重大公共卫生事件下关于HD基因的发展战略研究

2020年,一场重大公共卫生事件席卷全球,全球经济出现了不同程度的下滑,几乎所有的公司都受到了不同程度的波及。HD基因是我国基因测序行业的龙头企业,其在2020年的营业额及净利润相比2019年都实现了大幅度增长。研究HD基因在此重大公共卫生事情下的发展战略,可为国内其他类似企业提供新的发展理念,提升企业经营的灵活性及自我造血能力。

HD2基因调控拟南芥下胚轴发育的功能研究

为探究组蛋白去乙酰化酶HD2基因在拟南芥下胚轴发育中的调控作用,本研究采用野生型(Col-0)、HD2突变体以及过表达植株为材料,研究其在1/2MS以及1/2MS+100 mmol/L甘露醇培养中下胚轴的表型特征,并结合转录组测序数据进一步分析.实验结果显示,四种过表达株系下胚轴长度较Col-0长,伸长百分比为7.1%~19.5%,差异显著;甘露醇处理后,过表达植株下胚轴较Col-0更长,伸长百分比为14.6%~32.8%,差异更加显著,缩短幅度也更小.hd2a/hd2b和hd2a/hd2c双基因突变体植株在有无甘露醇时,下胚轴长度均显著短于Col-0,但干旱胁迫后变短幅度无明显增加.转录组数据揭示,HD2基因调控光合系统响应基因影响植株暗形态建成反应,从而影响下胚轴发育.甘露醇处理后,HD2基因诱导产生非生物刺激响应因子,帮助下胚轴抵抗不良环境.综上所述,HD2基因在拟南芥下胚轴发育中承担重要调控作用.

cis基因交换形成RHD-CE(2～9)-D等位基因

以往通过基因组DNA分析,分别在高加索人和中国人中观察到少数Rh阴性个体存在RHD基因第1和第10外显子,但是该等位基因形成的具体分子机制尚有争论。分别针对RHD基因mRNA的5′和3′非编码区设计一对特异性引物,通过逆转录PCR(RTPCR)和cDNA测序,分析2例RHD基因阳性(拥有第1和第10外显子)、D抗原表型阴性个体的全长mRNA/cDNA序列,同时以1例正常Rh阳性个体(CcDDee)作对照。结果正常Rh阳性个体拥有正常RHD基因mRNA,2名携带RHD基因的Rh阴性个体则均检出存在与正常RHD基因或RHCE基因转录产物相同长度、以及相同外显子构成的mRNA,但该转录子的第1和第10外显子及3′非编码区序列与RHD基因一致,而第2～9外显子全部序列与RHCE(e)基因mRNA相同,表明2名个体均存在RHDCE(2～9)D融合RHD等位基因,即其RHD基因的第2～9外显子被同源RHCE(e)基因替换,导致不能编码正常RhD蛋白,形成个体D抗原阴性表型。

多花水仙HDS基因cDNA全长克隆与序列分析

以‘黄花水仙2号’和‘金盏银台’为材料,水仙各自花瓣的c DNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆出2个HDS基因,分别命名为Nt HDSY和Nt HDSJ,测序结果表明,Nt HDSY和Nt HDSJ基因全长分别为2 592 bp和2 599 bp,2个基因均含有1个2 178 bp的开放阅读框(ORF),编码745个氨基酸。同源性分析表明,黄花水仙2号与金盏银台、铁皮石斛、长春花、大豆、葡萄和苹果的相似系数分别为:97.77%、79.29%、75.29%、75.51%、75.02%和74.40%。Real-time PCR分析表明:Nt HDS基因在花瓣和副冠内的表达量在开花过程的花蕾期与盛花期存在明显差异,推测该基因可能与多花水仙香气物质的合成有关。

玉米Hd6-like基因植物表达载体的构建及其功能分析

利用已克隆的玉米Hd6-like基因构建植物过量表达载体PBI-Hd 6,将Hd6-like插入带有启动子CaMV35 S和终止子nos的PBI 121中间载体中,经过酶切鉴定表明,目的基因已正确地插入该载体中.利用根癌农杆菌侵染花序法侵染拟南芥,将Hd6-like基因转入拟南芥,获得转基因Hd6-ox植株,经PCR检测表明,该基因已整合到拟南芥的基因组中.转基因Hd6-ox植株的花期推迟了24 d左右.

不同植物MEP途径中HDS基因及其功能的比较

HDS属于GcpE蛋白家族,具4Fe-4S活化中心。植物HDS既是萜类物质前体IPP合成的关键酶,也是单萜和双萜类芳香物质、类胡萝卜素、VE和叶绿素等重要物质合成的关键调控位点。其催化调节的MEP途径所合成的萜类化合物对于植物传粉、对抗天敌、代谢调控等方面具有重要作用。本文主要从基因克隆、基因功能以及基因表达特性比较三个方面来分析比较不同植物MEP途径中的HDS基因,以期深入了解该基因对萜类化合物合成的作用。

gRNA二级结构对拟南芥HD2基因CRISPR/Cas9编辑率的影响

近年来,利用基因编辑工具编辑特定基因逐渐成为一种获得突变体的主要方法。CRISPR/Cas9编辑技术是目前最新和最高效的基因编辑技术。然而,这一技术在植物中的编辑率受到很多因素的影响,例如如何设计gRNA以及如何避免脱靶效应等。为了探究gRNA的二级结构对拟南芥基因编辑的影响,我们选择了拟南芥基因组中的组蛋白去乙酰化酶(HDACs)基因家族中一个植物特有的亚家族(HD2)为靶基因,通过设计这一亚家族中3个HD2基因不同的CRISPR/Cas9靶点,观察不同gRNA接头二级结构对CIRSPR/Cas9编辑率的影响。结果显示:不同gRNA接头二级结构对基因的编辑率会有一定的影响,当二级结构由一段单链RNA、5个茎环、2个突环和3个发夹环组成的时候,编辑率最高。该研究可为后续人们使用以tRNA为策略设计gRNA的CRISPR/Cas9工具时选择合适的靶点,为提高基因编辑率提供基础。

小麦HD2基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达模式分析

组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase,HDAC)负责去除组蛋白上的乙酰基团,在生物体的生长发育和非生物胁迫响应方面具有重要作用。本研究根据其他植物中HD2基因家族序列,利用生物信息学方法对小麦中的HD2基因进行鉴定,并对其基本生物学特性和调控网络等进行分析。结果表明,有12个小麦HD2基因被鉴定,并根据蛋白质序列C端是否含有锌指结构将其分为Group1和Group2两个亚家族;这些基因的编码蛋白均定位于细胞核内。利用WheatExp数据和RNA-seq数据对小麦HD2基因在不同组织和不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,小麦HD2基因在不同组织和不同逆境下均存在差异表达。同时,利用qRT-PCR技术对其在小麦12个生长发育时期的叶片中响应热胁迫的表达模式进行分析,结果表明,其在小麦挑旗期和抽穗期表达量明显上升。

Hd1、Ghd7、Ghd7.1对稻花香抽穗期的改良

旨在对‘稻花香’进行抽穗期改良,使其获得更广泛的生态适应性。以‘空育131’作为调控抽穗期的Hd1、Ghd7、Ghd7.1基因的早熟型等位基因供体,与‘稻花香’杂交建立遗传群体,运用分子标记辅助选择与传统育种相结合的方法,测得了群体抽穗期的数据。结果表明在群体后代中得到了7种基因型,即Hd1、Ghd7、Ghd7.1、Hd1+Ghd7、Hd1+Ghd7.1、Ghd7+Ghd7.1、Hd1+Ghd7+Ghd7.1。在‘空育131’和‘稻花香’群体中,水稻抽穗时间在97~109 d之间。水稻抽穗时间主要集中在97、101、109 d。对植株抽穗期的调查结果表明,改良后的植株抽穗期明显提前,为进一步改良‘稻花香’奠定了基础。

亨廷顿病的基因诊断

为了简单高效检测HD基因开放阅读框5'端(CAG)n三核苷酸重复序列,建立快速准确的亨廷顿病(Hun-tington disease,HD)基因诊断方法,应用TaKaRa LATaqDNA聚合酶配合GC buffer扩增HD基因包含(CAG)n重复序列的目的片段,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测后回收(CAG)n拷贝数异常增多的目的片段,再次PCR扩增后将产物连接至T载体,进行DNA测序确定CAG的拷贝数。应用该方法对一个HD家系的3名成员以及20名正常人进行基因诊断,结果显示该HD家系3名成员的一条染色体上的(CAG)n拷贝数在正常范围内,而另一条染色体上的(CAG)n拷贝数异常增多,分别为39、40、41,而20例正常人(CAG)n拷贝数均在正常范围内,正常和HD等位基因之间的(CAG)n拷贝数不相重叠。因此,应用该方法可以对HD进行准确的基因诊断,结果同时也证明HD基因的动态突变是导致中国人亨廷顿病的遗传基础。