膜吸附法结合可视化环介导等温扩增技术检测柑橘黄龙病菌

【背景】柑橘黄龙病(Huanglongbing,HLB)是由候选韧皮部杆菌亚洲种(‘Candidatus Liberibacter asiaticus’,CLas)侵染引起的一种柑橘病害。对于该病害的防治主要采取综合措施,包括实施检疫、种植无病苗木、及时挖除病树和集中大面积联防联控柑橘木虱等。前3种方法都需要依靠准确的柑橘黄龙病诊断技术。【目的】利用环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification, LAMP),结合膜吸附法DNA快速提取和Gelgreen荧光染料可视化,建立黄龙病田间核酸快速检测方法。【方法】以黄龙病菌β-操纵子与原噬菌体DNA聚合酶基因为模板设计LAMP特异性引物,包括外引物F3/B3、内引物FIP/BIP、环引物LoopF/LoopB和茎引物StemF/StemB。通过对环引物和茎引物设定不同的用量组合,对LAMP引物体系进行优化,确定合适的引物浓度。用优化后的LAMP引物体系对188份田间柑橘叶片进行检测,并构建受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析实时荧光LAMP(qLAMP)在CLas检测上的准确性。对qLAMP预混反应液进行两步的常温干燥,分别设定不同的存放条件,评估LAMP常温干燥试剂的稳定性。用本研究建立的CLas可视化LAMP快速检测方法,对田间71个柑橘叶片样品和35个柑橘果实样品进行检测,与实时荧光定量PCR(qPCR)比较两者的符合率。【结果】在LAMP体系中加入环引物、茎引物或增加其浓度都能促进反应速率的提升,并且同时加入终浓度均为1.6μmol·L-1的环引物和茎引物能进一步提高LAMP反应速率。LAMP预混液通过两步法干燥在不同温度存放1—4周均能保持反应活性基本不变,表明制备的两步法干燥LAMP试剂检测性能较好,在低温和常温环境下的稳定性尚可,仅35℃高温存放会略微增加LAMP试剂的反应时间。使用孔径0.1μm尼龙膜代替纤维素滤纸作为核酸吸附材料能提升CLas快速诊断技术的灵敏度。结合DNA快速提取和可视化LAMP建立的CLas快速核酸诊断方法最低能检测到浓度为102 copies/μL的重组质粒样品,总体准确率高。经配对卡方检验,该方法的诊断结果与qPCR无显著差异。可视化LAMP快速检测相较常规检测有着更低的成本和耗时,而且可视化LAMP快速检测无需离心机和PCR仪等昂贵的仪器,仅需一台65℃恒温设备即可。【结论】建立的CLas快速核酸检测方法成本低,30 min即可观察到检测结果,操作简便,准确性高,可替代qPCR在田间进行黄龙病的快速鉴定。

T_4 DNA连接酶介导的5’RACE法克隆大鼠Nor 1全长cDNA

目的:克隆75AEST全长cDNA序列。方法:抽提在25mmol/L KCl条件下培养7d的大鼠小脑颗粒神经元的总RNA后,用DNA连接酶介导的5’RACE法克隆75A表达序列标签(EST)cDNA5’端未知序列,其产物亚克隆到pGEM-Teasy后进行序列测定以及同源性分性。结果:首轮5’RACE扩增出2.5kb序列后,75A EST鉴定为神经来源孤儿受体1(Nor1)基因的部分序列;再经过二次轮5’RACE,我们首次克隆Nor-1的全长cDNA序列。结论:T_4DNA连接酶介导的5’RACE是一种效率较高的克隆mRNA5’端未知序列的好方法,为进一步研究Nor1在小脑颗粒神经元存活或分化过程中的作用奠定基础。

单向聚合酶链式反应扩增法研究

:c DNA的末端快速扩增 (RACE)是获得全长 c DNA的有效手段之一。本文论述了 RACE技术的原理、方法和改进 ,并介绍了新型 RACE技术。

少棘蜈蚣毒腺RACE cDNA文库的构建及β-actin基因的克隆与序列分析

运用SMART技术首次构建了少棘蜈蚣(Scolopendrasubspinipes)毒腺cDNA文库。经琼脂糖电泳检测,文库所含全长cDNA主要分布在5 0 0bp以上,大于2 0 0 0bp的区域尚有很长拖尾,中间有几条高丰度mRNA亮带。以此文库为模板,通过5′RACE(RapidamplificationofcDNAends,快速扩增cDNA末端)方法获得了细胞质肌动蛋白βactin基因5′末端5 98bp片段,其中包括开放阅读框5 46bp ,编码1 82个氨基酸。将该基因片段推导的氨基酸序列通过BLAST软件与蛋白质公共数据库Swissprot比对,发现与蜜蜂(Apismellifera)的βactin基因同源性高达96% ,说明本实验所构文库质量完全可以满足用RACE方法进行功能基因的cDNA克隆。通过基于双参数模型的NJ法对部分动物βactin基因进行系统重建,较好地反映了这些动物的系统发生关系。

简化cDNA末端快速扩增技术测定基因Ⅲ、Ⅵb和Ⅶd型新城疫病毒基因组末端序列及分析

【目的】简化cDNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of cDNAends,RACE)流程,测定基因Ⅲ、Ⅵb和Ⅶd型新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)基因组两侧末端序列,并对NDV的leader和trailer进行分析。【方法】利用T4 RNA连接酶将特定寡聚核苷酸片段的连接于病毒基因组RNA和cDNA,再利用RT-PCR或PCR方法对病毒基因组的末端进行快速的扩增。【结果】建立一套操作简单、低成本、可重复性高的RACE方法,测定了三种基因型5株NDV3’末端leader和5’末端trailer序列比对分析。【结论】本实验测定的鹅源VII型毒株JS/7/05/Ch基因组的15,184 nt由一个T变为了C,5’端trailer与3’端leader的连续互补序列由8 nt变为12 nt,而其它4株基因Ⅲ型和VI型NDV均未发现该突变。通过RNA的二级结构分析,NDV基因组和反向基因组RNA的3’末端形成一个发卡结构。JS/7/05/Ch等3株NDV U→C(T→C)的突变位于发卡环上,不影响二级结构的形成,发卡环的RNA序列突变为3’-UCUC-5’,与基因组3’端发卡环的3’-UCUUA-5’相似,推测可能影响了基因组RNA的复制速度。

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的克隆与表达分析

为获得小麦抗叶锈病相关基因,以小麦近等基因系TcLr19所构建的非亲和cDNA文库中获得的EST序列(Contig 914)为靶序列,用RT-PCR方法和cDNA末端快速扩增技术,分离克隆到片段为3 042bp的全长cDNA序列。序列分析表明该序列符合典型单子叶植物的CC-NBS-LRR结构模式,命名为TaNLR。该基因包含一个完整的2 739bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码912个氨基酸。发育树分析显示该氨基酸序列与大麦的NBS-LRR类抗病基因蛋白同源性最高达89%。荧光定量PCR分析表明,在小麦与叶锈菌互作中,TaNLR基因受叶锈菌诱导下调表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病同源基因,这为明确NBS-LRR在小麦抗叶锈病中的作用奠定了基础。

小麦NBS类抗病基因同源cDNA序列的克隆与特征分析

根据已克隆植物抗病(R)基因NBS保守结构域设计简并引物,采用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),在小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr19中进行抗病同源基因cDNA全长的扩增。获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S11A11cDNA序列,该序列全长2923bp,编码878个氨基酸序列。生物信息学分析结果表明,该片段含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域。聚类分析表明,S11A11编码的蛋白与小麦抗叶锈病基因Lr1编码的蛋白亲缘关系较近,而与Lr10亲缘关系较远。半定量RT-PCR分析表明,该基因在小麦叶片中为低丰度组成型表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病基因同源序列,为最终克隆小麦抗叶锈病目的基因奠定了基础。

褐黄血蜱脂肪酸结合蛋白对褐黄血蜱卵及其原生质蛋白影响的研究

为了解蜱类脂肪酸结合蛋白(FABP)及其基因的结构和功能,本研究基于褐黄血蜱转录组文库中的Contig 879序列设计引物,采用cDNA末端快速扩增技术(RACE)扩增其两翼缺失部分,拼接后得到编码褐黄血蜱FABP (HfFABP)的全长cDNA序列;采用qPCR法检测该基因在褐黄血蜱的不同发育阶段、不同组织器官中的转录水平;采用平行反应监测(PRM)法分析HfFABP dsRNA干扰对褐黄血蜱产卵和孵化,以及卵原生质蛋白的影响。结果显示,HfFABP的cDNA全长1 443 bp,ORF长396 bp,编码132个氨基酸的多肽。HfFABP基因在雌蜱中的转录水平高于幼蜱、若蜱和雄蜱;在蜱的卵巢、中肠和体壳中的转录水平高于其在唾液腺中的转录水平;吸血使HfFABP基因的转录水平升高。HfFABP dsRNA干扰使蜱产卵减少,其中约30%的卵大小不均、蜡质增多、塌瘪易裂;表观正常的卵孵化率降低,原生质中的FABP、卵黄蛋白原(Vitellogenin)、弹性蛋白酶抑制剂(Neutrophil elastase inhibitor)、天冬氨酸蛋白酶(Aspartic protease)和热休克蛋白83 (Heat shock protein 83)等12种蛋白的丰度大幅下降(P<0.01、P<0.05)。上述结果首次表明HfFABP在蜱卵发育过程中发挥重要作用,本研究为HfFABP在抑制雌蜱生殖中的应用提供科学依据。

急性病毒性坏死病毒魁蚶株IAP-86基因全长cDNA克隆和生物信息学分析

为深入探讨急性病毒性坏死病毒(Acute Viral Necrosis Virus,AVNV)魁蚶株的致病机理以及IAP-86蛋白的功能,从感染AVNV的濒死魁蚶外套膜中提取总RNA,反转录获得c DNA。根据NCBI公布的AVNV全基因组序列中ORF86序列设计两对反向套式引物,通过c DNA末端快速扩增(RACE)技术获得ORF86 5?端和3?端的非编码区,拼接获得全长c DNA序列。Blast序列比对显示,该基因与牡蛎疱疹病毒的同源性为100%,与栉孔扇贝AVNV的同源性为99%,并存在重叠基因。生物信息学分析预测,该蛋白不含信号肽,不存在跨膜区,最大疏水指数为1.800,最小疏水指数为–3.456。该蛋白存在8个潜在的磷酸化位点(包括5个丝氨酸、1个苏氨酸和2个酪氨酸),存在1个潜在的O-糖基化位点,不存在潜在的N-糖基化位点;其抗原表位主要集中在8-11、14-16、28-39、75-76、88-95、97-100和147-158位氨基酸。推测该株病毒可能为牡蛎疱疹病毒的变异株,并且基因重叠在该类病毒进化过程中可能扮演重要角色。

cDNA文库的构建策略

cDNA文库在基因分离和克隆中具有重要作用 .近年来 ,随着分子生物学技术的发展 ,cDNA文库构建方法有了很大改进和提高 .

左侧视网膜剥夺鸽左前脑差异表达基因全长cDNA的克隆

利用cDNA末端快速扩增 (RACE)技术克隆了一条由左侧视网膜剥夺造成左前脑差异表达EST片段的全长cDNA序列 ,同源性比较后认定 ,其为鸽e(r)基因 .该基因与人类及斑马鱼等脊椎动物e(r)基因的同源性非常高 ,但C端有明显差异 .RNA斑点杂交、逆转录聚合酶链反应 (RT PCR)及Northern印迹等方法检测 ,该基因在不同组织中表达量有差异 .结果表明 ,鸽e(r)基因在左眼视网膜剥夺鸽的左前脑及肝、肾中的表达量较高 ,该基因的表达具有一定的组织表达特异性 .

广东紫菜Hsp70基因cDNA克隆与表达分析

为探索广东紫菜(Pyropia guangdongensis)叶状体Hsp70基因在温度刺激下机体耐温相关分子机制,为广东紫菜的栽培生产提供技术参考,本研究利用RACE技术获得了广东紫菜Hsp70基因(PgHsp70)全长序列,并在此基础上采用实时荧光定量PCR技术,研究广东紫菜叶状体分别在不同温度(22℃、27℃和31℃)条件下处理0、1/6、1/2、1、6、12、24和36h后PgHsp70基因的差异表达。结果显示,PgHsp70基因序列长2004bp,包含一个1866bp的开放阅读框,可编码621个氨基酸,预测分子量为67.7kDa,理论等电点为4.87。基因表达水平定量分析表明,温度对PgHsp70基因表达水平有显著影响,PgHsp70基因在不同温度的表达水平变化趋势基本一致,均呈现先上调后下降的趋势,且均于1 h表达量到达最高水平,其中,在31℃ 1h表达量最高,为未经高温处理组的11倍,说明PgHsp70基因在应答高温胁迫中发挥着重要的作用。

小麦抗赤霉病品种宁7840中抗病基因TaLRG的cDNA克隆和特性分析

为探索小麦NBS-LRR类抗病基因的克隆方法、功能及作用机制,从小麦抗赤霉病品种宁7840中通过RT-PCR和RACE技术(末端快速扩增技术)得到一个新的NBS-LRR类抗病基因同源序列,命名为TaLRG,开放阅读框3 063 bp,编码1 021个氨基酸,具有NBS保守结构域和多个亮氨酸重复序列。聚类分析发现其编码蛋白质与水稻Pib在同一进化枝上。结构分析表明其编码蛋白质序列有4个疏水结构域,二级结构以卷曲和螺旋为主。用禾谷镰刀菌处理小麦赤霉病抗病和感病品种穗部后,利用RT-PCR进行半定量表达分析,发现该基因在病原菌侵染后上调表达显著,但在抗、感品种之间差别不显著。

A型肉毒神经毒素单克隆抗体的制备与化学发光酶免疫检测技术的应用

从A型肉毒神经毒素杂交瘤细胞中提取单抗基因并在哺乳动物系统中表达纯化,制备A型肉毒神经毒素单克隆抗体。应用化学发光酶免疫分析技术(CLEIA),建立A型肉毒神经毒素快速检测方法。通过cDNA末端快速扩增技术(RACE)检测杂交瘤细胞序列,以含有单抗基因的质粒为模板进行亚克隆,分别构建轻重链的表达质粒并转到JM108克隆菌株中,后通过质粒大抽试剂盒提取转染级质粒,再将质粒转染到哺乳动物细胞CHO中进行表达,最后亲和层析Protein G柱纯化抗体。利用双抗体夹心原理,优化出CLEIA法最佳检测方案。建立A型肉毒神经毒素CLEIA检测方法,并对该分析方法的检测限、专属性、耐用性逐一进行验证。制备了A型肉毒神经毒素单克隆抗体且建立了A型肉毒神经毒素快速检出方法,检测限为0.156 ng/mL;A型肉毒神经毒素与其他型别无交叉反应且其在不同溶剂介质中检测限不受影响,显示出良好的特异性和耐用性。应用该方法证明了100 U衡力^(Ⓡ)注射用A型肉毒毒素成品在0.02 mol/L,pH=7.8磷酸缓冲液中复溶检测效果最佳。本研究制备的A型肉毒神经毒素单克隆抗体和建立的A型肉毒神经毒素CLEIA检测方法具有良好的实用性,为A型肉毒神经毒素的临床检测及质控分析提供另一种思路和方法。

坛紫菜细胞质型果糖1,6-二磷酸酶基因的克隆及表达分析

细胞质型果糖1,6-二磷酸酶(c FBPase)是糖异生途径的主要限速酶,它除了主要参与蔗糖合成途径的调控外,对其他碳水化合物的合成与分配也产生一定影响.本文以坛紫菜(Pyropia haitanensis)转录组测序获得的unigene序列为基础,采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了坛紫菜c FBPase基因序列,命名为Phc FBPase(Gen Bank收录号:KM434064).序列分析结果表明,Phc FBPase序列全长1 406 bp,包含一个1 101 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含366个氨基酸,分子量为39.1 k Da,等电点为5.42.基因表达水平的定量分析结果表明Phc FBPase基因在坛紫菜叶状体世代的表达水平显著高于丝状体世代,意味着坛紫菜生活史两个不同世代的光合固碳机制存在差异性;对坛紫菜叶状体进行高温胁迫不同时间水平,该基因的表达水平在胁迫初期表现为先上调表达,随着胁迫时间延长又开始下调表达,即在短时间的高温胁迫下,Phc FBPase基因的表达有一个应激上调的过程,但长时间的高温胁迫则会抑制Phc FBPase基因的表达;不同失水胁迫条件下,Phc FBPase基因的表达不受低水平的失水胁迫影响,但可被高水平(>45%)的失水胁迫所抑制,并可在复水后迅速回升至正常水平.由此说明Phc FBPase基因在应答环境逆境胁迫时,没有发挥明显的主动拮抗作用,而只是被动的适应.

红笛鲷主要组织相容性复合物Ⅰα抗原基因的克隆与表达分析

为研究红笛鲷免疫防御相关基因的作用机理和调控机制,实验应用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)成功克隆了红笛鲷组织相容性复合物Ⅰα(MHCⅠα)抗原基因的全长cDNA序列,MHCⅠα的全长序列为1 369 bp,编码354个氨基酸残基。BLAST分析显示,红笛鲷MHCⅠα与其他已知物种MHCⅠα基因的最高同源性为84%。构建的系统进化树显示,红笛鲷MHCⅠα与石斑鱼等MHCⅠα亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,MHCⅠα在头肾中的最大表达量出现在哈氏弧菌ZJ0706诱导后6～15 h内;构建的重组表达质粒pET32a-MHCⅠα经IPTG诱导后在大肠杆菌BL21(DE3)中获得了正确表达。将纯化后的重组蛋白与佐剂混合后免疫新西兰纯种大白兔制备多克隆抗体。ELISA检测显示,所获得的兔抗血清效价约为1∶40 000。Western blot检测发现,本实验制备的抗血清能特异性地与重组蛋白发生抗原抗体反应。

肺癌候选抑瘤基因HLCDG1片段的验证及全长序列的克隆

目的:对肺癌候选抑瘤基因HLCDG1片段(已知序列)进行验证,并克隆其全长cDNA序列。方法:采用RT-PCR和末端快速扩增技术(RACE),对正常人肺组织中HLCDG1基因片段进行验证和克隆其全长cDNA序列,登录基因数据库进行比对分析。结果:从正常人肺组织中钓取到HLCDG1基因未知的3’端和5’端序列分别为1 304 bp和1 548 bp。HLCDG1基因与人酪蛋白激酶Ⅰα(CSNK1A1)基因2号转录变体相似性达99%,score=5 544,E=0。结论:HLCDG1基因为已知的CSNK1A1基因的2号转录变体,可能参与肺癌发生发展。

一色齿毛菌锰过氧化物酶2基因克隆及生物信息学分析

锰过氧化物酶(manganese peroxidase,Mn P)是由一系列同功酶组成的木质素降解酶。我们前期工作克隆了一色齿毛菌(Cerrena unicolor)Mn P1基因序列。在此基础上,本研究采用简并PCR、染色体步移和RACE等技术对C.unicolor mnp2基因(Cu-mnp2)序列进行克隆。同时,采用生物信息学软件对Cu-mnp2的基因结构、Cu-Mn P2的蛋白质结构及多物种Mn Ps蛋白质序列的系统进化关系进行分析。克隆得到3 053 bp的Cu-mnp2 DNA序列(Gen Bank:JX270806.1)和1 429 bp的Cu-mnp2 c DNA序列(Gen Bank:JQ782580.1)。序列分析结果显示,Cu-mnp2 DNA序列包含14个外显子和13个内含子,启动子区域包含TATA-BOX、SP1和AP1等作用元件;Cu-mnp2 c DNA序列包含71 bp的5'UTR、230 bp的3'UTR以及1 128 bp的开放阅读框(ORF)。Cu-mnp2 ORF序列的BLAST比对结果表明,Cu-mnp2与Trametes versicolor FP-101664 SS1 mnp序列覆盖度为53%,序列相似性为65%;与Heterobasidion irregulare mnp、C.unicolor mnp1等c DNA序列都有较高的序列相似性。Cu-mnp2的ORF编码(Gen Bank:AFK91530.1)由340个氨基酸残基组成的多肽链(CuMn P2)。Cu-Mn P2蛋白质序列的BLAST比对和蛋白质三维结构均显示,Cu-Mn P2包含Mn2+、Ga2+、血红素及芳香底物结合位点。对包含Cu-Mn P1、Cu-Mn P2蛋白质序列在内的多物种Mn Ps蛋白质序列的系统发育分析表明,多物种的Mn Ps分为两大类群,分别为包含4个二硫键的短Mn Ps和包含5个二硫键的长Mn Ps。其中,Cu-Mn P1与Cu-Mn P2均属于短Mn Ps,Cu-Mn P2与Trametes versicolor Mr P的蛋白质序列亲缘关系最近。通过Cu-mnp2基因的克隆和序列分析,对继续研究C.uniclor的Mn P同工酶基因结构和功能奠定基础。

水稻干尖线虫SPRYSEC基因的克隆及表达定位分析

根据水稻干尖线虫转录组测序结果,采用c DNA末端快速扩增技术（RACE法）从水稻干尖线虫中克隆到效应因子SPRY同源基因,并将其命名为Ab–SPRYSEC（NCBI登录号为KT188820）。该基因全长为2 089 bp,包含1个1 962 bp的开放阅读框（ORF）。预测蛋白编码653个氨基酸,相对分子质量为72 009,理论等电点为4.82,不稳定指数为41.5,属于不稳定性蛋白。保守区预测分析结果表明,该蛋白含有B302_SPRY和CTLH 2个保守结构域,属于SPRY超家族。多序列比对分析结果表明,该基因编码蛋白与马来丝虫的SPRY（XP_001891979.1）蛋白的相似度为43%。蛋白结构分析结果表明,β–折叠与无规则卷曲是Ab–SPRYSEC蛋白的主要结构元件。表达定位分析结果表明,Ab–SPRYSEC基因的表达位置在水稻干尖线虫食道腺附近。Ab–SPRYSEC基因作为水稻干尖线虫效应因子,在水稻干尖线虫侵染宿主中发挥了重要作用。