农业生物技术学报杂志

农业生物技术学报杂志2021年第2期

• 不同氮素条件下黄淮麦区小麦株高全基因组关联分析

  张娜, 张希兰, 赵明辉, 乔文臣, 傅晓艺, 何明琦, 孙丽静, 李辉, 纪军

  株高(plant height, PH)是小麦(Triticum aestivum)的重要农艺性状,与小麦高产、稳产密切相关。氮素是植物生长发育的必需元素,其水平高低是影响小麦株高和产量形成的重要因素之一。品种间对氮素水平的响应存在显著差异,为了挖掘新矮源和株高耐低氮胁迫的遗传位点,为矮化及氮高效品种的选育提供优异基因资源,本研究利用黄淮北片冬麦区近30年育成的132份小麦品种(系)为材料,对其在8个不同环境和氮肥条件下株高及株高耐低氮胁迫系数(tolerant index, TI)进行了表型鉴定,并利用小麦Affymetrix Wheat 55K SNP芯片对目标性状进行了全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。本研究共检测到位于小麦1B、1D、2A、2B、2D、3B、4D、5A、6B和7D染色体上的13个SNP位点在3个及以上环境中与株高显著相关,可解释9.6%~26.6%的表型变异。其中位于1B(2)、3B及7D上的4个显著关联区段在高、低氮环境中均稳定存在,位于小麦7D染色体上的SNP AX-108824683在7个环境中均与株高显著关联,可解释16.8%~26.6%的表型变异,该位点在前人研究中未见报道,推测是一个新的矮秆基因位点;株高耐低氮胁迫关联分析共检测到7个与其显著相关的SNP位点,其中位于4B染色体上的AX-111004994在2个环境中稳定存在,表型贡献率为12.4%~13.1%,具有重要的利用价值。本研究对小麦矮化及氮高效分子育种具有一定的参考意义。

• 利用玉米-大刍草渗入系群体解析玉米茎长和茎粗的遗传基础

  李芳, 柳志华, 胡锦祥, 肖仁杰, 朱雪晴, 徐莹, 邓敏, 李瑞莲, 罗红兵, 黄成

  茎长和茎粗作为玉米(Zea mays)茎秆重要的两个性状,不仅与玉米抗倒伏性密切相关,而且直接或间接影响玉米产量和株型,是玉米育种的重要目标性状。本研究利用玉米自交系W22与玉米野生祖先种大刍草(Z. mays ssp. parviglumis)杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米茎长和茎粗进行高精度的QTL定位分析。结果表明,玉米茎长和茎粗均存在广泛的遗传变异,属于典型的数量性状,由微效多基因控制。共检测到2个控制玉米茎长的QTLs,分别位于第1和4染色体,表型贡献率分别为4.51%和2.68%,加性效应分别为0.41 cm和0.39 cm。共检测到5个控制玉米茎粗的QTLs,分别位于第1、2、5、6和7染色体,单个茎粗QTL表型贡献率的变幅为2.06%~8.32%,加性效应的变幅为0.03~0.09 cm。进一步对本研究定位到的最大效应的茎粗QTL (qSD5-1)进行候选基因分析,筛选出13个可能的候选基因。本研究为进一步解析玉米茎长和茎粗的遗传基础、克隆相关基因和分子标记辅助选择育种提供参考依据。

• 马铃薯同源异形框基因家族的鉴定和表达分析

  叶明辉, 赵朋, 牛洋, 王冬冬, 陈勤

  同源异形框(homeobox, HB)基因在植物的生长和发育过程中起着重要的作用,许多植物的HB基因已被鉴定。但是,马铃薯(Solanum tuberosum) HB基因的完整鉴定和分类仍然未见报道。本研究在马铃薯中共鉴定了35个同源框基因,利用多种生物信息学方法分析了其理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因和蛋白结构、潜在功能,并通过qRT-PCR技术对马铃薯HB家族基因组织特异性表达模式进行了研究。根据邻接系统发育树和结构域组成,35个马铃薯HB基因被分为6个亚家族。对外显子、内含子结构和保守模体的分析有助于进一步了解这些基因间的进化关系。马铃薯和拟南芥(Arabidopsis thaliana)以及番茄(S. lycopersicum)基因组共线性分析表明这些基因存在潜在的功能相关性。所有马铃薯HB基因都分布在12条染色体上,通过RNA测序(RNA sequencing, RNA-Seq)和qRT-PCR分析,马铃薯HB基因StBEL35 (S. tuberosum bell-type homeobox 35)、StKNOX1 (S. tuberosum KNOTTED1-like homeobox 1)和StKNOX9在贮藏器官(匍匐茎和块茎)上表现出相对较高的表达水平,且大都在成熟块茎中有更高的表达量,表明其可能在块茎发育的后期起作用。结合之前的研究, StBEL35、StKNOX1与StKNOX9基因可能参与赤霉素生物合成,从而影响块茎的形成,本研究有助于这些基因的功能分析,并为进一步分析马铃薯HB基因家族的分子功能提供全面的信息,为马铃薯分子育种提供理论基础。

• 72个大白菜杂交种DNA指纹构建

  刘栓桃, 张志刚, 李巧云, 王荣花, 王立华, 王树彬, 赵智中

  生产实践中大白菜(Brassica rapa ssp. pekinensis)杂交种的鉴定多依赖田间种植和表型鉴定,效率低、准确率不高,在分子标记研究技术越来越成熟的条件下,有必要尽快建立以分子标记技术为基础的大白菜杂交种快速、高效、精准鉴定技术。鉴于此,本研究采用86对插入/缺失(insertion/deletion, InDel)分子标记引物对40个大白菜杂交种进行普通PCR扩增和多态性检测,用Powermarker V3.25软件对检测结果进行比较分析,用MEGA7.0软件对40个杂交种进行聚类分析,通过比较每对引物在每个类群中的杂合率百分比,筛选适合不同类型大白菜杂交种DNA指纹构建的核心引物。结果显示,共得到189个多态性位点,每对引物平均可以检测出2.2个多态性位点;引物的杂合度指数介于0~0.684 2,平均为0.304 2;主要等位基因频率介于0.391 9~1.000 0,平均为0.701 1;引物所能检测到的等位基因数目介于1~4个,有74对引物都只能检测到2个等位基因。聚类分析结果表明,40个杂交种基本按照产地分为进口和国产品种群,国产品种群又进一步依据抱合方式的不同分为叠抱、直筒和合抱类群;各类群之间杂合态百分比≥50%的引物数目及其在染色体上的分布差异较大。分别从各类群中筛选5对杂合态百分比≥50%且仅能检测出2个等位基因的引物组成20对核心引物,对另外32个近年来市场销售的杂交种进行PCR扩增和电泳检测,纯合位点检测结果根据迁移率大小被赋予0或1、杂合位点则被赋予H,所有核心引物按所在染色体从A01~10排列,相同染色体上的引物按其所在物理位置由小到大排列,构建了72个大白菜杂交种的DNA指纹。本研究所筛选的20对核心引物对未知新品种的DNA指纹构建具有通用性和兼容性,研究结果可为大白菜种质筛选和杂交种鉴定提供参考依据。

• 红麻转录因子基因HcNAC1的分离及其在干旱胁迫下的表达模式

  邓接楼, 张高阳, 张宗良, 张超, 徐建堂, 祁建民, 伍应保, 王刚

  干旱是严重影响农作物生长的非生物限制因子之一,NAC (NAM, ATAF1/2和CUC2)转录因子是植物类特有的一类转录因子,在调控植物生长发育和应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。为研究红麻(Hibiscus cannabinus)中NAC转录因子在干旱胁迫方面的调控功能,本研究从红麻转录组数据库中分离得到一个红麻NAC类基因,命名为HcNAC1 (GenBank No. MT799841)。序列分析发现HcNAC1基因编码区包含1 044 bp,编码347个氨基酸,蛋白质分子量38.77 kD,等电点为8.78。HcNAC1具有NAM/NAC类基因家族的保守结构域,在该蛋白的N端含有160个氨基酸组成的NAC结构域,具有两个核定位信号(nuclear localization signal, NLS)序列。系统发育进化树分析表明红麻HcNAC1基因与木槿(Hibiscus syriacus)的进化关系最近。利用反转录PCR (reverse transcription PCR, RT-PCR)和qRT-PCR对该基因在不同组织部位和干旱胁迫处理24 h内的表达量进行了检测,结果表明：HcNAC1在根、茎、叶、花和果实中均有表达,叶片组织中HcNAC1随着聚乙二醇6000 (PEG6000)干旱处理的时间的延长,其表达量也逐步增加,处理12 h后,表达量达到最大值,随后逐渐下降,说明HcNAC1在响应干旱胁迫中发挥着重要的调控作用。本研究探究了HcNAC1基因表达与干旱胁迫的相互关系,为后期研究红麻NAC转录因子参与干旱逆境胁迫的分子机制提供参考依据。

• 外源绿原酸对'雪花'梨果点形成和相关基因表达的影响

  关晔晴, 秦晓丽, 裴颖, 李雪玲, 冯云霄, 魏创奇, 程玉豆, 关军锋

  '雪花'梨(Pyrus bretschneideri)是我国梨主栽品种之一,其表面粗糙、果点大等果皮性状严重影响果实的外观品质。针对其果皮性状,本研究于盛花后4周开始,每周对梨幼果喷施200 mg/L绿原酸(chlorogenic acid, CGA),结果表明,与喷水(对照)相比,喷施CGA使'雪花'梨果面变得相对光洁,果点显著变小;降低了果实成熟时硬度和果皮中叶绿素吸光度差值(index of absorbance difference, IAD),但增加了单果重、可溶性固形物含量(soluble solid content, SSC)、可滴定酸(titratable acid, TA)及果皮色泽参数L、a、b。同时,与对照相比,喷施CGA可显著降低果皮中木质素含量,明显增加总CGA含量,降低了多数时期果皮苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase, PAL)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)活性,但对过氧化物酶(peroxidase, POD)活性的影响较小。此外,CGA显著下调喷施后早期PAL1、POD2、PPO1、PPO4、PPO5、PPO6、CAD2和CAD3的基因表达。本研究结果表明,外源喷施CGA抑制了果皮中木质素合成和果点面积增大,改善了'雪花'梨果皮性状,为外源绿原酸提高'雪花'梨外观品质提供了新思路和依据。

• 香樟CcCBFc基因抗寒功能验证及分析

  王建格, 周婵, 刘译朗, 杜丽

  CBF (CRT/DRE binding factor)基因在增强植物抵御低温胁迫具有重要的作用。为了验证香樟(Cinnamomum camphora) CcCBFc基因的抗寒功能,揭示CcCBFc基因在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中发挥抗寒作用的机理,并推测该基因在拟南芥抵御低温胁迫中发挥的主要生物学功能。本课题组前期克隆得到4个CcCBFs (CcCBFa, CcCBFb, CcCBFc, CcCBFd)基因,并初步验证CcCBFc基因(GenBank No. KP336741)可以提高转基因烟草(Nicotiana tabacum)抗旱、抗盐、抗寒能力。本研究以此为基础,采用转CcCBFc和野生型拟南芥为材料,检测低温4 ℃胁迫下转CcCBFc拟南芥抗氧化酶活性;利用-4 ℃模拟冻害,检测转CcCBFc拟南芥的抗冻性;采用qRT-PCR检测转CcCBFc拟南芥在低温胁迫6 d时抗氧化相关基因的表达水平;并对低温胁迫下转CcCBFc和野生型拟南芥在转录水平测序。实验结果表明CcCBFc基因可提高转基因拟南芥过氧化物酶和过氧化氢酶活性,增强转基因拟南芥抗冻性,还可促进转基因拟南芥中过氧化物酶基因和抗坏血酸过氧化物基因的表达;转CcCBFc拟南芥和野生型转录组测序结果表明外源CcCBFc基因的功能与代谢过程(metabolic process)、催化活性(catalytic activity)和结合活性(binding)有关,并参与调节内质网中蛋白质与植物激素的合成,从而提高拟南芥的抗寒能力。本研究为进一步揭示香樟CcCBFc在低温胁迫响应机制中的功能提供了参考依据。

• 长白猪精浆外泌体miRNAs的鉴定与功能分析

  吴志胜, 陈慧芳, 刘俊杰, 刘凯, 白银山

  外泌体(exosomes, EXs)是由细胞分泌的直径约为30~150 nm的小囊泡,介导细胞间的物质转运,在配子发育和成熟中发挥重要调控作用,也有研究显示精浆中的EXs对精子保存和受精具有重要调控作用,但目前关于精浆外泌体(seminal plasma EXs, spEXs)携带miRNAs在精子受精中作用尚未见报道。本研究探究优秀长白种公猪(Sus scrofa domestica) spEXs miRNAs表达及其对精子受精中基因表达的潜在调控作用。从优秀长白种公猪原精液中提取spEXs,通过电镜观察、粒径和标志性蛋白表达的分析等对spEXs鉴定;然后对所提取的spEXs进行miRNAs测序,分析高表达miRNAs和预测其靶基因,通过GO和KEGG通路富集分析归纳spEXs携带miRNAs在精子受精中的潜在作用机制。结果显示成功分离了特征性的spEXs,miRNAs测序结果共鉴定出617个miRNAs,新发现110个miRNAs。然后对表达丰度高的miRNAs进行功能分析,显示在精子获能、活力和能量代谢等方面具有潜在的调控作用。其中,高丰度表达的miR-10家族(ssc-miR-10a-5p和ssc-miR-10b)潜在调节磷酸二酯酶(phosphodiesterase, Pde)的表达,抑制精子体内第二信使环磷酸腺苷(cAMP)或环磷酸鸟苷(cGMP)的降解,促进精子获能和具备受精能力;精子运动抑制因子基因(sperm motility inhibitor, SPMI)可以抑制精子运动,降低精子活力,是ssc-miR-204的潜在靶基因;ssc-miR-28-5p潜在N-myc下游调节基因2 (N-myc downstream regulated gene, Ndrg2),促进精子体内能量的产生和利用。本研究中的spEXs miRNAs将为精液保存和精子受精作用调控提供基础数据,对精子受精能力调控机制的研究具有重要参考价值。

• 基于RNA-seq技术挖掘杂交绵羊群体肌肉性状相关基因

  史金平, 马贵山, 张全伟, 刘婷, 童建伟, 孙鉴弘, 魏玉兵, 杨磊, 成述儒

  肉质性能是影响绵羊(Ovis aries)养殖效益的主要经济性状,本研究旨在通过RNA-seq技术挖掘绵羊肉质品质相关基因,筛选优良商品代绵羊群体。以小尾寒羊(Small-tailed Han sheep, STH)母羊×萨福克(Suffolk sheep, SFK)公羊杂交一代(F1)商品代群体和小尾寒羊母羊(STH)×蒙古羊(Mongolian sheep, MG)公羊杂交一代(F1)商品代群体为研究对象,测定其屠宰性能和肉质品质,通过背最长肌转录组分析,挖掘影响绵羊肉质性状关键基因。结果显示,STH(♀)×SFK(♂)群体的屠宰性能和肉质品质均优于STH(♀)×MG (♂)群体。转录组结果显示,2个杂交群体背最长肌组织存在397个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),主要富集在生长、发育等46个基因本体(Gene Ontology, GO)项和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidyl inositol-3-kinase, PI3K)、蛋白激酶B (protein kinase B, Akt)所组成的信号通路PI3K/Akt、氨基酸合成等26条通路。根据功能和通路分析,筛选脂联素基因(adiponectin, ADIPOQ)、胰岛素样生长因子结合蛋白7基因(insulin-like growth factor binding protein 7, IGFBP7)、心脏α肌动蛋白基因(actin α1, cardiac muscle, ACTC1) 3个基因作为肉质性状相关的候选基因。qRT-PCR结果显示,STH (♀)×SFK (♂)群体背最长肌中ADIPOQ和IGFBP7相对表达量显著高于STH×MG群体(P<0.01),而ACTC1表达量显著低于STH (♀)×MG (♂)群体(P<0.01)。本研究表明,STH×SFK群体在屠宰性能、肉质品质方面均优于STH×MG群体,经济效益明显。筛选获得的差异表达基因可作为改良绵羊肉质性状的候选基因。

• FGF21基因多态性与不同性别绵羊生长性状和胴体性状的关联分析

  安清明, 吴震洋, 孟金柱, 赵园园, 王星, 罗玉柱

  成纤维细胞生长因子21 (fibroblast growth factor 21, FGF21)是一个重要的内分泌调节蛋白因子,对生物体的个体发育和新陈代谢具有重要的作用。为探讨FGF21基因多态性与绵羊(Ovis aries)生长性状和胴体性状的相关性,本研究采集5个不同品种绵羊的血样并提取基因组DNA (多态性检测羊数170只, 关联性分析羊数756只),并测定相关生产数据,用PCR-单链构象多态(PCR-single strand conformation polymorphism, PCR-SSCP)方法检测不同品种绵羊中FGF21基因Exon-1区和Exon-3区变异。利用一般线性模型(generalized linear models, GLMs)分析Exon-3区中等位基因对罗姆尼羔羊(Romney lamb)相关生产性状的影响。结果表明：绵羊FGF21基因Exon-1区和Exon-3区共检测到6个核苷酸变异,其中位点c.554 C/T突变导致p.Pro185Leu氨基酸变异。生长性状关联性结果表明：Exon-3区等位基因对羔羊生长性状的影响存在性别差异。公羔中存在等位基因A2的群体比缺失个体有较低的断尾重和断奶重(P<0.05),而对母羔却无显著影响;在母羔中,存在等位基因B2的群体具有较低的断奶重和断奶前生长速度(P<0.05),对公羔却无显著影响;其他等位基因对羔羊的生长性状无影响。胴体性状关联结果表明,存在等位基因A2的群体具有较低的热胴体重(P<0.05),存在等位基因B2的群体具有较高的热胴体重、肩部瘦肉量和总瘦肉量(P<0.05);其他等位基因对胴体性状无显著影响。结果表明,绵羊FGF21基因具有丰富的多态性,且Exon-3区等位基因A2和B2对绵羊生长性状的影响存在性别差异,且对绵羊的生长性状和胴体性状具有显著影响。本研究筛选出可以改善绵羊生长性状、胴体性状的变异位点,为提高绵羊重要经济性状的分子标记提供基础依据,为绵羊分子标记辅助育种提供有效的分子遗传标记,为绵羊的遗传改良提供一定参考。

• 藏鸡线粒体基因组特征及系统发育进化

  贾晓旭, 陆俊贤, 唐修君, 樊艳凤, 马尹鹏, 葛庆联, 高玉时

  藏鸡(Gallus gallus domesticus)是生活在青藏高原的地方鸡种,经过一千年多年的驯化,已经适应了高原缺氧的环境。研究藏鸡种质资源的遗传多样性对该品种的保护和开发利用具有重要意义。本研究首先对40只藏鸡线粒体D-loop区进行测序,并鉴定了4种单倍型,然后对4种单倍型代表性个体进行线粒体基因组测序,并与已发表的红色原鸡(G. gallus)线粒体基因组进行了系统进化关系分析。结果表明,藏鸡包含4种单倍型,分别归属A、B和E三个单倍型类群,基于D-loop区分析得到的单倍型多样度和核苷酸多样度分别为0.658±0.065和0.004 42±0.000 94。藏鸡线粒体基因组长度为16 785 bp,包含22个tRNA基因、2个rRNA基因(12S rRNA和16S rRNA)、13个编码蛋白基因和1个D-loop区,基因重叠区域共计7处,基因间隔区域共计17处。系统发育分析显示,用D-loop区和线粒体基因组构建的藏鸡和红色原鸡的系统发育树在分支聚类上存在差异。上述结果揭示,本研究藏鸡群体遗传多样性较低,母系来源可能有多个;在系统进化分析中,线粒体基因组比D-loop区更具优势。本研究为藏鸡的选育利用和有效保种提供遗传背景资料和理论依据。

• 水稻种子内生细菌16S rDNA基因高通量测序PCR引物筛选和菌群结构分析

  严婷婷, 赵艳, 王超霞, 汪成

  植物内生细菌是重要的微生物新资源。常用细菌16S rDNA基因扩增用的引物与植物叶绿体、线粒体等细胞器DNA序列具有相似性,这给植物内生细菌的高通量测序研究带来了极大挑战。本文研究目的在于排除非目标DNA对种子内生细菌菌群高通量测序的干扰,筛选获得适合分析水稻种子内生细菌的优选引物对,分析水稻种子内生细菌菌群结构。以粳稻品种'日本晴' (Oryza sativa spp. japonica)的种子为材料,以7对常用的细菌16S rDNA基因高通量测序PCR引物为候选序列.利用NCBI数据库与已有植物基因组序列进行生物信息学比对分析,并进行高通量测序试验验证。结果如下：Blast比对分析发现引物对dP1、dP3和dP7与植物细胞器基因序列的同源性较低,预测扩增水稻细胞器及染色体基因组的可能性较小,确定为初筛引物。应用3对初筛引物对水稻种子内生细菌进行Illumina MiSeq高通量测序,经质量控制(quality control, QC)、去杂、去细胞器处理,引物对dP7获得的剩余优质reads序列数目分别是dP1和dP3的11.7倍和5.3倍,产生的内生细菌操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)最多,而且鉴定的菌属丰度和种类显著高于其他2对引物,被确定为优选引物对。基于dP7引物对的高通量测序结果显示,粳稻'日本晴'水稻种子内生细菌菌群丰富,共获得632个OTUs,隶属于5个门,8个纲,13个目,32个科,51个属。其中,优势菌属包括芽胞杆菌属(Bacillus)、乳球菌属(Lactococcus),占比分别为64.46%、15.07%,常见菌属为泛菌属(Pantoea)和微小杆菌属(Exiguobacterium),占比分别为4.27%和3.61%。综上所述,PCR引物对植物内生细菌菌群高通量测序结果影响较大。dP7是水稻种子内生细菌16S rDNA基因高通量测序的优选引物,水稻种子内生细菌群落较为丰富。本研究结果为微生物资源开发和探索内生细菌与水稻宿主的相互作用机制提供了基础性资料。

• 猪流行性腹泻病毒感染Vero细胞差异表达基因的筛选与分析

  杨琳, 刘影, 舒金琪, 陶思锐, 蒋彩英, 舒建洪

  猪流行腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)是引起猪 (Sus scrofa domesticus) 流行性腹泻的病原体。PEDV的感染主要引起猪严重的腹泻、呕吐和脱水,造成极高的死亡率,6日龄以内的仔猪感染PEDV后的死亡率高达100%,该病给世界养猪业造成了极大的经济损失。为了解PEDV的致病机制,本研究将PEDV接种于体外培养的Vero细胞,提取未感染PEDV对照组、感染PEDV 12 h组及感染PEDV 24 h组(每组3个重复)的Vero细胞的总RNA,构建文库,进行Illumina高通量测序,对原始测序数据进行质控得到质控数据(clean reads),样本间相关性系数均大于0.98,说明样本间相关性较好。进一步对质控后的数据进行生物信息学分析发现,与未感染PEDV对照组相比,感染PEDV 12 h组有4个差异表达基因(P<0.05),感染PEDV 24 h组有1 498个差异表达基因(P<0.05);与感染PEDV 12 h组相比,感染PEDV 24 h组有1 643个差异表达基因(P<0.05)。随机选取5个差异表达基因进行qRT-PCR验证分析,验证结果与转录组测序结果一致。对上述筛选到的差异表达基因进行基因本体(Gene Ontology, GO)功能注释分析,差异表达基因的GO注释在生物学过程、细胞组成及分子功能三个方面并涉及到了细胞过程、生物调控、代谢过程、细胞组成、细胞器组成以及催化活性等。对差异表达基因进行京都基因与基因组百科 (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)富集分析,结果表明,Vero细胞在感染PEDV 12 h时,4个差异表达基因在非洲绿猴(Chlorocebus sabaeus)基因组中的靶基因注释富集在NOD样受体(Nod-like receptor, NLR)信号通路以及非编码小RNA信号通路;PEDV感染24 h,即部分细胞出现严重的病变效应、但细胞没有破碎脱落时,差异表达基因在非洲绿猴基因组中的靶基因注释主要富集在肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)信号通路、肿瘤蛋白53 (tumor protein 53, P53)信号通路、Janus激酶/信号转导与转录激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of tran-ions, Jak-STAT)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路以及免疫炎症等方面。本研究基于生物学重复样本的转录组测序分析发现的这些差异表达基因为进一步研究PEDV的致病机制提供数据参考。

• 杆状病毒Ac78 N端保守氨基酸位点的功能分析

  李赛男, 吕怡娜, 甘田, 区炳明, 赵海洲, 刘文华

  苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus, AcMNPV)的orf78 (即ac78)是杆状病毒的核心基因,在AcMNPV的生活周期中具有重要作用,作用机制未知,其编码蛋白Ac78的保守氨基酸2~25和64~88区域是Ac78行使功能的关键区域。本研究通过生物信息学分析发现,Ac78 N端第9位精氨酸残基(R9)和第22位赖氨酸残基(K22)在Ac78旁系同源物中高度保守,提示该保守位点可能在Ac78的功能中具有重要作用。通过定点突变技术分别将Ac78 R9和K22突变为丙氨酸(A),构建了重组杆状病毒vAc78R9A:HA和vAc78K22A:HA,将病毒DNA分别转染草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)细胞Sf9。经荧光显微镜观察和病毒生长曲线分析发现,在vAc78R9A:HA转染的Sf9细胞中产生的感染性芽生型病毒粒子(budded virion, BV)与ac78全长补回型重组病毒(vAc78:HA)相当,而vAc78K22A:HA转染的Sf9细胞中产生的感染性BV的产量与vAc78:HA相比下降约100倍;电镜观察实验表明,vAc78R9A:HA转染的Sf9细胞中能正常形成多粒包埋型病毒粒子(multiple nucleocapsid-enveloped occlusion-derived virion, M-ODV)和包埋有M-ODV的多角体,与vAc78:HA的现象一致,而vAc78K22A:HA转染的Sf9细胞中产生的M-ODV显著减少,单粒包埋型病毒粒子显著增加。综上所述,Ac78的N端保守位点R9对于Ac78在BV产生和M-ODV形成中的功能非必需,而K22在Ac78的功能中具有重要作用。本研究丰富了Ac78的信息,为进一步解剖Ac78的结构及探明Ac78的作用机理提供了实验和理论基础。

• 抑制烟草青枯病的3株放线菌筛选及鉴定

  吴翔, 谭昊, 彭卫红

  目前研究所获得的抑制烟草青枯病的微生物以细菌为主,放线菌(Actinobacteria)较少。本研究拟筛选可用于研制和生产防治烟草青枯病生物有机肥的放线菌,确定其分类地位。首先采用抑菌圈测定法从烟草(Nicotiana tabacum)根际土中筛选烟草青枯病拮抗放线菌,然后通过其表型特征、生理生化特征和遗传特征等多相分析来确定分类地位。结果显示,共筛选获得3株对烟草青枯病原菌(Ralstonia solanacearum)拮抗效果良好的放线菌,3株放线菌同时对烟草赤星病病原菌(Alternaria alternata)及辣椒(Capsicum annuum)、番茄(Solanum lycopersicum)和马铃薯(Solanum tuberosum)等茄科类植物青枯病原菌具有抑制作用。3株放线菌中,菌株SC-105-B-10属于细黄链霉菌(Streptomyce microflavus, GenBank No. KT633863),菌株L2-003-A-5属于微白黄链霉菌(Streptomyces albidoflavus, GenBank No. KT119348),SC-168-A-2属于链霉菌属的Streptomyces pratensis (GenBank No. KR140205)。本研究筛选获得3株放线菌,具有用于研制防治烟草青枯病生物有机肥的潜力。

• R2R3-MYB转录因子调控果蔬品质形成的研究进展

  靳亚忠, 齐娟, 何淑平, 吴兴彪, 张天一, 王雪娇, 胡文曲, 卢朝晖, 张鹏

  R2R3-MYB转录因子在一系列植物生物学过程中起着至关重要的调节作用,参与了果蔬的生长发育、初生和次生代谢物质的合成以及激素信号传导,而R2R3-MYB转录因子被研究者作为靶标,能推动果蔬新消费品质的创建和果蔬产业发展。本文总结了R2R3-MYB转录因子家族成员的基因结构特点,探讨了其在果蔬苯丙烷类代谢物质形成过程中的调控作用,并对其分子调控机制研究进展进行了概述,建议了未来的研究方向。

• 鸡对沙门氏菌感染遗传抗性的研究进展

  胡耿, 李显耀

  沙门氏菌病是家禽常见疾病,主要由几种沙门氏菌(Salmonella)血清型引起,可通过生鲜或未煮熟的肉蛋奶传染人。利用不同试验模型,已初步解释鸡(Gallus gallus)对沙门氏菌的免疫反应机制和抗性遗传规律,高通量技术的应用进一步加快了研究步伐。本文从沙门氏菌感染模型及影响因素、鸡遗传抗性研究的基本方法和遗传抗性机制三方面进行综述。抗性基因的挖掘和基因组图谱的精确绘制能够为疾病防控和选择育种提供理论基础,而抗性品系的选育则能够减少沙门氏菌在家禽及人中的传播。

• 线粒体相关内质网膜在卵母细胞成熟中的作用

  滕明明, 高蕾蕾, 雷安民

  线粒体相关内质网膜(mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane, MAM)是细胞内线粒体与内质网间的物理偶联结构,在调节线粒体动力学、钙信号传递、脂质加工与运输、线粒体自噬以及内质网应激等过程中都发挥着关键作用,MAM的这些生理功能对于卵母细胞的成熟是十分重要的。近年来研究发现,MAM上的多种蛋白参与了卵母细胞的成熟过程。本文综述了国内外近年来MAM相关蛋白参与卵母细胞成熟过程的研究进展,为了解卵母细胞成熟调控机制、卵母细胞质量鉴定以及提高辅助生殖成功率提供新的思考方向。

• 苹果和梨远缘杂种后代的鉴定

  李胜男, 张明月, 李晓龙, 齐开杰, 张绍铃, 薛蕾, 李甲明, 吴俊

  种间远源杂交是创制果树新种质的方法之一,但是如何检测真正的种间杂交种一直缺乏高效、可靠的技术手段。本研究在基因组学研究的基础上,通过苹果(Malus)和梨(Pyrus)的全基因组序列比较分析,基于两者间的插入缺失位点,设计InDel特异性分子标记,结合PCR检测,筛选出6对特异性高、重复性好且扩增条带清晰的特异性分子标记。其中,3对标记引物来自梨基因组,3对标记引物来自苹果基因组,可有效检测两者间差异。利用上述6对特异分子标记对3组苹果和梨属间杂交后代的311株个体进行鉴定,结果表明7株后代可同时扩增出苹果和梨特异条带,确定为属间杂交种,占总杂交后代的2.3%。其中,'红星' (Malus domestica cv. 'Starking')×'考密斯' ('Comice')杂种后代1株;'金冠' ('Golden Delicious')×'砀山酥梨' ('Dangshansuli')杂种后代3株;'富士' ('Fuji')×'考密斯' ('Comice')杂种后代3株。开发的6对梨和苹果的属间特异性引物可应用于远缘杂种的苗期鉴定。本研究开发的利用基因组特异性分子标记对梨属和苹果属的属间杂交进行鉴定的方法,不仅为苹果和梨的属间远缘杂交提供了高效、准确的检测标记,也为其他果树的属间杂交种鉴定提供了有价值的参考。

• 菰黑粉菌实时荧光定量PCR分析中内参基因的选择及应用

  葛鑫涛, 殷淯梅, 高丽丹, 胡映莉, 夏文强, 叶子弘, 汤近天, 张雅芬

  茭白是禾本科植物菰(Zizania latifolia)受到菰黑粉菌(Ustilago esculenta)入侵后形成的膨大可食用肉质茎,选取适用于实时荧光定量PCR分析的内参基因,对于研究菰黑粉菌与菰互作过程中的基因表达变化十分重要。本研究选择8个候选基因,利用qRT-PCR方法检测候选基因在菰黑粉菌侵染的5个不同时间点、体外培养的5个生活阶段、3种不同的碳源培养基和4个温度条件培养下的表达量,使用3个软件geNorm、NormFinder和BestKeeper对候选基因的表达稳定性进行分析,筛选适宜菰黑粉菌在不同生活阶段和不同生活环境下基因表达水平分析的内参基因,并用菰黑粉菌内切葡聚糖酶1 (U. esculenta endoglucanase 1, UeEgl1)作为测试基因进行验证。结果表明,3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)和α微管蛋白基因(α-tubulin)在所有条件样品中的表达均较稳定,是适宜菰黑粉菌基因表达分析的内参基因。本研究结果可为菰黑粉菌中基因差异表达分析提供有效的校正工具,确保基因表达结果的准确性和可靠性,为进一步分析菰黑粉菌与菰互作过程中相关基因的功能提供参考依据。