过氧化氢参与拟南芥根部避盐调控

已有研究发现植物通过调整根部向地性避开高浓度盐离子富集的区域,进而提高植物耐盐性(Halotropism),然而调控植物Halotropism机制尚不清楚。H_2O_2被认为是植物响应盐胁迫的关键信号分子,为探索H_2O_2在Halotropism中的潜在调控作用,文章采用2个H_2O_2水平增强突变体cat2和apx1作为遗传材料进行相关分析。发现与野生型相比,cat2和apx1突变体加速Halotropism现象的出现,暗示H_2O_2有利于根部避盐。进一步观察发现cat2体内的生长素信号明显低于Col-0水平,进一步证实H_2O_2可能是连接植物盐信号与Halotropism现象的中间介导子,并且可能与调控生长素信号有关。此外,文章还分析了重金属离子胁迫(汞和镉)对拟南芥根部向地性的影响,发现拟南芥在汞或镉处理的条件下不会发生像NaCl胁迫诱导的Halotropism现象。     

高浓度CO_2诱导气孔关闭中H_2O_2和NO的关系及其酶源

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型、NADPH氧化酶突变体和硝酸还原酶(NR)突变体为材料,借助气孔试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,对H_2O_2和NO的酶源以及H_2O_2和NO的关系进行了研究。结果表明:高浓度CO_2关闭了野生型的气孔,该效应在AtrbohF突变体中部分缺失、在AtrbohD/F中完全缺失,但在AtrbohD中未见缺失;同时,高浓度CO_2诱导野生型保卫细胞H_2O_2产生的效应在AtrbohD和AtrbohF中部分降低,但在AtrbohD/F中完全缺失。这些结果显示,AtrbohD和AtrbohF催化产生的H_2O_2参与高浓度CO_2诱导气孔关闭。高浓度CO_2能诱导野生型保卫细胞NO合成和气孔关闭,该效应在Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2突变体中完全缺失,但在Nia2-1中未缺失,显示Nia1来源的NO参与高浓度CO_2诱导气孔关闭。高浓度CO_2未诱导AtrbohF和AtrbohD/F保卫细胞NO合成,但诱导Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2保卫细胞H_2O_2产生。NO供体SNP显著恢复AtrbohF和AtrbohD/F突变体气孔对高浓度CO_2反应的缺失,但H_2O_2未恢复Nia1-2和Nia2-5/Nia1-2气孔对高浓度CO_2反应的缺失。所以,高浓度CO_2诱导气孔关闭中NO合成依赖于H_2O_2产生。     

小麦赤霉菌FGSG__04871基因敲除及功能研究

应用Split-Marker基因敲除技术,构建含有潮霉素抗性基因hph的基因敲除盒,由PEG介导,进行原生质体转化,在含有潮霉素的培养基上筛选转化子,应用PCR正负筛查确定缺失突变体.根据缺失突变体致病性的检测及表型变化对FGSG_04871基因的生物学功能进行分析.通过PCR正负筛选成功获得了3个敲除突变体,分别命名为△FGSG_04871 1-1、△FGSG_04871 1-3、△FGSG_04871 2-1.以野生型PH-1作为对照,敲除突变体的菌落形态没有明显变化,菌落生长速度略微滞后,致病力没有减弱.但是,突变体的产孢量低于野生型PH-1,因此,FGSG_04871基因可能与小麦赤霉菌分生孢子的生长能力有关.     

一定强度的UVC辐射对玉米幼苗活性氧成分及抗氧化系统的影响

通过一定强度UVC照射,对玉米幼苗叶片内几种活性氧成分及几种抗氧化酶的活性变化进行检测,以探究玉米幼苗对UVC照射进行应答的可能机理。实验步骤:玉米幼苗经一定强度的UVC照射5h/d,连续照射5d后,测定超氧阴离子(O_2~-)产生速率及H_2O_2含量,并测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)的酶活力。结果显示:UVC单独照射时,玉米幼苗叶片内O_2~-产生速率极显著升高(P0.01),SOD活性、H_2O_2含量及POD活性表现均为极显著降低(P0.01),CAT活性无明显改变;日光—UVC混合方式照射时,O_2~-产生速率继续升高,SOD活性进一步下降,H_2O_2含量和POD活性则表现为增升(P0.01),CAT活性极显著降低(P0.01)。结论:UVC照射对玉米幼苗的损伤主要来自O_2~-,混合光照可加剧这种损伤;混合光照可使H_2O_2含量升高,主要由CAT进行清除;混合光照不是降低UVC对玉米幼苗负面效应的有效措施。     

水稻盐敏感突变体ssm1的生理指标分析

探索水稻对盐胁迫的耐受机制,培育高产耐盐水稻是提高盐碱土地利用率的重要手段.通过对甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的种库进行耐盐筛选获得了盐敏感突变体ssm1,该突变体同时具有叶片早衰表型.进一步研究发现,盐处理后突变体中H_2O_2和MDA含量显著高于野生型,总抗氧化能力显著低于野生型.此外,盐胁迫处理6 h后耐盐相关基因MYB2和HKT1.1表达量下调.推测ssm1突变体的盐敏感表型是由于突变体中H_2O_2和MDA的积累导致的膜脂过氧化或膜系统受损,继而造成大量外源Na~+进入细胞导致细胞死亡.通过对盐敏感突变体ssm1的生理指标分析,探究SSM1参与水稻盐胁迫耐受机制,为培育高产耐盐水稻品种提供重要理论依据.     

一株拟南芥晚花突变体的分子分析

植物的开花时间直接控制植物营养生长期和生育期的长短,在相当程度上决定着繁育的成功与否,也与植物的产量和质量性状密切相关.拟南芥花期改变突变体是植物开花调控机制研究重要的植物材料.研究利用前期研究中获得的一株稳定遗传的、晚花表型的T-DNA插入拟南芥突变体pex2为材料,对其进行开花相关表型分析、T-DNA插入位点鉴定及插入位点基因转录分析等研究,结果表明:pex2突变体中存在单一的T-DNA插入,该插入位点位于PEX2基因下游约1 800 bp处,且该位点的插入引起了PEX2全长转录产物的缺失.该研究为进一步探索pex2突变体晚花机制及拟南芥PEX2基因与晚花表型之间的相关性研究,提供了研究材料.     

基于CRISPR/Cas9系统制备猪Pax2基因敲除细胞系

肾脏发育缺陷或缺失的猪模型可为人源化肾脏器官在异种动物体内再生提供“发育空位”,因此敲除肾脏发育关键基因Pax2(Paired box2)获得该动物模型是肾脏再生的关键步骤。本文利用生物信息学分析软件比对分析了不同物种间Pax2蛋白结构，明确了猪Pax2蛋白在氨基酸序列、二级结构和三级结构方面与人、小鼠具有相似性。结合Pax2蛋白在人和小鼠肾脏发育中的功能，选择猪Pax2基因第8外显子序列作为打靶目标区间，设计并构建了用于敲除猪Pax2基因的CRISPR/Cas9打靶载体。在检测CRISPR/Cas9载体打靶猪Pax2基因效率的基础上，利用细胞核转染和G418药物筛选获得巴马小型猪细胞单克隆。通过PCR、T载体克隆和Sanger测序检测各细胞单克隆Pax2基因的敲除情况，鉴定出33个双等位基因敲除Pax2基因的巴马小型猪细胞系，敲除效率达到45.21%(33/73)。本研究为肾脏缺失或肾发育不全的猪模型的获得奠定实验基础，同时为后续在猪体内再造人源化肾脏以及肾发育疾病的研究提供了研究材料。     

水稻OsDTH13基因编辑突变体的创制与分析

为了揭示水稻的PEBP基因家族成员OsDTH13的功能,以粳稻品种中花11为实验材料,利用CRISPR/Cas9技术创建了该家族成员OsDTH13的基因编辑突变体,对获得的编辑突变体进行测序分析确定其编辑类型.选择目的基因编码区的2个靶点,将其构建到基因编辑表达盒中获得了重组载体,并将重组载体导入农杆菌中,通过农杆菌介导的遗传转化法获得13株T_0代转基因阳性植株.经过测序鉴定,发现5株在靶点位置发生了编辑,其中2株为单碱基插入,3株为小片段的缺失.通过自交获得了T_1代纯合突变体植株.对获得的纯合突变体进行验证,发现其可以稳定遗传到下一代,这表明CRISPR/Cas9重组载体成功地对OsDTH13进行了编辑.     

基于荧光标记双向筛选的拟南芥CRISPR基因编辑突变体库构建

突变体库是研究基因功能的重要工具。拟南芥种质资源库(ABRC)储藏了几乎涵盖所有基因的突变体材料,其中T-DNA插入突变体占绝大多数。然而,当在T-DNA插入突变体中进行遗传转化或与其他转基因报告系统进行杂交时容易引起转基因沉默,阻碍了相关研究的开展,甚至产生错误结论。甲基磺酸乙酯(Ethyl Methane Sulfonate, EMS)诱变和快中子诱变技术可获得非转基因突变体,但这两种方法均为随机诱变技术,需要通过基因定位来确认突变位点,无法实现基因靶向敲除。CRISPR/Cas9可以对目的基因进行靶向编辑,获得不携带转基因的突变体。拟南芥中尚无利用CRISPR/Cas9进行高通量突变体库构建的报道。本研究共设计900条sgRNAs靶向300个RNA通路相关基因,通过合成sgRNA混池文库、引入DsRed2荧光筛选标记、将DNA条形码和二代测序技术相结合,实现了对转基因阳性苗的高通量鉴定和分型,并对T2代具有发育缺陷的无荧光植株进行负向筛选,成功鉴定到了不含转基因的smd3-b和rlua4突变体。     

基于Cre/Loxp系统的Ankle2基因敲除鼠模型的建立

建立Ankle2基因敲除小鼠模型,为研究该基因在小鼠体内所发挥的重要生理功能提供基础. 本实验利用条件性基因敲除技术,进行打靶载体的设计与构建.将LoxP1st插入到Ankle2基因的第二内含子里,在第五内含子里插入FRT-neo-FRT-LoxP 元件,利用限制性内切酶DNA 及Southern blot 筛选出中靶ES 细胞克隆,随后将发生同源重组的ES细胞注射进C57BL/6J小鼠囊胚中,移入受体小鼠子宫,将得到的嵌合体雄鼠与C57BL/6J雌鼠交配获得Ankle2-Floxed 小鼠. 随后将Ankle2-Floxed 小鼠与全身表达FLP 酶的小鼠进行杂交,将打靶载体中的Neo基因去除,获得F1 代小鼠,F1 代小鼠自交并经PCR 鉴定筛选出Ankle2flox/flox小鼠.Ankle2flox/flox小鼠与全身或组织特异性表达Cre酶小鼠进行杂交,得到Ankle2基因杂合敲出小鼠,该小鼠自交,可获得Ankle2基因纯合敲除的小鼠模型. 该模型为深入研究Ankle2 基因在胚胎发育和衰老发生等中的调控功能提供材料和思路.     

盐和过氧化氢胁迫下交替氧化酶调节根生长和细胞死亡

用不同浓度的NaCl或外源过氧化氢(H_2O_2)溶液处理野生型(WT)拟南芥和交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)基因反义抑制突变体(AS-12)拟南芥,发现随NaCl和过氧化氢浓度的增加,两种拟南芥幼根生长速率降低,且出现了明显的细胞死亡。在50和100 mM NaCl或在50 mM H_2O_2处理下,与WT植株相比,AS-12植株幼根的生长速率更低,且组织的细胞死亡程度也更加明显。150 mM NaCl或100及200 mM H_2O_2处理导致AS-12与WT幼根的生长停止和严重的细胞死亡,但两种植株幼根在生长速率和细胞死亡程度上无明显差别。以上实验结果说明交替氧化酶在一定水平的盐胁迫和氧化压力下能够影响幼根的生长和细胞死亡的发生。     

人过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的克隆与表达

目的利用基因重组技术在大肠杆菌中获得高效表达人过氧化氢酶(catalase,CAT)。方法从人cDNA文库中获得CAT编码基因,并利用pMAL-c2x构建了融合表达载体并进行了表达。结果融合表达可获得可溶性蛋白,此项研究为后续重组酶性质的研究和开发利用奠定了基础。     

大丽轮枝菌VDmef2基因抗逆及致病相关性分析

【目的】分析转录因子VDmef2在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)中的功能。【方法】通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的基因重组法获得了VDmef2基因的定点敲除突变体,然后分析了该突变体在不同碳源及逆境条件下的表型以及大丽轮枝菌在MIM培养基上微菌核的形成情况,还分析了大丽轮枝菌对陆地棉(Gossypium hirsutum)的致病力。【结果】大丽轮枝菌转录因子VDmef2定位于细胞核。VDmef2基因突变后,大丽轮枝菌微菌核形成能力降低,同时对H_2O_2更加敏感,也丧失了对陆地棉的致病力。【结论】转录因子VDmef2与大丽轮枝菌微菌核形成、耐氧化及致病力有关。     

孤独谱系障碍相关基因dia1r斑马鱼突变体的构建及行为学表型探析

dia1r基因是人类孤独症谱系障碍相关基因.临床研究发现,缺失dia1r可能会导致患者面部畸形、智力障碍和语言发育迟缓等症状.目前,对dia1r基因的功能及分子机制知之甚少,仅有少数在鸡胚、斑马鱼、小鼠中的表达定位研究.本文通过CRISPR/Cas9系统构建了dia1r敲除的斑马鱼突变体模型,成功获得了稳定遗传的纯合突变体.对突变体进行行为分析发现,与野生型斑马鱼相比,纯合突变体幼鱼的自发运动能力降低,趋触性减弱,对光暗交替刺激更加敏感.在成鱼社交偏好实验中发现,雄性纯合突变体比野生型表现出较弱的社交偏好.     

硫化氢对拟南芥在干旱胁迫条件下的生理影响

以拟南芥野生型(WT)和H2S体内生成的关键酶编码基因LCD敲除突变体为实验材料,研究了内源H2S在干旱胁迫下对种子萌发和幼苗生长过程中抗氧化能力的影响.结果表明:lcd突变体与WT相比,干旱胁迫下种子的萌发受到显著抑制,萌发率下降约40％;幼苗体内的MDA含量显著增加,达到WT的1.56倍,差异极显著;同时幼苗体内的H2O2明显增加.正常条件下,lcd与WT相比各抗氧化酶活性均没有显著差异;干旱胁迫后,lcd的POD、CAT、SOD和APX的活性分别升高2.11、1.48、2.22和1.37倍,差异极显著;且与胁迫后的WT相比,这些指标也表现出显著性增高.以上结果表明内源H2S作为信号分子通过对抗氧化系统的调节,影响拟南芥种子萌发和幼苗生长发育.     

过氧化物模拟酶催化氧化测定过氧化氢

在 pH9．58 NH_4Cl－NH_3·H_2O缓冲体系中,氯化血红素(Hemin)呈现过氧化物酶的催化性能,催化过氧化氢氧化有机染料2,4－二羟基苯基荧光酮(2,3,7－tirhydroxy－9(3,5－dihydroxy)phenylfluorone,DHPF)降解褪色．本文研究了Hemin－DHPF－H_2O_2催化体系的褪色反应条件,拟定了测定H_2O_2高灵敏度的光分析方法,测定H_2O_2的线性范围为 0~2．40 × 10－5mol/L,表观摩尔吸光系数为8．06×10~3L·mol-1·cm-1,检测线为2．48×10~6mol·L-1．根据理论计算和实验现象,探讨了酶催化反应的可能反应机理．     

苯丙烯酸预处理对弱光下黄瓜叶片抗氧化特性的影响

为了探明外源苯丙烯酸在弱光逆境胁迫下对黄瓜叶片抗氧化特性的影响,本实验以‘津春4号’黄瓜(Cucumis sativus L.)品种为材料,用50μmol苯丙烯酸处理2 d,然后分别置于正常光照(500μmol/(m·s)和弱光(80μmol/(m·s)下生长6 d。探究黄瓜在抗弱光胁迫中外源苯丙烯酸是否通过抗氧化酶在对膜脂过氧化起作用。结果表明,在第2天,苯丙烯酸预处理降低了MDA含量、O_2~(.-)生成速率以及H_2O_2含量,提高了抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。第8天,苯丙烯酸预处理降低了弱光胁迫下MDA含量、O_2~(.-)生成速率以及H_2O_2含量,提高了SOD、APX、过氧化氢酶(CAT)、GSH-Px活性。因此,外源苯丙烯酸预处理通过抗氧化酶的作用缓解了弱光下黄瓜叶片的膜脂过氧化损伤。     

庆大霉素损伤条件下大肠杆菌内源过氧化氢对间体膜囊的作用

为了探讨细菌受到抗生素损伤后,内源过氧化氢(H_2O_2)对间体膜囊的影响,通过庆大霉素损伤大肠杆菌。以电导率和丙二醛(MDA)为损伤指标,采用组织化学染色法,通过透射电子显微镜,观察经庆大霉素损伤后大肠杆菌内源H_2O_2和间体膜囊的变化。研究结果表明:庆大霉素损伤可提高大肠杆菌的内源H_2O_2浓度、间体膜囊数量以及间体膜囊周围的H_2O_2浓度。在间体膜囊外排的过程中,使用Tris-HCl蔗糖高渗溶液进行处理之后,H_2O_2浓度显著提升,电导率大幅度降低。庆大霉素和过氧化氢酶处理后,间体膜囊中的MDA浓度升高,损伤加重。庆大霉素损伤导致大肠杆菌的间体膜囊外周聚集大量的H_2O_2,且这些H_2O_2对间体膜囊具有保护作用。     

核盘菌交配型基因mat1-1敲除载体的构建及转化

利用根癌农杆菌介导真菌遗传转化方法对核盘菌的交配型基因mat1-1进行基因同源重组的敲除对比实验,获得了缺失mat1-1基因的转化菌株.先利用PCR方法获得mat1-1基因的左右两侧片段,将测序正确的两个侧翼片段分别重组到农杆菌转化载体PBI-G3C中,并将新霉素抗性标记引入农杆菌转化载体PBI-G3C中,构建成农杆菌介导转化核盘菌的打靶载体ΔPBI-G3CN-mat1-1,再将ΔPBI-G3CN-mat1-1质粒转化至根癌农杆菌EHA105中.利用核盘菌菌丝进行转化,将得到的转化菌株,利用PCR方法进行验证,证实有敲除菌株存在.通过对敲除菌株进行生理表型的测定发现,缺失mat1-1基因的敲除菌株其生长速度与野生核盘菌菌株相比无明显差异,但敲除菌株不能产生菌核与子囊盘.     

虾青素抑制H2O2诱导的HeLa细胞凋亡

为了阐明虾青素的抗氧化作用与细胞凋亡的关系,探究虾青素预处理对H_2O_2诱导HeLa细胞氧化应激的影响.通过CCK-8、活性氧探针染色、流式细胞术、蛋白质免疫印迹、实时荧光定量pcr等,分别检测细胞存活率和活性氧的积累、细胞凋亡、蛋白含量、基因相对表达量改变.结果表明虾青素预处理组细胞活力较对照组提高了29.54%以上且其可以将H_2O_2诱导的活性氧降低至对照水平,同时提高Nrf2蛋白表达量3倍之多,过氧化氢酶基因相对表达量1.5倍.说明虾青素可以有效缓解H_2O_2诱导的HeLa细胞氧化应激,从而抑制细胞凋亡.