携带Lipocalin 2基因重组减毒沙门菌的构建及其对分枝杆菌生长影响的研究

目的:探讨携带脂质运载蛋白2(lipocalin 2,Lcn2)的减毒沙门菌对分枝杆菌生长的影响。方法:以巨噬细胞RAW264.7提取RNA逆转录为c DNA为模版,采用PCR法扩增Lcn2基因,定向克隆到质粒pBudCE4.1-orim的多克隆位点中,构建重组质粒pBudCE4.1-orim-Lcn2;将重组质粒转染RAW264.7细胞,用RT-qPCR法检测Lcn2的mRNA相对表达量,并以空白载体为对照组;将重组质粒转入减毒沙门菌SL7207得到重组菌株SL7207-pBudCE4.1-orim-Lcn2;重组菌感染RAW264.7细胞,Western blot检测Lcn2的蛋白表达,RT-qPCR法检测Lcn2的mRNA的相对表达量,并以空载菌组为对照;7H10平板上通过菌落计数观察重组菌对感染RAW264.7细胞的卡介苗(Bacille calmette-guerin,BCG)生存的影响,以空载菌组为对照。用重组菌灌胃小鼠,检测脾组织Lcn2和血清IFN-γ水平,以空载菌和生理盐水为对照组。结果:PCR扩增出Lcn2基因;重组质粒经双酶切及基因测序鉴定正确。重组菌感染RAW264.7细胞Lcn2的蛋白表达量较对照组增加(P=0.000)。RT-qPCR法检测重组菌、重组质粒Lcn2 mRNA表达较对照组明显升高(P=0.000,F=5.281;P=0.000,F=22570)。7H10平板上重组菌组BCG数量与空载菌组相比明显减少(P=0.000,F=11.41)。重组菌组与空载对照菌组相比小鼠脾组织Lcn2表达升高(P=0.000,F=4.449),重组菌组与生理盐水组血清IFN-γ升高(P=0.004,F=15.27)。结论:成功构建了携带Lcn2基因的重组减毒沙门菌。重组菌感染RAW264.7细胞后Lcn2的表达增加,对感染RAW264.7的BCG存活起到一定的抑制作用。重组菌灌胃后小鼠脾组织Lcn2表达增加,血清IFN-γ含量增加,小鼠免疫状态有利于结核病转归。该研究为进一步研究脂质运载蛋白和结核分枝杆菌感染的关系及分子机制打下基础。

玉米质膜内在蛋白ZmPIP2;6响应渗透、盐和干旱胁迫的功能鉴定

【目的】质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP2;6具有PIP蛋白的典型结构与并且其他物种的PIP蛋白具有很高的同源性。转化玉米原生质体试验结果显示ZmPIP2;6蛋白定位在细胞质膜。qRT-PCR结果显示ZmPIP2;6在玉米未成熟雄穗中表达量最高,并且在玉米受到渗透和盐胁迫后根和叶中的ZmPIP2;6表达受到显著诱导。在MS固体培养基上进行渗透胁迫处理和盐胁迫处理以及进一步的土培试验中进行干旱胁迫处理,ZmPIP2;6超表达拟南芥植株相对野生型都显示出更强的胁迫耐性。在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达受到不同程度的影响。【结论】玉米内在质膜蛋白基因ZmPIP2;6在渗透或盐胁迫下表达上调,在拟南芥中超表达ZmPIP2;6会增强植株对渗透、盐和干旱胁迫的耐性,并且在盐或干旱胁迫条件下会影响拟南芥中胁迫相关基因的表达。ZmPIP2;6可能参与植物水分胁迫响应过程。

质膜内在蛋白ZmPIP1;1参与玉米耐旱性和光合作用的功能分析

质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)是水通道蛋白主要亚家族成员之一,在植物生长发育过程中具有重要调节功能。前期研究表明,玉米ZmPIP1;1基因表达受到渗透和盐胁迫的强烈诱导,但其在玉米中的生物学功能尚不明确。本研究通过玉米遗传转化获得了ZmPIP1;1超表达转基因株系,干旱胁迫实验揭示了ZmPIP1;1超表达转基因株系较野生型具有较低的水分散失率及较强的干旱胁迫耐性。转录组测序结果表明参与ABA生物合成及其信号通路相关基因的表达水平发生了显著变化。在田间正常生长条件下,ZmPIP1;1超表达转基因植株与野生型在生长发育过程中没有明显差异,但转基因玉米株系具有较高的光合效率,粒宽和百粒重增加,玉米单果穗的产量提高。此外,通过荧光双分子互补实验观察到ZmPIP1;1和ZmPIP2;6蛋白在玉米叶肉细胞原生质体的细胞质膜和叶绿体膜上存在互作,并且可能导致了ZmPIP蛋白的重定位。该研究为ZmPIP1;1分子机制的解析奠定了重要基础,为玉米高光效分子设计育种开辟了新的途径。

EV71病毒反向遗传学系统的建立及拯救病毒的鉴定

目的:建立高效的EV71病毒反向遗传学系统,快速获得拯救病毒并鉴定其活性。方法:首先构建含有人RNA聚合酶Ⅰ启动子(PpolⅠ)、ccdB自杀基因和鼠终止子(mTer)的接收质粒pHM-ccdB,并在ccdB两侧引入AarⅠ酶切位点;为了回避EV71病毒基因组中自身的AarⅠ酶切位点,分两段PCR扩增基因组,在引物中引入必需的AarⅠ酶切位点,通过Golden Gate Clone技术连接到目的载体中获得病毒拯救质粒pHT-EV71,转染至RD细胞后,获得拯救的EV71病毒,并以RT-PCR、病毒滴度、Western blot以及电镜检测等方法鉴定拯救子代病毒。结果:通过引入ccdB致死基因和Golden Gate Clone成功构建了EV71病毒的拯救质粒(pHT-EV71),并将其转染至RD细胞后,观察到明显的致细胞病变效应(cytopathic effect,CPE),将得到的拯救子代病毒,经EV71 VP1的特异性引物进行RT-PCR扩增,观察到长约1900 bp的特异性条带;Western blot结果显示,该病毒可与EV71 VP1特异抗体结合;透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)检测可见20~30 nm球形病毒颗粒;在RD细胞中将子代病毒连续增殖8代后,检测其毒力高于母本株(6.35 lgTCID50/mL)。结论:通过引入ccdB和Golden Gate Clone技术,建立了快速、高效构建EV71病毒的拯救质粒的方法,效率达到100%,为正链RNA病毒反向遗传学系统的构建提供了一种新的策略,为进一步研究EV71病毒的致病机制及疫苗制备等提供了技术平台。

玉米籽粒缺陷突变基因dek54的精细定位及候选基因分析

玉米籽粒与产量和营养品质密切相关,控制籽粒发育基因的功能研究对解析籽粒发育分子机制,提高玉米产量,改善籽粒营养品质提供重要依据。利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)处理B73花粉,筛选到一个玉米籽粒缺陷突变体defective kernel 54 (dek54)。dek54表现出成熟籽粒变小、皱缩、颜色发白等特征;遗传分析表明dek54是一个单基因控制的隐性突变体。石蜡切片显示dek54淀粉胚乳细胞形状不规则且排列致密,扫描电镜观察成熟籽粒胚乳中心区域发现dek54淀粉粒周围蛋白体比野生型少且排列疏松。dek54成熟籽粒的总蛋白、醇溶蛋白、各氨基酸组分和全氮含量相比野生型都显著降低。利用F_2分离群体中的1566个dek54单株,把dek54定位在7号染色体标记SSR6和SSR7之间,物理位置约为290 kb。该区间有3个基因,基因测序发现Zm00001d019294基因第2个外显子上第351个碱基由G突变为A,从而导致蛋白翻译的提前终止。该基因在玉米籽粒中特异性表达,且在12DAP (days after pollination)籽粒中表达量最高。通过CRISPR/Cas9系统进行靶向突变确定候选基因Zm00001d019294导致该突变表型。Dek54编码一个与ZmNRT1.5 (nitrate transporter)具有较高同源性的 MFS (major facilitator superfamily)家族蛋白并定位在玉米原生质体的细胞质膜。该研究为揭示dek54在玉米籽粒发育的分子机制奠定了重要基础。