基于黏虫转录组的几丁质酶基因筛选和表达分析

昆虫的几丁质酶对昆虫的生长发育致关重要,是生物农药的重要靶标。本研究使用高通量测序技术对迁飞性害虫黏虫Mythimna separata的中肠和表皮组织进行了转录组测序、序列组装、功能注释及差异表达基因分析。对转录组数据库中鉴定出的几丁质酶基因进行了理化性质的预测,包括cDNA长度、蛋白质分子量、氨基酸序列、等电点、不稳定系数、跨膜结构和蛋白结构域等。使用MEGA软件构建了黏虫和其他昆虫几丁质酶的系统进化树,并通过q-PCR验证了黏虫基因在不同组织和发育阶段的表达模式。通过中肠与表皮的转录组测序,获得了19.42 Gb的数据,在COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swissprot、eggNOG、nr数据库注释到了25236个Unigene;基因表达分析结果表明,中肠和表皮的差异表达基因共有3137个,其中中肠高表达基因有1872个,表皮高表达基因有1265个。从转录组数据中鉴定出9个几丁质酶基因,其中7个是新的几丁质酶基因,这些基因的cDNA长度在1362~9816 bp,SMART结构预测表明几丁质酶含有1个或多个催化结构域。构建的系统进化树将昆虫几丁质酶基因分为9个亚家族。q-PCR结果表明MsCht2、MsCht5、MsCht6、MsCht7、MsIDGF1在表皮中表达量较高,MsCht4、MsCht11和MsChi-H在中肠中表达量较高,与转录组数据一致;多数几丁质酶基因在蛹期或预蛹期表达量最高,而MsCht4在5龄期表达量最高,在蛹期表达量很低。黏虫几丁质酶基因表达上存在不同的差异,不同的几丁质酶基因可能具有不同的功能。本研究筛选出了7个新的几丁质酶基因,为黏虫的生物防治提供了新的靶标。研究结果为进一步研究黏虫几丁质酶的功能奠定了基础。

粘质沙雷氏菌几丁质酶(ChiC)基因克隆及其生物信息学分析

从粘质沙雷氏菌(Serratia marcescensATCC14041)中克隆出几丁质酶基因(ChiC),将回收纯化的PCR产物与载体pMD18-T连接,构建成的重组质粒命名为pMD-Ch iC,将重组质粒转化到受体E.coliDH5α中进行克隆,经BamHI和NheI双酶切验证、核酸序列测定证实,重组质粒pMD-Ch iC含有几丁质酶C基因(ChiC)。利用生物信息学的方法,推测该粘质沙雷氏菌ChiC基因编码的蛋白质由480个氨基酸组成。预测该蛋白的等电点为5.63,分子量约为52kD。针对粘质沙雷氏菌中的几个几丁质酶基因做了进化树,进而验证了粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)几丁质酶(ChiC)在沙雷氏菌几丁质酶中的分类;同时对粘质沙雷氏菌几丁质酶C(ChiC)蛋白的高级结构作出了预测,得到其编码的属于18家族的蛋白质高级结构图谱。

导入β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶基因的转基因可育油菜及其抗菌核病的研究

利用农杆菌转化法,将组成型表达β1,3葡聚糖酶及几丁质酶基因的双价植物表达载体pBLGC转化优质甘蓝型油菜品种H165,并得到了抗卡那霉素(Kanamycin,Kan)的再生植株。我们对所得到的抗Kan的再生苗进行了初步分子生物学检测,结果表明,在K15(Kan15mg/L)培养基上的绿苗中有30%为PCR阳性植株,而在K25(Kan10mg/L)培养基上的绿苗有53%的阳性率。对部分PCR阳性的转基因植株进行了点杂交分析,结果均表现出较强的杂交信号,这初步说明外源基因已整合到油菜基因组中。转基因植株的活体接种油菜菌核病菌(Sclerotiniasclerotiorium)试验表明,部分转基因植株比对照显示较强抗病性。

几丁质酶-葡聚糖酶双价基因导入滇型杂交稻恢复系提高稻瘟病抗性的研究

将含有菜豆 (Phaseoluslimensis)几丁质酶基因和烟草 (Nicotianatabacum) β 1,3 葡聚糖酶基因的pBLGC(16 5kb)质粒用基因枪法导入滇型杂交稻 (OryzasativaL .ssp .japonica)恢复系“南 2 9”中 ,总计获得 93个转化再生植株 ,以β 1,3 葡聚糖酶基因制备探针对T1 代株系进行Southern杂交分析 ,17个株系为杂交阳性 ,证实外源基因完整结构已整合到水稻基因组中 ;连续多代的PCR追踪检测证实外源基因已遗传至T4 代 ;对所获得的 6个PCR检测阳性T4代品系进行了稻瘟病菌 (Magnaporthegrisea)生理小种接种鉴定和稻瘟病大田诱发鉴定 ,结果表明 ,转基因品系对稻瘟病的抗性较受体对照大幅度提高 ,获得了稻瘟病新抗源 ,但不同品系稻瘟病抗性并不相同。

向大豆导入几丁质酶基因的初步研究

以根癌农杆菌的Ｔｉ质粒为介导，将抗真菌病的几丁质酶基因，导入黑龙江省栽培大豆－东农３７号，吉林２８号等１４个品种。从子叶节和下胚轴诱导出丛生芽，并再生植株，经ＰＣＲ和ＤＮＡ分子杂交检测，确认为转化植株。用花粉管通道导入法，直接导入几丁质酶基因，共获２２３粒种子，经ＰＣＲ和ＤＮＡ分子杂交检测的１１３株大豆幼苗中，有７株呈阳性反应，证明几丁质酶基因已导入并整合到大豆的基因组中。

转几丁质酶基因(RC24)水稻中大2号抗纹枯病特性研究

导入外源几丁质酶基因“RC2 4”的水稻中大 2号接种纹枯病菌的结果表明 ,接种病菌后病斑扩展速率和田间病情指数小 ,表现为对水稻纹枯病高抗。组织病理学研究表明纹枯病菌能侵入中大 2号 ,并引发纹枯病 ,入侵时间和症状出现的时间与非转基因感病对照没有显著差异 ,但病菌菌丝体消解现象出现早于对照 ,其抗病性主要表现为限制病菌扩展。以中大 2号与非转基因水稻材料配制的杂交组合的抗病性表明 ,杂交组合的抗病性均高于非转基因亲本 ,但其抗病性也会因母本的不同而有所变化。

东亚飞蝗几丁质酶家族基因的表达特性与功能研究

【目的】研究东亚飞蝗几丁质酶家族基因的时空表达特性及其在蜕皮发育中的生物学功能,筛选在飞蝗发育过程中致死性的几丁质酶基因,为实现基于RNAi的飞蝗有效控制提供重要的基础数据。【方法】在东亚飞蝗EST数据库搜索几丁质酶基因片段,用生物信息学方法分析所获得的基因片段序列;以飞蝗不同龄期第4天若虫和5龄东亚飞蝗不同组织部位为材料提取RNA并反转录为cDNA,应用RT-PCR方法研究时空表达特性;选取在表皮高表达的几丁质酶基因LmCht6,采用RNA干扰方法研究其生物学功能。【结果】基于东亚飞蝗EST库搜索和进一步的序列分析,共获得7条几丁质酶基因片段;不同组织部位与不同龄期RT-PCR结果表明这7条几丁质酶基因的时空表达特性存在明显差异,其中LmCht6主要在表皮表达;LmCht6的RNA干扰试验表明:2龄飞蝗注射dsLmCht6后,其几丁质酶基因LmCht6表达量明显降低;飞蝗从2龄到3龄的龄期转化过程中,表现为发育延迟,新表皮与旧表皮无法完全分离,导致死亡率达到72.2%。【结论】东亚飞蝗拥有多个几丁质酶基因,它们的时空表达特性存在差异;LmCht6在飞蝗蜕皮过程中具有十分重要的生物学功能,该基因被沉默后飞蝗无法完成蜕皮而导致死亡。

转几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶双价基因小麦的获得和鉴定

利用农杆菌介导法将几丁质酶基因和β1,3 葡聚糖酶双价基因导入小麦品种扬麦10号和Bobwhite ,共得到了13株T0 代转基因植株,2个小麦品种的转化效率分别为1 .4 %和1. 0 %。T1 代植株赤霉病抗性鉴定结果表明,转基因植株对赤霉病具有一定抗性,小穗发病率4 .76 %～11. 76 % ,低于抗病对照和感病对照。T1 代植株分子检测结果表明,外源基因分离比例为2. 33∶1,较低的分离比例可能与外源基因的丢失有关。

转几丁质酶-葡聚糖酶基因水稻稻瘟病抗谱分析

用来源于云南各地属于 2 4个稻瘟病菌 (Magnaporthegrisea)生理小种的 3 3个菌株 ,对受体品种南 2 9及其 4个转几丁质酶 β 1,3 葡聚糖酶串联基因水稻T5 代品系进行了温室接种鉴定。结果表明 ,不能侵染受体品种南 2 9的 13个菌株也不能侵染转基因品系 ,可侵染受体品种南 2 9的 2 0个菌株一般不能侵染转基因品系 ,转基因水稻对稻瘟病菌抗性范围较受体对照扩大 ,证明转几丁质酶 葡聚糖酶基因水稻对稻瘟病具有一定的广谱抗性 ;诱发条件下 ,转基因品系大田叶瘟病情指数为 0～ 1级 ,穗瘟发病率为 0 .3 %～ 10 .2 3 % ,抗性较受体对照大幅度提高 ,表明这些品系在稻瘟病抗病育种中是有应用潜力的。

基因枪法向小麦导入几丁质酶基因的研究

利用基因枪法,以菜豆几丁质酶基因转化小麦幼胚愈伤组织。在轰击压力1300psi,轰击距离6cm、100μg金粉/枪和轰击距离9cm、150μg金粉/枪的2种处理条件下,获得4株春小麦东农7742转化植株,转化频率分别为0.36%和0.56%。经PCR和PCR-Southern杂交分析,证实菜豆几丁质酶基因已整合到T0和T1小麦基因组中。采用氨基葡萄糖法测定几丁质酶活力,结果表明,转基因小麦的几丁质酶活力明显高于对照株;转基因植株对白粉病症状减缓,并获得一株赤霉菌接种未扩展的转基因T1植株。

几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因导入甘蔗

将含有经过修饰的烟草(Nicotiana tabacumL.)Ⅰ类几丁质酶基因和Ⅰ类β-1,3-葡聚糖酶基因的双价植物表达载体pCG-Ⅱ在农杆菌介导下转化甘蔗优良品种ROC10和ROC22,获得抗G418的转化植株52株,经PCR检测33株呈阳性;对部分经PCR检测呈阳性的转化植株进行Southern杂交和黑穗病抗病性的体外抑菌实验,结果显示这两个基因均已整合到部分甘蔗的基因组中,且它们对甘蔗黑穗病的抗性均有不同程度的提高。

农杆菌介导西瓜转葡聚糖酶及几丁质酶双基因

采用根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导法将含有葡聚糖酶基因和几丁质酶基因表达载体遗传转化西瓜(Citrulluslanatus),遗传转化体系为以子叶为外植体经过组织培养获得再生植株。结果表明,Kan抗性芽的分化率随着共培养时间的延长先上升后下降,GUS阳性芽的百分率逐渐升高,共培养时间30h后,GUS阳性芽的百分率趋于平稳,同时,通过对候选转基因植株中GUS基因染色鉴定、卡那基因、葡聚糖酶基因及几丁质酶基因特异引物PCR检测,表明葡聚糖酶和几丁质酶基因已成功导入西瓜植株中,转基因植株的表现在进一步研究中。

转几丁质酶和葡聚糖酶双价基因棉花株系对黄萎病的抗性

采用人工病圃、重病田及苗期室内鉴定相结合的方法,研究了转双价(Chi+Glu)基因的棉花株系61217-1对棉花黄萎病的抗性。结果表明,转基因棉花株系61217-1在人工病圃连续3年达抗病水平,病指极显著低于其受体中棉所24。2009年该转基因株系在河南安阳、江苏大丰及新疆石河子棉花黄萎病重病田的病指分别为18.7、18.1和16.7,均极显著低于受体中棉所24的病指。该转基因株系对来自河北、湖北、新疆的3个强致病力落叶型菌株均达抗病水平,病指分别为16.4、16.8和15.6,也极显著低于受体中棉所24的病指。表明转双价(Chi+Glu)基因的棉花株系61217-1具有优异稳定的抗黄萎病性。

细菌几丁质酶基因转化番茄的研究

为了获得抗真菌病的番茄材料 ,采用农杆菌介导法将细菌几丁质酶基因转化番茄子叶 ,获得了抗卡那霉素的转化植株 ,PCR检测初步证明细菌几丁质酶基因已整合到番茄的基因组 .同时对番茄耐 Kan水平、转化受体的预培养以及共培后洗涤抑菌进行了研究 .结果表明 :卡那霉素质量浓度为 5 0 m g/ L 时就能完全抑制番茄子叶再生 ;共培后直接用抑菌剂洗涤的抑菌效果较好 ;番茄子叶预培养

转番茄几丁质酶基因西瓜植株的获得及其抗病性研究

构建了以C aM V 35s启动子驱动的含有番茄几丁质酶基因(Ch i3)的植物表达载体,通过冻融法导入根癌农杆菌(A g robacterium tum ef aciens)菌株EHA 105中,用叶盘法转化西瓜(C itru llus lana tus)栽培种“中育1号”,通过PCR、Sou thern b lot和RT-PCR鉴定,表明外源基因已成功整合到西瓜基因组中,并获得表达。利用尖孢镰刀菌西瓜专化型进行的转基因植株叶片粗提液抑菌效果检测,表明转基因植株的抗病性均有一定程度的增强。

香蕉一个Ⅲ类酸性几丁质酶基因与果实成熟关系的研究(英文)

为了解Ⅲ类酸性几丁质酶基因(MaCHⅢ)与香蕉果实采后成熟过程的相互关系,对经乙烯和1-甲基环丙烯(1-MCP)处理的巴西香蕉果实采后乙烯释放量、Ⅲ类酸性几丁质酶基因(MaCHⅢ)表达以及几丁质酶活性进行了测定。结果显示:(1)乙烯催熟处理的香蕉果实,乙烯释放量比对照处理的果实提前15 d达到高峰;1-MCP处理的香蕉果实,乙烯生物合成和果实成熟明显受到了抑制。(2)外源乙烯加速了MaCHⅢ基因的下调表达和Ⅲ类酸性几丁质酶活性的下降,MaCHⅢ表达量和Ⅲ类酸性几丁质酶活性分别在采后第3天和第4天下降到最小值。(3)1-MCP处理使MaCHⅢ基因呈现上调表达,Ⅲ类酸性几丁质酶活性上升,MaCHⅢ基因表达量和Ⅲ类酸性几丁质酶活性分别在采后18 d和25 d达到高峰。研究表明,MaCHⅢ基因可能与香蕉果实采后成熟呈负相关。

中华稻蝗几丁质酶基因10(OcCht10)的分子特性及功能

【目的】获得中华稻蝗(Oxya chinensis)几丁质酶基因1 0(OcCht10)的cDNA序列,预测其功能域,并做聚类分析明确该基因的系统发育关系。绘制OcCht10在5龄若虫不同组织部位和发育时间的表达图谱,研究其在中华稻蝗蜕皮过程中的生物学功能,为害虫防治提供高效安全的候选基因。【方法】从中华稻蝗转录组数据库搜索OcCht10cDNA片段,经过blast分析、比对、拼接后,翻译为氨基酸序列,预测其功能域,并与其他昆虫几丁质酶家族基因进行聚类分析,进一步确认该基因的系统发育关系并进行准确命名;选取中华稻蝗5龄第6天不同组织部位及5龄若虫不同天数表皮样本,总RNA提取后反转录为cDNA模板,采用Real-time quantitative PCR(qPCR)方法获得OcCht10在5龄稻蝗若虫不同组织部位和不同发育阶段的表达谱;设计OcCht10 dsRNA引物,用试剂盒体外合成dsOcCht10,采用注射法进行RNA干扰;取注射24 h稻蝗表皮样本,用qPCR方法检测OcCht10基因沉默效率;并仔细观察dsRNA注射后稻蝗表型,统计其死亡率。【结果】经对中华稻蝗转录组数据库的搜索,获得OcCht10cDNA片段长度为9 318 bp,开放阅读框为8 61 3 bp,编码2 870个氨基酸;其3'非编码区为705 bp,推测OcCht105'端有500多碱基尚未获得;预测其氨基酸序列具有多个结构域,包含有5个几丁质酶催化域和6个几丁质结合域;与其他昆虫几丁质酶基因聚类分析结果显示OcCht10属于昆虫几丁质酶家族基因Ⅱ组,该组基因与昆虫蜕皮相关;5龄若虫组织特异性分析表明该基因主要在表皮、前肠和后肠等外胚层发育而成的组织器官中表达,提示OcCht10可能参与表皮几丁质代谢;发育时间表达图谱表明该基因在5龄第6—7天,即蜕皮前的表皮中高表达,表明OcCht10可能负责蜕皮时表皮几丁质降解;5龄若虫第2天注射该基因的dsRNA,24 h后取表皮检测其干扰效率,结果显示该基因被沉默7 0%;与注射dsGFP的对照组相比,注射dsOcCht105龄若虫表现为龄期延长,旧表皮无法开裂,蜕皮受阻,昆虫无法正常活动导致死亡,死亡率达到1 00%。【结论】获得OcCht10的部分cDNA序列,该基因在昆虫蜕皮前表皮中高表达;OcCht10参与中华稻蝗的蜕皮发育,注射dsOcCht10可有效沉默靶基因,并导致试虫无法完成正常蜕皮而死亡。

转几丁质酶基因黑杨的获得

以G1黑杨幼叶为外植体建立了组织培养高频再生体系 ,对传统的农杆菌介导法进行了改进 ,用来自于菜豆的几丁质酶基因 (CH5B)进行转化 ,经PCR和PCR Southern杂交鉴定 ,证实CH5B基因已整合入G1黑杨核基因组中。

转基因株系及不同水稻品种的几丁质酶活力及纹枯病抗性

对几个转几丁质酶基因的高世代纯合株系及不同抗感品种的几丁质酶活力进行了测定 ,并接菌调查纹枯病抗性 ,结果表明 :转基因可提高水稻对纹枯病的抗性 ,不同转基因系的抗性水平与外源几丁质酶的表达活力一致 ;在内源几丁质酶活力相对较低的情况下 ,转导外源基因可掩盖或抑制内源基因的表达 ;抗 /感品种在接菌诱导后 ,其几丁质酶活力均有所上升 ,并均在接菌 72h左右达到诱导高峰 ,但抗病品种诱导效应和强度要显著得多 ;无论是转基因株系 ,还是不同抗感品种 ,不同空间叶位叶片的几丁质酶活力无明显差异。

用基因枪介导法将水稻几丁质酶基因导入小麦

利用PDS10 0 0 /氦气基因枪将水稻几丁质酶基因导入小麦幼胚盾片愈伤组织 .基因枪轰击后在含有 5 0mg/L硫酸卡那霉素的培养基上经过多步骤筛选和分化 ,从 5个小麦品种共 80 0多个幼胚中获得了 6株绿苗 ,对此 6株绿苗进行了PCR和Southern杂交分析 .结果表明 ,其中 4株绿苗为转基因植株 ,转化率最高可达 1.2 % .图 3表 2参