从水稻白叶枯病菌分离的avrBs3家族新成员avrXa3是具双重功能的无毒基因

以转座子标签法从水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv oryzae Dye,Xoo)JXOⅢ基因组文库中筛选到两个阳性克隆pUAV45和pUAV47,其中pUAV45与avrXa10探针进行Southern印迹杂交后显示出同源性.pUAV45携带25.4kb的Xoo基因组DNA.将具有与avrXa10有杂交信号的亚克隆pUAV5K(5.7kb)转入PXO99中发现,接合子PXO99/pUAV5K与PXO99/pUAV45一样在水稻Wase Aikoku 3(Xa3)上表现为致病性明显降低;而在含Xa10抗病基因的水稻Cas209上,则致病性增强.携5.7kb的亚克隆pUAV5K经序列测定和分析后发现,其中含有一个全长2598bp的开放阅读框(ORF),包含有8.5个34个氨基酸的直接重复单元,1个亮氨酸拉链结构域(LZ),3个细胞核定位信号(NLSs)序列以及C端的酸性转录激活区域(AAD),与avrXa10高度同源.据此认为,该ORF是水稻白叶枯病菌JXOⅢ菌株中具双重功能即无毒性功能和侵袭力(症状表达)功能的无毒基因avrXa3,为avrBs3(avr/pth)家族的一个新成员.     

孝顺竹内生菌BME17对水稻白叶枯和条斑病生防效果的初步研究

2017年5月从校园内健康孝顺竹叶分离纯化得到1株具有生防潜力的细菌BME17菌株.为研究BME17菌株的生防潜力,对水稻白叶枯病菌PXO99和细菌性条斑病菌RS105的平板抑菌活性以及水稻盆栽的防治效果,以期为水稻白叶枯病和细菌性条斑病的生物防治提供材料.通过形态观察、理化特性和16S rDNA基因测序对其进行鉴定.平板对峙法检测其对PXO99和RS105的拮抗作用,并对该菌的生防效果进行盆栽试验.结果表明,菌株BME17为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis;平板上,内生菌BME17对PXO99的抑菌圈直径(D)/菌落直径(d)为2.18;而对RS105的抑菌效力比值为1.87.盆栽防治试验,内生菌BME17对PXO99引起的水稻白叶枯防治效果为43.06%;而对RS105引起的水稻细菌性条斑病的防治效果为24.32%.内生细菌BME17对水稻细菌病害表现出一定的生防潜力.     

水稻白叶枯病菌致病相关基因筛选系统的建立

水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv.oryzae是水稻生产中最严重的细菌性病害之一。本研究采用Tn5转座子随机插入突变的方法构建水稻白叶枯病菌广西菌株K74的突变体库,Southern杂交显示Tn5随机单拷贝插入基因组。通过水稻致病性检测试验,目前获得15个致病力降低50%以上的突变体,为定位Tn5插入突变基因,经质粒拯救、测序、序列分析后发现:4个突变基因为gum基因簇基因,5个为LPS基因簇基因,2个为metB基因,1个为hrpB1基因,2个是与糖合成转移酶相关基因,1个为编码假定蛋白的基因。其中14个突变基因是已知的与致病相关的基因。实验结果表明本研究成功建立了一个筛选水稻白叶枯病菌致病相关基因的系统,为进一步研究水稻白叶枯病致病相关基因,阐明该病的致病机理奠定基础。     

水稻矮秆基因d-ss的遗传分析与克隆

通过γ射线诱变,从粳稻品种9522的M2代中筛选出一株矮秆水稻(Oryza sativa L.)突变体,定名d-ss.d-ss突变体表现为叶色深绿、短宽的叶片、以及小而圆的籽粒.以d-ss突变体与籼稻品种龙特普杂交的F2代群体为基因定位群体,利用InDel分子标记将d-ss突变位点定位在5号染色体上的InDel标记ZZ5-6和ZZ1343之间,物理距离为412kb.最终通过图位克隆的方法获得了此基因,测序结果表明此基因在编码区发生了两处缺失突变.     

拟南芥雄性不育突变体opw(only pollen wall)候选突变基因的克隆

在T-DNA插入突变体Salk_059463株系的群体中,筛选到两株雄性不育突变体,对TDNA序列上的一对引物进行PCR鉴定,结果表明:其基因组中没有T-DNA插入.遗传分析表明这两株雄性不育突变体由同一单个隐性基因控制,引起不育的主要原因是从花药发育的第8期开始,小孢子细胞质内容物逐渐减少直至消失,到花药发育的第12期,药室内的小孢子只剩下一个花粉壁空壳,故该突变体命名为opw(only pollen wall).利用图位克隆的方法对OPW基因进行了定位,结果表明OPW基因位于第二条染色体上分子标记T28M21和T3G21之间的12 kb区间内,该区间内一共有21个基因注释.通过克隆区间内的基因并测序发现opw-1突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第289和第290个碱基之间插入了一个A碱基,而opw-2突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第412和第413个碱基之间插入了一个T碱基,造成的编码序列移码使第424至第426碱基成为终止密码子,故At2g40140是编码OPW的候选基因.     

水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)Wzt基因参与LPS O-抗原合成和影响细菌致病性

ABC-转运系统将同质O-抗原多糖链从细胞质内膜转运到细胞周质空间合成脂多糖(LPS).通过功能互补和亚克隆序列分析在X.oryzae pv.oryzicola的基因组文库中发现了一个Wzt基因,该基因编码产物是运输O-抗原的ABC-转运系统的疏水组成部分,为ATP-结合蛋白.为区别基因来源将该基因命名为WztXooc.WztXooc编码一个35.9 ku的蛋白质.通过分析发现,WztXooc与数据库中的其他细菌包括水稻白叶枯病菌的ABC-转运系统的ATP结合蛋白质不同.在WztXooc序列中仅发现ATP-结合蛋白中4个保守基序的3个,没有发现ATP-结合位点Walker A(ATP/GTP binding sitemotif A).通过基因插入突变得到WztXooc基因突变体Mwzt.LPS分析表明:由于该基因突变使O-抗原链不能转运通过细胞质膜,不能形成完整的LPS分子,突变体菌落表面丧失了产生大量胞外多糖的能力;突变细菌不产生鞭毛,丧失了游动性和生物膜形成的能力.重要的是突变体在水稻上的繁殖能力和致病性明显下降,证明WztXooc基因与LPS合成及致病性有关.     

水稻条斑病细菌(Xanthomolias oryzae pv.oryzicola)Wzt基因参与LPS O-抗原合成和影响细菌致病性

ABC-转运系统将同质O-抗原多糖链从细胞质内膜转运到细胞周质空间合成脂多糖(LPS)。通过功能互补和亚克隆序列分析在X. oryzae pv. oryzicola的基因组文库中发现了一个Wzt基因, 该基因编码产物是运输O-抗原的ABC-转运系统的疏水组成部分,为ATP-结合蛋白。为区别基因来源将该基因命名为Wzt_(Xooc). Wzt_(Xooc)编码一个35.9 ku的蛋白质。通过分析发现,Wzt_(Xooc)与数据库中的其他细菌包括水稻白叶枯病菌的ABC-转运系统的ATP结合蛋白质不同。在Wzt_(Xooc)序列中仅发现ATP-结合蛋白中4个保守基序的3个,没有发现ATP-结合位点Walker A(ATP/GTP binding site motif A)。通过基因插入突变得到Wzt_(Xooc)基因突变体Mwzt。LPS分析表明:由于该基因突变使O- 抗原链不能转运通过细胞质膜,不能形成完整的LPS分子,突变体菌落表面丧失了产生大量胞外多糖的能力;突变细菌不产生鞭毛,丧失了游动性和生物膜形成的能力。重要的是突变体在水稻上的繁殖能力和致病性明显下降,证明Wzt_(Xooc)基因与LPS合成及致病性有关。     

豆豉纤溶酶纤溶活性的定向进化研究

通过易错PCR方法向来源于枯草芽孢杆菌DC-12的豆豉纤溶酶基因中引入突变并构建突变体库.利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA以酶活力为指标对突变体库进行筛选,通过三轮易错PCR最终获得一株酶活力提高的突变株M324.序列分析表明突变体M324酶基因发生了六处碱基突变,其中四处突变发生氨基酸取代,另两处为无义突变.通过SWISS-MODEL Repository模拟突变酶的结构显示,三个突变氨基酸位于回环结构上,一个位于α螺旋上.纤维蛋白平板法测定纤溶酶活,结果显示突变酶的比活力是野生型的2.44倍.     

水稻雄性不育突变体OsMS121的遗传及定位分析

通过射线诱变粳稻9522种子获得一株水稻雄性不育突变体OsMS121．遗传分析的结果显示突变体是单基因隐性突变．细胞学观察发现突变体花粉的萌发孔在发育过程中出现异常．萌发孔的塞子体积较小，且畸形．萌发孔的孢粉素层与野生型相比较为稀疏；环状突起不明显，结构松散，呈颗粒状．用图位克隆的方法将该基因定位在水稻第二条染色体分子标记R2M16—2和R2M18—1之间约200KB范围内．这些结果为该基因的克隆及其在花粉发育中的功能研究奠定了基础。     

水稻白化突变体alb21生理特性和基因定位

高等植物叶绿体的正常发育需要叶绿体基因和核基因相互协调,这些基因的突变将导致叶绿体发育的缺陷．通过同位素诱变,获得了1例水稻的白化突变体alb21,其在幼苗时期就表现出白化性状,生长1个月左右逐渐死亡．遗传学分析表明,该突变属于单基因隐性突变;电镜观察表明,突变体细胞内完全丧失了叶绿体结构,只有一些空泡状的结构．突变体中既没有检测出叶绿素a或b,也没有检测出叶绿素合成的前体——原脱植基叶绿素a,说明此突变体的叶绿素合成途径受阻．因此,推测Alb21基因的突变,导致叶绿体发育受阻,叶绿素a或b以及叶绿素合成的前体——原脱植基叶绿素a不能合成．利用本实验室开发的水稻InDel分子标记,将该突变基因定位在第3条染色体上分子标记R3M51—2与R3M52—5之间约1520kb范围内．这些结果为该基因的克隆及叶绿体发育过程中的功能研究奠定了基础．     

水稻黄绿叶基因YGLOSH的定位克隆

本文利用~(60)Co γ射线诱变光温敏感型核不育系广占63S(GZ63S),在后代中获得一个稳定遗传的黄绿化叶色突变体黄广占63S,突变体从苗期至成熟期均显示叶片黄化特征.遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制,命名为yglosh.利用BSA方法分析突变体黄广占63S与正常绿叶对照蜀恢881构建的F2群体,将该黄化基因定位于水稻2号染色体分子标记RM279和Pm6之间,物理距离约68kb.定位区间的cDNA测序分析发现,突变体中LOC_Os02g05890基因发生单碱基突变,形成终止子提前终止该基因的翻译.转基因互补实验确定LOC_Os02g05890为目标基因,可能参与叶绿体发育或者叶绿素生物合成途径.     

水稻卷叶矮化突变体rld的表型鉴定及基因精细定位

为了研究引起水稻叶片卷曲的分子机理,鉴定出新的水稻卷叶基因.用~(60)Co-γ射线辐射诱变籼稻品种镇恢084,获得一份卷叶矮化突变体材料,命名为rld(rolling leaf and dwarf).通过形态学分析水稻表型,石蜡切片观察叶片细胞组织形态,图位克隆和测序技术进行精细定位和确定目的基因,生物信息学分析蛋白序列结构.结果显示:rld突变体叶片极度内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低;rld突变体叶片维管束间的下表皮叶肉细胞面积增大;rld基因精细定位在标记Indel2和Indel5间的32.3 kb的物理区间,测序发现rld是调控卷叶基因RL9的一个新等位基因,由于外显子上精氨酸缺失引起rld基因编码的蛋白空间结构发生改变.推测精氨酸在RL9蛋白的正常功能行使过程中是必要的,对维持水稻叶片表型具有至关重要的作用.     

拟南芥叶色突变体ems3的基因定位

ems3是经甲基磺酸乙酯(EMS)诱变筛选得到的一拟南芥叶色突变体.通过背景纯化与遗传分析,发现ems3突变体是单基因隐性控制.利用图位克隆的方法对叶色基因EMS3进行了定位,结果表明:EMS3位于第5条染色体分子标记MHF15和MHF152之间55kb的区间内.生物信息预测,该区间包括有16个基因.这些结果为该基因的克隆及叶绿体发育过程中的功能研究奠定了基础.     

60Co γ-Ray射线诱变水稻突变体的分离和遗传学初步分析

为了研究水稻发育的分子机制,我们利用γ射线对粳稻品种9522进行诱变,共诱变了3 000 g种子,M1代单株收种,M2代移栽5 963个株系于上海农科院.在M2代中筛选突变体,并在M3代中复选,最终得到了叶、株型育性等各类形态突变体666份.对其中162株突变体进行了遗传分析,有53.61%的突变体出现3∶1的分离,这些突变体是隐性的单位点突变.同时,这些突变体的分离也为水稻功能基因分离和功能鉴定等研究打下了良好的基础,并为水稻发育的研究提供了宝贵的材料.     

水稻白叶枯病拮抗菌的筛选、鉴定及发酵液稳定性分析

从稻田土壤、水稻植株、昆虫肠道等环境中分离纯化得到88株菌株,以水稻白叶枯病菌生理小种P6菌株为指示菌,通过琼脂块法和牛津杯法从中筛选得到了对水稻白叶枯病菌具有明显拮抗作用的12号菌株,其抑菌圈直径为6.09 cm.根据12号拮抗菌株菌落和菌丝形态特征、生理生化特征及16S rDNA序列分析结果,鉴定该菌株为Streptomyces gramineus.该拮抗菌发酵液具有较强的热稳定性、酸碱稳定性和光照稳定性,将其作为生物农药具有一定的应用价值和开发前景.     

基因聚合品种对云南水稻白叶枯病的抗性分析

研究含多个抗性基因的聚合品种和单个抗性基因的近等基因系对云南省水稻白叶枯病菌的抗性差异.基因聚合品种对水稻白叶枯病菌的抗性达到高抗至免疫水平,病斑长度比单基因品系明显缩短,表明聚合抗病基因提高了水稻品种的抗性.单个抗性基因的近等基因系对这些菌株的抗性均不高,对我省生产中的主要白叶枯病菌株多表现为中感;这一研究结果为培育具有持久抗性的品种提供了新思路,它在实践应用方面将具有重要的意义.     

大鼠HPRT基因敲除载体的构建

根据已知大鼠HPRT基因的外显子序列,从大鼠HPRT基因BAC中用酶切和PCR方法分别分离得到用于构建基因敲除载体的3.0kb和1.7kb的长臂(LongArm,LA)和短臂(ShortArm,SA),并克隆到pSL1180和pKO中.3.0kb长臂片段包含5′端部分序列和exon1部分序列,1.7kb短臂位于exon6和exon7之间.依次将neor、SA、LA克隆到pBS相应酶切位点,得到pBS-HPRT,再将LA-neor-SA片段由pBS中切出,克隆到pKO的KpnI和NotI位点之间,得到大鼠HPRT基因敲除载体pKO-HPRT.     

水稻条斑病细菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzicola）Wzt基因参与LPS O-抗原合成和影响细菌致病性

ABC-转运系统将同质O抗原多糖链从细胞质内膜转运到细胞周质空间合成脂多糖(LPS)．通过功能互补和亚克隆序列分析在X．oryzae 　pv．oryzicola的基因组文库中发现了一个Wzt基因，该基因编码产物是运输O-抗原的ABC-转运系统的疏水组成部分,为ATP-结合蛋白．为区别基因来源将该基因命名为Wzt_Xooc．Wzt_Xooc编码一个35．9ku的蛋白质．通过分析发现,Wzt_Xooc与数据库中的其他细菌包括水稻白叶枯病菌的ABC转运系统的ATP结合蛋白质不同．在WztXooc序列中仅发现ATP-结合蛋白中4个保守基序的3个，没有发现ATP-结合位点Walker A（ATP/GTP binding site motif A）． 通过基因插入突变得到Wzt_Xooc基因突变体Mwzt．LPS分析表明：由于该基因突变使O-抗原链不能转运通过细胞质膜，不能形成完整的LPS分子,突变体菌落表面丧失了产生大量胞外多糖的能力；突变细菌不产生鞭毛，丧失了游动性和生物膜形成的能力．重要的是突变体在水稻上的繁殖能力和致病性明显下降，证明Wzt_Xooc基因与LPS合成及致病性有关．     

大肠杆菌菌毛抗原K99基因的亚克隆及核苷酸序列测定

利用PCR技术 ,从含有大肠杆菌菌毛抗原K99基因的质粒pX5K中扩增出 0 .4kb的K99菌毛抗原基因 ,然后将其亚克隆到pGEM T easy载体上 ,并转化至受体菌JM10 9中 ,采用碱性裂解法提取质粒DNA后 ,经NcoI和EcoRⅠ双酶切分析和核苷酸序列分析 ,证明插入的K99基因片段具有正确的核苷酸序列     

水稻白叶枯病菌无毒新基因的克隆和序列分析

从菲律宾水稻白叶枯病菌9a生理小种的代表菌株PX0339中克隆到一个新的无毒基因,全长2118bp,编码705个氨基酸,分子质量和等电点分别约为74．7ku和6．585．NCBI网站BLAST表明,该基因属于avrBs3基因家族,命名为arp3．与所有avrBs3同源基因的Alignment分析发现,arp3的5’端缺少了两个长度分别是144bp和45bp的片断,但在水稻白叶枯病菌中,arp3基因的5’端的特征很普遍．全长的arp3基因中间区域是一个特异的只有5．5次102bp的重复区,是已克隆的avrBs3基因家族中重复次数最少的一个,C-端有3个核定位信号NLSs和1个酸性转录激活域AAD．