利用CRISPR/Cas9基因编辑技术探究团头鲂mdh基因功能

苹果酸脱氢酶基因(mdh)与肌肉的生长密切相关,可以通过影响骨骼肌的能量代谢来调节肌纤维的生长及类型转化,为探索mdh基因在团头鲂中的功能及作用,实验利用CRISPR/Cas9技术对团头鲂mdh进行敲除,并对敲除突变体的表型及基因表达变化进行了研究。结果显示,CRISPR/Cas9可成功应用于团头鲂mdh基因的敲除,与对照组相比,敲除突变体个体大小明显小于对照组,生长性状数据显示,其体重、体长均发生显著变化。qPCR结果显示,敲除突变体中mdh的表达水平显著低于对照组,同时,在敲除突变体中,生肌决定因子及肌纤维类型因子基因MyoG、 MyHCⅡa的表达水平随着mdh表达水平的下降显著降低,而MyHCⅡb的表达未发生显著变化。研究表明,CRISPR/Cas9可用于团头鲂基因的高效、快速编辑,也证明mdh基因敲除后可能会抑制团头鲂的生长,在团头鲂的生长过程中起着促进作用。这一研究结果为团头鲂的生长性状研究提供了一定的理论基础,有利于mdh基因在团头鲂分子育种中的合理应用。

谷子MDH基因非生物逆境响应特性研究

为揭示谷子MDH基因对逆境胁迫的响应,本研究通过序列比对得到2个谷子苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)基因SiMDH1、SiMDH2,并对SiMDH1和SiMDH2的编码蛋白特征、基因结构、功能、进化等性状进行了系统的分析和预测,用荧光实时定量PCR(qPCR)检测了SiMDH1和SiMDH2在苗期不同逆境及关键生育期干旱胁迫和不同光照强度下的表达。蛋白特征参数和序列分析表明,SiMDH1和SiMDH2蛋白特征参数相似度很高,序列非常保守,都含有MDH基因的特征功能域苹果酸酶NAD结合域和苹果酸酶C端功能域。亚细胞定位预测显示,SiMDH1和SiMDH2主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体。启动子区域顺式元件分析发现,在SiMDH1和SiMDH2启动子区域含有大量光应答、激素类和其他类应答元件。苗期逆境qPCR表达谱分析发现,SiMDH1和SiMDH2受脱落酸(ABA)、聚乙二醇(PEG)、高盐和低温不同程度诱导,揭示SiMDH1和SiMDH2参与了谷子苗期非生物逆境胁迫应答。进一步分析发现,SiMDH1和SiMDH2参与了谷子在拔节、抽穗、灌浆期的干旱应答,而光照强度会显著影响SiMDH1和SiMDH2基因在不同生育期的表达。本研究为进一步分析MDH逆境应答机制以及利用基因工程方法改善作物抗逆性提供了试验和理论支持。

西方蜜蜂六个亚种苹果酸脱氢酶Ⅱ基因的遗传差异

研究了西方蜜蜂Apismellifera 6亚种———浙农大 1号意蜂 (ZND A .m .ligustica)、东北黑蜂 (A .m .ssp .)、卡尼鄂拉蜂 (A .m .carnica)、喀尔巴阡蜂 (A .m .carpatica)、高加索蜂 (A .m .caucasica)和乌克兰蜂 (A .m .acervorum)苹果酸脱氢酶Ⅱ的基因型频率、基因频率和杂合纯合度。浙农大 1号意蜂、喀尔巴阡蜂和高加索蜂的纯合度较高 ,但浙农大 1号意蜂等位基因c频率最高 ,喀尔巴阡蜂等位基因b频率最高 ,高加索蜂等位基因a频率最高 ;东北黑蜂、卡尼鄂拉蜂和乌克兰蜂是高度杂合的亚种 ,但东北黑蜂等位基因a、b、c的频率差异较小 ,卡尼鄂拉蜂和乌克兰蜂主要存在a、c两个等位基因 ,b出现频率很小 ;6亚种的基因型频率、基因频率和杂合纯合度都有极显著差异。这些差异将从遗传和生化角度为西方蜜蜂 6个亚种的鉴别提供依据。

玉米诱变与原自交系株高变化的蛋白质组学及差异基因的功能分析

【目的】研究玉米经EMS处理后诱变系与原自交系的蛋白表达机制,为从蛋白质组学角度揭示诱变后选育材料在株高发生变化及生物产量明显提高等方面的分子理论奠定基础。【方法】以玉米(Zea mays L.)优良自交系AMD16和诱变后选育材料为试材,采用双向电泳、质谱分析以及检索技术,比较选育材料与原自交系叶片蛋白质组的差异,并对其候选基因进行分离、克隆,构建植物表达载体p3300-ZmMDH6,最后进行拟南芥的遗传转化与鉴定。【结果】EMS诱变后选育材料的蛋白质组中出现21个差异蛋白质点,其中5个蛋白质点在选育材料中特异表达,1个蛋白质点下调表达,7个蛋白质点上调表达,有2个差异蛋白质点在原自交系中表达,而未在选育材料中表达。通过MALDI-TOF-MS质谱测序和MASCOT序列分析,鉴定出了15个差异表达蛋白质点,其功能涉及生物细胞代谢/能量代谢、防御/抗胁迫、细胞蛋白合成和叶绿素合成等细胞过程。用RT-PCR方法克隆了其候选基因ZmMDH6的编码区cDNA,长度1 296bp,由432个氨基酸残基组成,分子质量46.80ku,等电点5.79;并构建植物表达载体进而转化拟南芥,经检测证明已获得T1代转基因植株。【结论】玉米诱变系与原自交系在蛋白丰度上存在明显的差异;差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米生物产量的提高和株高的改变有密切关系。

四个意大利蜜蜂品系苹果酸脱氢酶Ⅱ基因的遗传差异分析

研究了意大利蜜蜂(A.m.ligustica)4个王浆、蜂蜜生产性能不同品系—美意(Em)、澳意(Eo)、苏意(Es)和平湖浆蜂(Ep)的MDHⅡ同工酶基因型频率、基因频率及杂合纯合度.试验发现,MDHⅡ的a、b、c三个等位基因在4个品系中出现的频率不同.c在Em、Eo、Es和Ep中的基因频率分别为0.507、0.483、0.680和0.820,为优势等位基因.该结果表明在产浆性能高的品系中c基因频率较高,意味着可将c基因频率作为意蜂王浆产量性能的一个遗传标记.等位基因a在Em、Eo、Es和Ep中频率分别为0.323、0.263、0.193和0.087;在Em中出现的频率最高.而等位基因b在Eo中频率(0.253)高于其他3个品系(Em,0.170; Es,0.127;Ep,0.093).Ep的纯合度最高,达0.753,高于Em(0.533)、Eo(0.633)和Es(0.540).经独立性检验,4个意蜂品系MDHⅡ同工酶的基因型频率、基因频率、纯合度均达到极显著差异水平.

一个深黄被孢霉苹果酸脱氢酶基因的克隆与表达

根据转录组测序结果设计特异性引物,以深黄被孢霉(Mortierella isabellina)M6-22的c DNA为模板,PCR扩增苹果酸脱氢酶基因MIMDH2,测序结果显示该序列长1 017 bp,编码338个氨基酸。序列分析表明该序列与已报道的烟曲霉(Aspergillus fumigates)线粒体苹果酸脱氢酶的相似性最高,达71.26%,且含有苹果酸脱氢酶的保守辅酶结合位点、底物结合位点和催化活性位点。将MIMDH2片段连接到表达载体pET32a(+)中,构建重组表达质粒pET32a-MIMDH2,并转化至大肠杆菌BL21中进行诱导表达,SDS-PAGE电泳检测结果显示在50 k D左右处有一蛋白质条带,酶活分析结果显示经镍柱亲和层析纯化的重组蛋白酶活高达271.33 U/mg。以上结果说明所克隆的MIMDH2为一个新的潜在的苹果酸脱氢酶基因,所编码的蛋白质具有苹果酸脱氢酶的活性。

霍乱弧菌环介导等温扩增LAMP技术检测

目的应用环介导等温扩增技术(LAMP)进行霍乱弧菌的快速检测。方法针对霍乱弧菌的管家基因(mdh)设计4条特异性引物(2条内引物和2条外引物),建立快速检测食品中霍乱弧菌的环介导等温扩增方法;应用该方法对17种细菌共42株菌进行LAMP扩增,并进行确证,全面评估该方法的灵敏度、特异性、准确性等。结果该方法检测21株霍乱弧菌均得到阳性扩增结果,其余21株非霍乱弧菌均未扩增出条带,扩增反应最佳反应时间为60m in,反应温度为65℃。霍乱弧菌基因组DNA和纯培养物的检测灵敏度分别约为40 fg和50 cfu/mL。对模拟食品样品进行直接检测,检测限为70 cfu/g。结论该方法具有特异性强、灵敏度高,操作简便快速、不需要复杂仪器设备。

霍乱弧菌DPO-PCR特异性检测方法的建立与应用

采用一种新型的引物设计方法——双启动寡核苷酸引物(dual-priming oligonucleotide,DPO),以霍乱弧菌mdh基因为靶序列,建立了霍乱弧菌DPO-PCR特异性检测方法,分析了DPO引物退火温度不敏感性、检测灵敏度及特异性,并对检测方法进行了初步应用。灵敏度结果显示,DPO-PCR方法对霍乱弧菌的最低检出限为1.07×102 CFU/mL。退火温度不敏感性试验中,与常规PCR引物相比,DPO引物在45～65℃退火温度均能够高效扩增出靶基因片段。特异性结果显示,DPO-PCR方法的特异性比常规PCR方法强,不产生任何非特异性扩增。利用建立的霍乱弧菌DPO-PCR检测方法对采集的550份样本进行检测,检出43份霍乱弧菌阳性样本,经行业标准法(SN/T2425-2010)复检,检测结果相同,表明所建立的DPO-PCR检测方法具有良好的实用性,为霍乱弧菌的快速准确检测提供了新途径。

DNA环介导恒温扩增技术快速检测霍乱弧菌

霍乱弧菌是一种重要的食源性致病菌,主要引起急性肠道传染病,其快速检测具有重要意义。根据霍乱弧菌的mdh管家基因序列,设计2对特异性检测引物,利用DNA环介导恒温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP),经反应体系优化,成功建立了霍乱弧菌的LAMP快速检测方法。该方法最佳反应温度为65℃,60min完成检测,对培养菌的检测限为25CFU/mL,污染食品中霍乱弧菌的检测限为32CFU/g。对33株同种或近源细菌进行LAMP检测,仅霍乱弧菌得到阳性扩增。LAMP方法实践应用结果表明,对1057份虾、蟹、牡蛎、肉类、人腹泻物等样本进行检测,共检出85份阳性,与国际标准(ISO TS21872-1-2007)检测结果的符合率为100%。结果表明,本研究建立的霍乱弧菌LAMP检测方法特异性强、灵敏度高、操作简便,有利于霍乱弧菌疫情的监测。