因表达高峰比C6和C9物质含量高峰提前2周出现。创伤处理后VvLOX2基因表达量与C6物质含量呈显著正相关,说明该基因在植物抗逆反应中发挥重要作用。本研究结果为探讨LOX基因在葡萄香气形成中的作用机理提供基础资料。
杉木HD-Zip Ⅲ转录因子的克隆及表达分析
Cloning and Expression Analysis of HD-Zip Ⅲ Transcriptional Factors in Cunninghamia lanceolata
程健弘 魏明科 林二培 庞景 童再康 黄华宏
2017, 25(11): 1820-1830  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (10754 KB)  ( 6 )
摘要
第3类亮氨酸拉链蛋白(Class Ⅲ Homeodomain Leucine Zipper, HD-Zip Ⅲ)主要参与维管组织形成、顶端分生组织的分化、胚胎形态发生及侧生器官极性建立等调控过程。本研究基于转录组测序数据采用RACE技术克隆杉木(Cunninghamia lanceolata)HD-Zip III基因,分析序列特征并检测在不同器官和组织中的表达模式,以期了解其在杉木木材发育过程中的作用。结果获得了HD-Zip Ⅲ家族的4个基因全长cDNA序列,分别命名为ClHDZ1(KF931396)、ClHDZ2(KF931397)、ClHDZ3(KF931398)和ClHDZ4(KF931399),相应编码蛋白分别由857、841、851和842个氨基酸残基组成,都含有同源异型域(homeodomain, HD)、亮氨酸拉链(leucine zipper, LZ)结构域、类固醇敏感的脂质调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein-related lipid transfer domain, START)结构域,丝氨酸/苏氨酸蛋白(START adjacent domain, SAD)结构域,以及保守的甲硫氨酸-谷氨酸-赖氨酸-组氨酸-亮氨酸-丙氨酸(Met, Glu, Lys, His, Leu, Ala, MEKHLA)结构域。分子进化树显示来自裸子植物、被子叶植物的HD-Zip Ⅲ分别聚类在不同的分支,其中ClHDZ1和ClHDZ3是在进化历程中较早出现的一类,ClHDZ2和ClHDZ4归属裸子植物的C8亚类。4个ClHDZs在不同器官中都有不同程度的表达,且在根中表达量皆为最低。ClHDZ1主要在针叶中表达;ClHDZ4基因主要在雌球花中表达;ClHDZ2跟ClHDZ3表达模式相似,主要在茎中表达,且表达量均随着木质化程度的提高而增强,暗示可能参与杉木木质部的发育。进一步的定量PCR分析显示,ClHDZ2主要在韧皮部和木质部中表达,相应数值分别是形成层的2.0和2.2倍;ClHDZ3在木质部中的表达量是韧皮部和形成层的8倍以上。这两个基因在响应应压木诱导处理中呈现出不同的表达模式,ClHDZ2在对应木中优势表达,而ClHDZ3则呈现出与木质素变化一致的模式,即应压木中的ClHDZ3基因表达量显著高于对应木中的ClHDZ3基因表达量,推测ClHDZ2和ClHDZ3这两个基因可能参与调控杉木木材形成过程。杉木HD-Zip III基因的分子生物学研究为揭示杉木木材形成提供了新的科学依据,并为杉木木材形成分子机制的深入研究打好了基础。
高剂量电离辐射对恒河猴器官组织病理改变及相关细胞因子表达的影响
Effects of High Dose Ionizing Radiation on Histopathological Changes and Expression of Related Cytokines in Rhesus Monkeys (Macaca mulatta)
高琪 罗启慧 曾文 黄超 刘文涛 龚立 陈正礼
2017, 25(11): 1831-1837  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (8255 KB)  ( 9 )
摘要
放射治疗已成为治疗肿瘤的一种重要方法,但在治疗同时,高剂量的电离辐射会对机体各个组织器官造成损伤。为探讨高剂量电离辐射对恒河猴 (Macaca mulatta)心、肝、脾、肺、肾及肠道组织的病理性损伤及相关细胞因子表达的影响,本研究用9.5Gy的 60Co γ对3只雄性恒河猴照射4 h,于辐射后15 d处死并采集相关器官组织,采用苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining, HE)观察心、肝、脾、肺、肾及肠道组织病理损伤情况,同时采用免疫组化和图像分析技术检测各组织内肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素-6(interleukin-6, IL-6)、白介素-10(interleukin-10, IL-10)、白介素-2(interleukin-2, IL-2)和转化生长因子β1(transforming growth factor β , TGF-β1)的表达。结果表明,辐射后15 d,跟对照相比,恒河猴心、肝、脾、肺及肾组织发生明显病理变化,而且TNF-α、IL-6 、IL-10、IL-2和TGF-β1表达量显著高于对照组(P< 0.05),说明电离辐射所致的放射性损伤对相关细胞因子表达有影响。研究结果可为放射性损伤的诊断提供辅助参考。
西瓜噬酸菌趋化性及鞭毛素基因ΔcheAΔfliC双突变体构建及功能
Construction of Chemotaxis and Flagella Gene Double Mutant ΔcheAΔfliC and Its Functional Analysis in Acidovorax citrulli
张爱萍 张晓晓 吴林娜 于畅 乔培 杨玉文 关巍 赵廷昌
2017, 25(11): 1838-1850  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (12116 KB)  ( 11 )
摘要
鞭毛是细菌的主要运动器官,也是一种重要的致病因子。趋化性是有运动能力的细菌趋向有益刺激,逃避有害刺激的反应。前期研究表明,缺乏趋化性核心基因cheA的西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)致病力下降;为明确鞭毛素基因和趋化性核心基因同时缺失对西瓜噬酸菌的影响以及趋化性与鞭毛基因间的关系,本研究构建了西瓜噬酸菌双缺失突变菌株ΔcheAΔfliC及其互补菌株ΔcheAΔfliC::cheA::fliC、突变菌株ΔfliC及互补菌株ΔfliC::fliC,并对致病力与生物学特性进行测定。结果显示,双缺失突变菌株ΔcheAΔfliC 致病力、运动能力、生长能力、种子粘附能力均显著降低,生物膜形成能力显著增强;与ΔfliC和ΔcheA单缺失突变株相比,双缺失突变菌株ΔcheAΔfliC致病力显著下降,生物膜形成能力显著提升,说明fliC和cheA同时缺失对西瓜噬酸菌致病力和生物膜形成能力影响更为显著;三者运动能力基本保持一致,说明fliC缺失与cheA缺失同样影响西瓜噬酸菌的运动能力,进一步说明了西瓜噬酸菌趋化性核心基因cheA通过调控鞭毛的运动从而影响西瓜噬酸菌的运动能力。ΔfliC、ΔcheAΔfliC突变株种子上粘附能力显著下降,且均低于ΔcheA,说明鞭毛素基因fliC对西瓜噬酸菌粘附能力起着重要作用, 这将对瓜类细菌性果斑病的防控和有效防治药剂的研制提供了基础。
His159突变对嗜热革节孢EGⅡ活性及热稳定性的影响
Effect of His159 Mutations on the Activity and Thermostability of EGⅡ from Scytalidium thermophilum
高金鹏 刘玉姣 刘宁 王欢 李多川
2017, 25(11): 1851-1859  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (4661 KB)  ( 8 )
摘要
嗜热革节孢(Scytalidium thermophilum)内切葡聚糖酶Ⅱ(endoglucanase Ⅱ, EGⅡ)的第159位组氨酸(His159)在糖苷水解酶第五家族中是高度保守的,但其在酶催化中的作用尚不清楚。本研究将His159分别突变为丙氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、色氨酸和酪氨酸,突变酶H159A、H159D、H159F、H159R、H159W和H159Y与原始酶(wild type, WT)在毕赤酵母(Pichia pastoris)中表达,经亲和层析纯化后进行特性分析。结果表明,6个突变酶的米氏常数(Km)均高于WT,突变酶H159D、H159F、H159R、H159W和H159Y的催化常数 (kcat)降低,但H159A的kcat有显著提高(P<0.05)。WT的最适反应温度为70 ℃,突变酶H159A、H159D 和H159F最适温度为60 ℃,H159R、H159W和H159Y最适温度为55 ℃。突变酶H159A在60 ℃ 10 min处理后有80%以上的活性,突变酶H159D和H159W的热稳定性明显下降,突变酶H159F、H159R和H159Y在60 ℃处理10 min几乎丧失全部活性。上述研究结果表明,159位的组氨酸与酶的活性和热稳定性有密切关系。本研究在前人研究的基础上,对保守位点His159进行定点突变和性质测定与比较,获得了更具体的数据,进一步分析H159氨基酸影响酶活性的分子与结构机制,为下一步的纤维素酶的分子改造提供参考。
研究评述与展望
水稻AP2/ERF转录因子的研究进展
Research Progress of AP2/ERF Transcription Factor in Rice (Oryza sativa)
孙滨 占小登 曹立勇 程式华
2017, 25(11): 1860-1869  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1619 KB)  ( 13 )
摘要
AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)转录因子是植物中广泛存在且特有的一类转录因子,参与调控植物抗逆反应及生长发育等生命过程。本文表述了AP2/ERF家族转录因子的分类和结构特点,以及在单子叶模式植物水稻基因组中的分布情况,并总结了AP2/ERF转录因子在水稻生命周期中的生物功能,最后对AP2/ERF转录因子在水稻育种中的应用前景进行了展望。
研究资源与技术改进
PCR联用HPLC快速筛选野生冠菌素生产菌
Rapid Screening of the Wild Coronatine-producing Stains Based on PCR and HPLC
王春燕 胡堂路 姜峰 谭伟明 李召虎 段留生
2017, 25(11): 1870-1877  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (2811 KB)  ( 3 )
摘要
冠菌素(coronatine, COR)是由丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)某些致病变种产生的一种新型植物生长调节剂。建立冠菌素生产野生菌快速检测方法对于丰富其菌种资源、推进冠菌素的研究和应用具有重要意义。本研究根据冠菌素合成相关功能基因corS、corR设计2对特异性引物,利用PCR技术及高效液相色谱(high-performance liquid chromatography, HPLC)法从32株野生菌中筛选冠菌素产素菌。结果表明,设计的特异性引物在以冠菌素产生菌模式菌为模板时能特异性扩增出目的片段,分别为850 bp (corS)和450 bp (corR),以非产素参考菌株为模板时不能扩出此片段,具有较好的特异性;用该PCR方法成功从32株野生菌中筛选获得3株冠菌素产素候选菌,经HPLC复筛后,其中2株发酵产物检出冠菌素,其产量分别为6.5和2.1 mg/L。与传统鉴定方法相比,特异PCR与HPLC联用的方法在野生冠菌素产素菌的检测筛选中更快捷、更高效,可用于大批量野生菌的快速筛选,发现产率更高的菌种资源并进行进一步的工程菌构建,为生物调节剂冠菌素的工业化生产和规模化的农业应用提供支持。
有机溶剂对野生型枯草芽胞杆菌转化效率的影响
Effect of Organic Solvent on the Transformation Efficiency of Wild-type Bacillus Subtilis
聂利波 李旺 史敦胜 宋洋洋 王占彬
2017, 25(11): 1878-1886  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1403 KB)  ( 4 )
摘要
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)作为一种动物益生菌,可以直接添加在动物日粮中,提高动物对营养物质的消化吸收。随着基因技术的快速发展,枯草芽孢杆菌表达系统被广泛的应用于畜牧行业。为提高枯草芽孢杆菌感受态细胞的转化效率,在感受态细胞的制备过程中添加不同种类,不同体积浓度的有机溶剂以此达到优化制备方法和提高转化效率的目的。本实验在野生型枯草芽孢杆菌LN感受态细胞制备过程中,分别添加体积比为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%和5.0%的吐温-80、甲醇和丙酮,统计感受态细胞的复活菌数。将目的基因长度为500和2 680 bp的外源质粒pGEM-kpgt、pGEM-kmpgt通过化学转化的方式分别转入制备好的感受态细胞中,以P4326F/P4326R、KgF/KgR为引物,利用PCR验证转化结果,并计算转化效率。结果显示,在野生型枯草芽孢杆菌 LN感受态细胞的制备过程中添加4.0%的甲醇,所制备的感受态细胞复活数最多为546±13 个/μL,经转化后可获得52±4 个转化子/μg,转化效率最高;目的基因片段长度延长至2~3 kb,转化效率为29±2个转化子/μg。通过对感受态制备方法的改进,提高了枯草芽孢杆菌感受态的转化效率,为枯草芽孢杆菌基因工程研究提供参考。
根癌土壤杆菌介导的假禾谷镰刀菌遗传转化体系的优化
Optimizing of Agrobacterium tumefaciens-Mediated Genetic Transformation Sytem in Fusarium pseudograminearum
邢小萍 张盼盼 丁胜利 袁虹霞 陈琳琳 李洪连
2017, 25(11): 1887-1894  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1698 KB)  ( 8 )
摘要
假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)可引起小麦(Triticum aestivum)茎基部腐烂,对生产造成严重危害。研究病原菌与小麦的互作机制,培育抗病品种是防治病害有效措施。本研究以根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化假禾谷镰刀菌,获得能够稳定表达绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)的假禾谷镰刀菌的转化菌株,以假禾谷镰刀菌WZ-8A的分生孢子和菌丝体为转化受体,利用携带pCAM-GFP-hyg质粒的根癌土壤杆菌介导转化,对转化体系进行了优化。在转化后,将获得的转化子在不含潮霉素B (hygromycin B, hyg)的PDA培养基上连续培养5 代,然后随机选取转化菌株,分别进行hyg引物PCR、hyg探针Southern blot分析、荧光显微镜观察、致病力及稳定性测定。结果表明,优化的假禾谷镰刀菌转化体系为:以106个/mL分生孢子悬浮液为转化受体,共培养培养基中CaCl2浓度2.6×10-2 g/L,在28 ℃,共培养 48 h时转化效率较高(平均转化率为42个转化菌株/106个孢子)。对随机选取的转化菌株进行分子生物学和荧光显微验证及致病性测定,证实携带GFP基因的T-DNA质粒以单拷贝的形式插入假禾谷镰刀菌的基因组,转化菌株的致病力未减弱。优化的根癌土壤杆菌介导的假禾谷镰刀菌遗传转化体系,可用于病原菌致病机制和小麦品种抗病机制的研究。
丝状支原体山羊亚种SYBR Green ⅠqRT-PCR快速检测方法的建立
Establishment of a SYBR Green Ⅰ qRT-PCR for Rapid Detection of Mycoplasma mycoides subsp. capri
林裕胜 江锦秀 张靖鹏 游伟 胡奇林
2017, 25(11): 1895-1902  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (2715 KB)  ( 13 )
摘要
丝状支原体山羊亚种(Mycoplasma mycoides subsp. capri, Mmc)可以引起羊支原体性肺炎(Mycoplasma pneumonia of goats and sheep, MPGS)。现有的方法费时、不能定量,不利于Mmc的准确快速检测。为建立检测Mmc的SYBR Green I qRT-PCR方法,本研究基于Mmc的MLC_1770基因(hypothetical protein gene)序列进行特异性引物设计,用构建的Mmc-1770重组质粒为阳性标准品建立标准曲线,进行了该方法的特异性、灵敏性和重复实验。结果显示:标准曲线相关系数R2为0.999,扩增效率是101.3%;该方法对山羊支原体山羊肺炎亚种(Mycoplasma capricolum subsp. capripneumoniae, Mccp) 、绵羊肺炎支原体(Mycoplasma ovipenumoniae, Mo)、巴氏杆菌(Pasteurell amultocida, Pm)、大肠杆菌(Escherichia coli, Ec)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)及羊传染性脓疱毒(Orf virus, ORFV)均无交叉反应;最低检测限为226拷贝/μL,比常规PCR高100倍;组内变异系数为0.54%~0.79%,组间变异系数为0.70%~0.96%;对临床95份疑似MPGS样品进行检测,阳性率为11.6% (11/95)。实验结果证明该方法特异性强、敏感性高、重复性好,适合于临床样品中Mmc的快速准确检测。
 
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