香蕉A、B基因组胆碱单加氧酶基因克隆及渗透胁迫下表达特性分析

胆碱单加氧酶(CMO)是高等植物体内甜菜碱合成过程中的关键酶,在植物抵御逆境生理过程中具有重要作用。在香蕉A、B参考基因组数据库中分别鉴定到1个CMO基因,对MaCMO与MbCMO基因组序列进行生物学信息分析,发现MbCMO可能由1个香蕉O-岩藻糖基转移酶家族蛋白编码基因与MbCMO基因串联形成。克隆湛江AA(ZJ;AA基因型)、巴西蕉(BX;AAA基因型)、广东大蕉(GD;AAB基因型)和金粉(JF;ABB基因型)的CMO基因编码序列并测序比对,在ZJ和BX中鉴定到基因CMO-A,GD和JF中鉴定到基因CMO-A、CMO-B1和CMO-B2,JF中鉴定到基因CMO-H。鉴定到的4种香蕉CMO基因中,有23个共同的高频密码子,密码子CUU和CCG分别是偏性最强和最弱的密码子。CMO-A蛋白与CMO-H蛋白的氨基酸数量最少,均为425个;CMO-B1蛋白的氨基酸数量最多,为470个,且二级结构最为复杂;CMO-B2蛋白分子量最大,为52.02 kDa;CMO-A分子量最小,为47.48 kDa;4种CMO均属于酸性蛋白,均不具有跨膜结构且均为亲水性蛋白;亚细胞定位预测显示4种CMO均定位在叶绿体中。在进化方面,植物CMO在进化时单、双子叶植物有明显的分支,香蕉CMO-A、CMO-H、CMO-B1、CMO-B2蛋白与其他单子叶植物CMO蛋白亲缘关系更近。RT-qPCR结果显示:4种香蕉根中CMO在渗透胁迫前期上调表达,A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量高于A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量;4种香蕉叶中CMO在渗透胁迫前期下调表达,其中A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量在渗透胁迫后期出现上调表达,A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量高峰出现在10 d,而后15 d时表达量再次下调,并显著低于ZJ与BX的CMO表达量。本研究揭示了香蕉A、B基因组间CMO基因的差异和不同基因型香蕉中CMO基因在渗透胁迫下的表达模式,为进一步研究香蕉A、B基因组CMO基因生物学功能,特别是来源于不同基因组的CMO基因与香蕉抗渗透胁迫能力间的关系奠定基础,为利用基因工程提高香蕉抗逆性提供参考依据。

用ITS序列确定小麦B基因组的可能供体间的关系

对小麦Ｂ 基因组的可能供体山羊草属 Ａｅｇｉｌｏｐｓ ｓｅｃｔ． Ｓｉｔｏｐｓｉｓ 的５ 个种的核糖体ＤＮＡ 的内部转录区（ＩＴＳ） 进行了ＰＣＲ 扩增和克隆，并测定ＩＴＳ１ 和ＩＴＳ２ 的序列，用ＩＴＳ１ ＋ ＩＴＳ２ 的序列重建了Ａｅｇｉｌｏｐｓｓｅｃｔ． Ｓｉｔｏｐｓｉｓ 中５ 个种的系统发育关系。结果表明，斯卑尔脱山羊草Ａｅ． ｓｐｅｌｔｏｉｄｅｓ 是ｓｅｃｔ．Ｓｉｔｏｐｓｉｓ 中特殊的一个种，它与该组其余４ 种间的平均遗传距离是后者彼此间平均遗传距离的３ 倍，Ａｅ．ｓｐｅｌｔｏｉｄｅｓ 与同组其余４ 个种的分离要比后者相互间的分离早得多； 在拟斯卑尔脱组ｓｅｃｔ． Ｓｉｔｏｐｓｉｓ 的５个种中， 长柱山羊草Ａｅ． ｌｏｎｇｉｓｓｉｍａ 与沙融山羊草Ａｅ． ｓｈａｒｏｎｅｎｓｉｓ 的关系最近。ＩＴＳ 序列可以进一步用来作为确定Ｂ 基因组起源的分子标记。

普通小麦B基因组的研究进展

普通小麦(T.aestivumL.)为一个异源六倍体物种,具有A、B、D三个染色体组,它们具有不同程度的同源性。对各个染色体组进行有关起源、进化、基因定位及基因与产量、性状的关联分析,可更好的发掘和利用各染色体上的有利基因,拓宽小麦的遗传变异基础,为在小麦育种中如何引进新的遗传变异及杂优选育提供理论依据。遗传多样性是进行小麦改良的基础,B基因组含有丰富的抗病、抗虫、抗寒、优质等有益基因,多态性最高。本文对小麦B基因组的组成特点、起源、遗传多样性及基因定位等进行了综述,并对其以后的研究进行了展望。

黑芥ANS基因的克隆和在芸薹属B基因组的PCR鉴别

利用同源克隆方法克隆黑芥ANS基因,获得2个ANS基因拷贝BnANS1和BnANS2,长度分别为1 366bp和1 367bp。这2个基因都有1个76bp的内含子。比较BnANS1和BnANS2基因序列,发现在编码区、5’与3’非编码区和内含子区域都有多态性,5’非编码区有3个碱基的多态性和4个碱基的缺失,编码区有26个碱基的多态性;内含子有2个碱基的多态性;3’非编码区有18个碱基的多态性和3个碱基的插入。这2个ANS拷贝都编码356个氨基酸的蛋白,具有其他物种同样的ANS蛋白保守结构域,属于2OG-Fe(II)加氧酶超家族。BnANS1编码的蛋白质理论分子量为40 448.58Da,等电点为5.05;BnANS2编码的蛋白质理论分子量为40 468.52Da,等电点为5.04。比较这2个ANS基因拷贝编码的蛋白质序列,发现有9个多态性位点。这2个ANS拷贝在黑芥的种皮和胚中均检测到表达。获得了1对ANS引物,能从白菜、黑芥、甘蓝、芥菜型油菜、甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥中,用等位特异PCR方法特异识别来自芸薹属B基因组的ANS基因。

乙型肝炎病毒B基因组在转基因小鼠内的表达和复制

采用受精卵显微注射方法,产生了41只整合有完整的乙型肝炎病毒(HBV)B基因组的转基因小鼠建立者。建立者基因组中所整合的HBV基因组都能以孟德尔方式向后代传递。在这些建立者中,有33只为HBsAg阳性,同时也为HBeAg阳性的有18只。对血清HBsAg和HBeAg同时阳性的8只小鼠进行免疫组化分析,发现在它们的肝和肾组织中也有HBsAg和HBeAg的存在,但不存在于脾、脑、肺、睾丸、皮呋、卵巢及肌肉组织中。

橡胶树HeveaDB基因组数据库平台完成测试

中国热带农业科学院“橡胶树等主要热带作物功能基因组学研究”创新团队负责搭建的橡胶树HeveaDB基因组数据库平台（hevea.catas.cn）上线运行,并在国际橡胶研究与发展委员会（IRRDB）各成员国间开展测试工作。经过1个月的测试,数据库平台各项指标保持稳定,运行可靠,达到预期效果。

橡胶树HeveaDB基因组数据库平台完成测试

近日，“橡胶树等主要热带作物功能基因组学研究”创新团队负责搭建的橡胶树HeveaDB基因组数据库平台（hevea．catas．cn）上线运行（图1），并在国际橡胶研究与发展委员会（IRRDB）各成员国间开展测试工作。经过1个月的测试，数据库平台各项指标保持稳定，运行可靠，达到预期效果。

中国热科院成功绘制香蕉B基因组精细图谱为香蕉遗传改良奠定重要基础

2019年7月15日,《自然》子刊《自然?植物》在线发表了中国热带农业科学院热带生物技术研究所研究员金志强牵头完成的题为Musa balbisiana genome reveals subgenome evolution and functional divergence的研究论文。该研究绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung(BB基因组)的精细基因组图谱,对9份香蕉种质材料进行了重测序,并对44份香蕉样品进行了转录组测序,获得了香蕉B基因组的高质量基因组,研究结果为香蕉基因组进化及功能分化提供了新的见解,为香蕉遗传改良奠定了重要基础。

中国热科院成功绘制香蕉B基因组精细图谱

7月15日,《自然》子刊《自然·植物》在线发表了中国热带农业科学院热带生物技术研究所研究员金志强牵头完成的题为Musabalbisiana genomerevealssubgenomeevolution and functionaldivergence的研究论文。该研究绘制了双单倍体香蕉野生种PisangKlutuk Wulung(BB基因组)的精细基因组图谱,对9份香蕉种质材料进行了重测序,并对44份香蕉样品进行了转录组测序,获得了香蕉B基因组的高质量基因组,研究结果为香蕉基因组进化及功能分化提供了新的见解,为香蕉遗传改良奠定了重要基础。

中国热带农业科学院成功绘制香蕉B基因组精细图谱

中国热带农业科学院联合11家单位,绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung(BB基因组)的精细基因组图谱,揭示了香蕉A、B基因组的分化,二倍化进程中A、B基因组的特点、多倍体香蕉A、B亚基因组之间同源交换与重组规律等重要科学问题,为香蕉遗传改良奠定了重要基础。

山羊草属S基因组与小麦属B／G基因组RAPD标记和特异DNA片段克隆及研究

本研究利用132个随机引物，对山羊草属和小麦属11个种的DNA进行扩增。对其中特异RAPD扩增产物进行克隆，然后用其做探针与小麦族23个种属DNA的RAPD扩增产物进行Southern杂交。共得到24个特异克隆：其中小麦族共有特异克隆1个，山羊草属和小麦属共有特异克隆2个，S基因组特异克隆2类7个，B／G基因组特异克隆2类6个，S基因组与B／G基因组共有的特异克隆8个。24个特异克隆中有22个测定了序列，其中15个为Fasta数据库里显示未见报导的序列。用这24个特异DNA克隆制成的探针与相应的23个材料经HindⅢ酶切消化的总DNA进行Southern杂交，发现其中7个可做为基因组特异探针。通过对24个特异DNA克隆分析研究表明：①S基因组是由两个基本不同的类型构成的，即拟斯卑尔脱山羊草为一个类型，其余4个S组山羊草为另一类型；因此建议前者基因型符号仍保留为“S”，而其余4个种之间无明显不同，故应把基因组符号统一为“S^1”②S基因组是小麦B／G基因组的供体，而拟斯卑尔脱山羊草可能是最主要的供体，但并不排除其余S基因组的种参与了B／G基因组形成的可能；研究还表明B基因组与S基因组还是有很大区别的，并已找到了B基因组的特异标记。

小麦转基因系中B、D基因组上的Bar基因转移至联合山羊草中的风险评价

通过调查杂交和回交后代的结实率 ,评价小麦转基因系中位于 B、 D基因组上的 Bar基因向联合山羊草转移的风险。B基因组含有 Bar基因的 Bobwhite 3 1系、D基因组含有 Bar基因的 Bobwhite 71系和联合山羊草作为亲本。采用不去雄、天然授粉 ,去雄、天然授粉和去雄、人工授粉 3种授粉方式以鉴定不同授粉方式对 Bar基因转移的影响 ;通过测定回交后代 Bar基因抗性植株的比例对分别位于 B基因组和 D基因组中的Bar基因进行安全评价。结果表明 ,在不去雄、天然授粉的条件下 ,结实率是非常低的 ,在本次试验中未得到种子。但是 ,在人工授粉条件下 ,可以获得杂种。基因位点在 B基因组或在 D基因组上 ,Bar基因的转移有很大差别。位于 B基因组上 Bar基因向联合山羊草转移比位于 D基因组上的 Bar基因更为困难。因为小麦基因组构成为 AABBDD,联合山羊草为 CCDD,它们有公共的 D基因组 ,在配子形成时 D基因组的染色体不会形成单价体而丢失。试验中 ,( 71系×联合山羊草 )×联合山羊草群体中 Bar基因抗性植株比例较高 ,( 3 1系×联合山羊草 )×联合山羊草未检出抗性植株。因此 ,B或 A基因组带 Bar基因的转基因小麦可以用来控制杂草 ,以减轻抗性基因从转基因小麦中向联合山羊草转移的风险。

芸薹属B基因组异附加系材料高效鉴定体系的创建

芸薹属B基因组包含许多在育种中有用的性状和基因,然而它的研究却非常有限。为了创建全套甘蓝-黑芥单体异附加系来解析B基因组,在本研究中我们针对芸薹属B基因组染色体创建了一套以SSR分子标记和FISH技术为核心的高效、快速、准确地鉴定和筛选体系。利用该体系,我们在以异源三倍体杂种(2n=26,CC.B)作为母本,用亲本甘蓝(2n=18,CC)作轮回亲本的回交后代中进行异附加系的鉴定和筛选。结果表明,采用该体系能够准确的鉴定和筛选出在C基因组上附加的每一条B基因组染色体的单体异附加系(2n=19,CC+1B1-8);并且效率很高,仅回交3代我们就获得了7个不同的单体异附加系。创建的甘蓝-黑芥单体异附加系对于黑芥基因组结构和进化的研究以及优良性状的应用都具有重要价值。

香蕉与B基因组相关的SCAR标记研究

香蕉(Musa L.)是由2个二倍体野生种Musa acuminata Colla(AA基因型)和Musa balbisiana Colla(BB基因型)种内或种间杂交进化而来,其B基因组中带有重要的优良基因。利用与香蕉B基因组相关的gypsy-IRAP分子标记,成功开发了一对SCAR引物,适用于鉴定尖叶蕉(AAw)、长梗蕉(BB)、香牙蕉(AAA)、贡蕉(AAcv)、大蕉、粉蕉(ABB)、粉大蕉(ABB)、龙牙蕉(AAB)以及四倍体香蕉(AAAB)等是否含有B基因组。

鸡传染性法氏囊病超强毒Gx及其致弱株基因组B节段的克隆和序列分析

用蛋白酶K法分离提取了鸡传染性法氏囊病病毒强毒株Gx及其致弱株Gt的病毒核酸dsRNA ,应用随机引物将RNA反转录成cDNA ,以此为模板用长距离一步法扩增出全长基因B节段 ,将其克隆入PMD18_T载体 ,进行了测序 ,并用DNAStar软件进行序列分析。测序结果表明 ,克隆的Gx株B节段全长为 2 82 7bp ,与超强毒参考株UK6 6 1的同源性为 88 2 % ,与强毒参考株Harbin_1株的同源性达 96 3% ;克隆的Gt株B节段全长为 2 82 7bp ,与弱毒参考株P2的同源性达 99 5 %。而Gx株与Gt株B节段的核苷酸的同源性只有 89 8% ;vvIBDV_Gx。

鸡传染性法氏囊病病毒(ZJ2000)基因组B节段全长的克隆及其毒力位点的分析预测

将本实验室保存的ZJ2000株囊毒加生理盐水研磨后接种9～10日龄鸡胚增殖病毒,收集尿囊液透析纯化,用蛋白酶K法提取病毒基因组dsRNA。通过RT-PCR获得基因组B节段全长的cDNA,并将其克隆到PUC18-T载体中进行测序。同时,本研究对GenBank中登录的IBDV基因组B节段进行了大量分析,发现B节段的5′-NCR存在1个基因高突变区,并且ZJ2000株的5′-NCR可形成独特的二级结构。经过对VP1一级结构的大量分析,筛选出B节段中17个可能对IBDV毒力产生影响的候选毒力位点,并在此基础上又对这些位点氨基酸的特性进行统计分析,进一步探讨了这些位点对VP1功能影响的可能性,为深入研究IBDV基因组B节段对其毒力的影响作了有益的探索。

香蕉基因组学研究20年:成就与挑战

香蕉基因组学研究已逾20年,取得了一些进展。本文从全基因组测序、亚基因组分化、基因水平上的染色体结构变异、多倍体背景下的染色体交换及基因组扩张与功能等5个方面,论述了香蕉基因组学研究取得的进展,并对未来基因组学研究的重点方向进行了展望。

基因组2b灭活疫苗、美国棘波插入、干扰素λ对猪流行性腹泻病毒感染力的影响

干扰素λ为干扰素家族Ⅱ中的一种。干扰素λ与IFN-alpha相比表现出更为强大的抗病毒活性并主要作用于黏膜上皮。基因组2b(genogroup 2b)分离株比基因组1b(genogroup 1b)分离株具有更高的感染力和致病性。基因组2b(genogroup 2b)灭活疫苗的研发使猪流行性腹泻病毒基因组2b分离株得到有效的预防。美国棘波插入lowa106(S-INDEL)对猪流行性腹泻病毒(PC21A)的部分保护可能提示我们不同核苷酸的作用。猪流行性腹泻病的流行正是因为猪流行性腹泻病毒毒株的基因变异导致变异株毒力增强以及现有疫苗难以有效免疫。猪流行性腹泻病毒感染力太强。本文将从基因组2b灭活疫苗、美国棘波插入、干扰素λ三个方面进行讨论。

中国农科院油料所参与完成花生全基因组测序

20140年2月下旬，国际花生基因组计划（International Peanut Genome Initiative，IPGI）发布了首次成功完成花生基因组测序的新闻。中国农业科学院油料作物研究所作为IPGI的中方主要合作单位之一，参与了这一国际计划的实施。IPGI发布的消息称，多国合作开展的花生全基因组测序取得了重大进展，分别代表花生属A基因组和B基因组的两个二倍体野生种的全基因组测序已经顺利完成，获得的两个二倍体野生种的序列覆盖了花生基因组96％的基因，这一进展对于花生的基础和应用研究具有里程碑意义。

科学家用“基因剪刀”改良香蕉

非洲科学家团队提出了一种基于“基因剪刀”的策略,可以成功消除大蕉的香蕉条纹病毒,有望帮助改善大蕉的生长,并提高其产量。香蕉及其近亲大蕉在热带地区广泛种植,而且是热带和亚热带国家的一种重要主食类作物。培育具有更强抗病抗虫特性的品种,是保证其健康高产的关键。然而香蕉条纹病毒是一种分布广泛的病毒,它通过将自身的DNA插入香蕉B基因组而致病,最终可导致作物死亡。比如,当香蕉受到干旱或高温威胁时,香蕉条纹病毒DNA会产生功能性病毒颗粒,最终引发疾病症状。因此,培育者在改良香蕉时会避免使用包含B基因组的香蕉,比如野蕉,尽管野蕉具有一些优良特性,包括抗寒性、根系发达和抗逆性,但仍不是良选。