基于分子信标探针的荧光定量PCR方法检测转基因食品

选择了内源基因大豆植物凝集素(lectin)、玉米转化酶(invertase)和外源基因花椰菜花叶病毒35S(CaMV35S)启动子的分子信标探针,确定了探针浓度和镁离子浓度等反应条件,分别对转基因大豆和转基因玉米系列标准品进行内源基因和外源基因的荧光PCR扩增,在PCR反应过程中分别以两种荧光通道信号分别追踪同一样品DNA内源基因和外源基因的扩增动力学变化,并依此绘制了循环阈值与转基因食品百分比含量之间的标准曲线,建立了转基因大豆和转基因玉米的分子信标探针-荧光定量PCR检测方法,该方法具有特异性强、敏感性高的特点,实现了对转基因食品的定量分析.图7表1参11     

基于环介导等温扩增法可视化检测玉米转基因成分

快速准确的转基因检测技术是严格监管转基因作物及其产品的重要支撑;不同转基因作物由于导入不同外源目的基因从而表现出不同性状,因此外源目的基因序列可作为基于核酸检测技术进行转基因筛选的标志物.基于环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术,以中性红染料作为比色试剂,建立玉米内源基因和玉米转基因成分的基因特异性的可视化快速检测方法.针对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和Bt176中的抗除草剂外源cry1Ab基因分别设计了LAMP引物.结果表明,在Real-time LAMP体系下,能够实现对玉米内源IVR基因、转基因玉米品系Bt176中的bar基因和转基因玉米品系TC1507和59122中的pat基因的检测.对转基因玉米品系Bt176中的cry1Ab基因设计的引物能特异性扩增Bt176,而对Bt11和MON810两种转基因玉米品系无效.通过优化Tris-HCl和中性红浓度,在5 mmol/L Tris-HCl和100μmol/L中性红浓度条件下建立了可视化检测体系,反应1 h即可分别实现对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和抗除草剂外源cry1Ab基因的检测.中性红可视化检测结果与Real-time LAMP荧光扩增曲线结果一致,体现了该可视化检测方法具有较高的准确性.本研究建立了一种对玉米转基因相关成分的可视化检测体系,该方法既快速又简便且尤其适用于现场检测.(图6表1参17)     

石油烃厌氧降解关键基因masD和bamA的实时荧光定量PCR检测方法与应用

masD和bamA是控制石油烃厌氧降解的关键基因,利用实时荧光定量PCR技术检测masD和bamA基因具有简便快速和易操作等优点.但目前所用方法存在扩增效率低,方法灵敏度较差的问题.本文根据引物设计原则,利用Allele ID6软件重新设计了扩增masD和bamA的实时荧光定量PCR引物,将质粒DNA进行8次10倍梯度稀释后构建实时荧光定量PCR标准曲线.优化后的体系（20μL）为：FastStart Essential DNA Green Master 10.0μL,上下游引物各0.4μL,RNase-Free Water 4.2μL,5.0μL DNA模板.利用新设计的引物扩增masD和bamA基因的最适退火温度分别为61℃和57℃.优化后的检测方法扩增效率提高至97.5%和71.2%,比文献报道的方法提高了7.6%—44.5%,具有更高的重复性和灵敏度.利用设计的引物对陕北5个地区石油污染土壤中的masD和bamA基因进行定量检测结果表明,石油污染土壤中普遍存在着控制石油烃厌氧降解的关键基因,所测定的土壤中bamA降解基因的拷贝数远高于masD降解基因.     

食蚊鱼(Gambusia afinis)cat、gapdh和gst基因的克隆及其在生态毒理学中的应用

根据Ensembl、Genbank登录的鱼类cat、gapdh和gst基因的CDS序列设计普通PCR扩增引物,寻找食蚊鱼的cat、gapdh和gst基因的c DNA片段,并根据定量引物设计要求设计出相应的SYBR Green I荧光定量RT-q PCR引物,建立了食蚊鱼cat、gapdh和gst基因的SYBR Green I荧光定量RT-q PCR方法。该方法在104~108数量级范围内有良好线性关系(R=0.999~1.000);熔解曲线显示扩增产物特异性良好,均为单一峰值;质粒标准品最高浓度与最低浓度的批内试验变异系数与批间试验变异系数均低于2%。利用该方法监测和评价环境污染物对水生生物的影响,选择了水体中常见典型药物污染物——双氯芬酸,研究其对食蚊鱼抗氧化基因表达的影响。结果表明,雌性食蚊鱼暴露在不同浓度双氯芬酸钠(0.005、0.05、0.5和5 mg·L-1)24 h后,其肝脏cat、gapdh和gst的mRNA呈现显著变化,相对于对照组,在低浓度0.005 mg·L-1时,cat与gst mRNA的表达量均有极显著上升(p0.01),而其它浓度均极显著下降(p0.01)。试验表明该方法具有快速、精确、灵敏度高的优点,可为利用该类小型鱼类的原位污染物的生物监测和生态毒理评价提供有力的技术支持。     

光合细菌PCR检测技术的建立与应用

针对光合细菌传统的菌种鉴定方法和MPN定量方法存在费时、费力和准确性筹的问题,本研究建立了光合细菌特异PCR鉴定技术和实时荧光PCR定量的检测技术.以微生物肥料产品常用的光合细菌沼泽红假单胞菌和类球红细菌作为研究对象,分别依据16S rDNA序列和gyrB序列设计出具有种水平特异性的引物,优化并确定了PCR反应条件,其灵敏度达到100 pg/μL,对6个光合细菌产品鉴定的符合率为100%,结果表明建立的PCR鉴定技术具有特异性、灵敏性和实用性.再根据16S rDNA的保守序列设计了常用光合细菌通用引物,用其对系列稀释的已知菌含量样品的DNA模板进行荧光定量PCR,制作标准曲线.对10个光合细菌样品进行荧光定量PCR法测定,根据与标准曲线比较得出样品中的光合细菌含量,其结果与MPN法的相关系数为0.98,两者具有良好的相天性,结果表明建立的荧光定量PCR法可用于光合细菌的定量检测,并具有高特异性和快速等优点.     

马氏珠母贝hsp90基因的克隆及芘胁迫对其表达水平的影响

利用简并引物PCR(polymerase chain reaction,PCR)方法和cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得马氏珠母贝Pinctada martensii hsp90基因cDNA序列,全长为2 584 bp。根据所得序列设计定量特异性PCR引物,采用半定量RT-PCR以及实时荧光定量(real-time PCR)PCR检测了马氏珠母贝外套膜、鳃、肝胰腺、闭壳肌、性腺、腹足等组织中hsp90基因的表达水平。同时,利用荧光定量PCR技术检测了芘暴露处理前后马氏珠母贝肝胰腺组织中hsp90基因的表达水平。研究结果表明:马氏珠母贝hsp90基因在不同组织中的表达水平为性腺鳃肝胰腺外套膜腹足闭壳肌,表现出组织差异性。芘胁迫对马氏珠母贝hsp90基因的表达有一定的诱导作用,暴露后第1天和第5天,随染毒浓度的增加,hsp90基因的表达上调,呈现出一定的剂量-效应关系,于染毒后第7天基本恢复。研究结果显示,马氏珠母贝hsp90基因可以作为一种理想的分子生物标记物用于监测海洋环境中芘的污染。     

转Bt-cry1Ac基因棉花对意大利蜜蜂肠道细菌群落的影响*

采用基于16 SrDNA的变性梯度凝胶电泳(DGGE)的方法,研究了转Btcry1Ac基因棉花SGK321对益虫——意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)肠道细菌群落的影响.分别用转基因/非转基因棉花花粉和高浓度外源DNA饲喂蜜蜂7d,通过DGGE分析经不同处理的蜜蜂肠道细菌群落组成的差异,同时用PCR检测是否发生外源基因的横向转移.结果显示,各个处理组DGGE图谱中的条带数目在11.3～15.0之间,Shannon’s指数在0.87～1.05之间,相似性系数介于68.3%～84.7%,不同处理组肠道细菌组成差异不明显,用PCR的方法也没有检测到外源基因的横向转移.因此初步判定转基因棉花SGK321短期内对蜜蜂细菌群落尚无不利影响.图2表3参22     

环境雌激素o,p′-DDT和抗雌激素氟维司群对斑马鱼胚胎的复合效应

为探究雌激素与抗雌激素的复合效应,将斑马鱼(Danio rerio)的胚胎暴露于o,p′-DDT和氟维司群2种典型的环境内分泌干扰物中,考察胚胎孵化率、孵化时间和总畸形率,并用实时荧光定量PCR技术检测Vtg1、Vtg2和ERα等雌激素效应相关基因的mRNA转录水平.结果显示,与单一化合物的暴露相比,o,p′-DDT和...     

番茄SIZ1-like1基因的克隆与功能

SUMO(Small ubiquitin-related modifi er)化修饰是植物体内一种重要的蛋白质功能调节方式.它调控植物细胞中蛋白的降解与定位,植物抗性及激素调节等.SIZ1是SUMO的E3连接酶并在SUMO化中起重要作用.为了解SIZ1基因在番茄中的功能,成功克隆番茄(Solanum lycopersicum)SIZ1基因(SIZ1-like1)并构建番茄SIZ1-like1RNA干涉和过表达载体后,通过农杆菌介导转入野生型番茄,成功获得6个独立的转基因阳性植株.荧光定量PCR(Real-time PCR)分析野生型番茄中SIZ1-like1基因的组织表达特异性,发现SIZ1-like1在植物的各个组织中都有表达.构建SIZ1-like1黄色荧光蛋白融合表达载体,通过对SIZ1-like1融合黄色荧光蛋白转基因番茄的根尖进行荧光显微观察,证实番茄SIZ1蛋白定位于细胞核.干旱胁迫实验分析显示,过表达转基因植株抗旱性强于野生型,且脯氨酸含量是野生型的3倍左右,而RNAi植株抗旱能力则较弱.因此SIZ1基因对番茄抗旱起到了正调控作用.     

转基因不结球白菜实验地中外源基因流动及在不向作物中的自然渗入

首次报道了转基因不结球白菜实验地中 ,以除草剂抗性基因bar为标记基因的外源基因流动以及在芸薹属不同栽培作物中的基因渗入情况 .结果表明 ,外源基因能随花粉的散布流动 ,距离转基因花粉源越远 ,流动频率越低 .距离转基因白菜 0～ 3m处为花粉的主要流动区域 ,其频率占总流动率的 5 0 %左右 .2 0m隔离带后基因的流动频率仅为10m隔离带后的 1/2 0 .自然条件下 ,白菜中的外源基因在芸薹属同基因组作物中具有较高的渗入频率 ;在基因组具部分同源性的甘蓝型油菜中具一定的渗入频率 ;不能渗入甘蓝基因组中 .基因的渗入频率与作物间的亲缘性、隔离距离等多因素相关 .探讨了基因流动频率与基因渗入频率的差异 ,提出在有显性标记基因及花粉的供体、受体完全亲合的情况下 ,可以用基因的渗入频率来反应田间的基因流动情况 .图 4表 4参 12     

用改进的TRAP法测定树木端粒酶活性

TRAP法是一种常用的测定端粒酶活性的方法,但并不太适合测定木本植物的端粒酶活性.因此以油松针叶为实验材料,对TRAP法进行改进.参照前人的研究通过对比实验证明,在端粒酶提取过程中将PEG8000加入上清液,可获得高效的端粒酶.在此基础上,对PCR先导引选择TS、模板浓度选择100 ng,最终获得油松针叶高质量的端粒酶PCR产物.应用SYBR Green I替代银染液对电泳凝胶进行染色,获得条带清晰、重复性好的电泳结果.通过对油松针叶、银杏叶片、胡杨愈伤组织、沙冬青悬浮细胞等4种木本植物实验材料进行测定,证明该改进的技术体系可能是适合于木本植物端粒酶活性测定的稳定的、灵敏度高的可行方法.图5表1参17     

Heterologous overexpression of Populus euphratica BAK1;1 gene enhanced resistance to Pst DC3000 in tobacco北大核心CSCD

BRI1-ASSOCIATED RECEPTORKINASE1(BAK1), a leucine-rich repeat (LRR) receptor protein kinase, plays a significant role in brassinosteroid (BR) signaling. Furthermore, it combines with other LRR-RLKs protein to initiate immune response in plants. The objective of this study was to (1) investigate the function of the Populus euphratica BAK1;1 gene in the resistance of transgenic tobacco to Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst DC3000) and (2) discuss the regulation pathway of PeBAK1;1 involved in the resistance to plant pathogen. We cloned the cDNA sequence of the P. euphratica PeBAK1;1 gene, constructed the pBI121-35S::PeBAK1;1 over-expression vector, and then transformed it into wild-type tobacco by Agrobacterium-mediated transformation to obtain PeBA K 1;1-overexpressing transgenic tobacco plants. The bioinformatic analysis showed that the PeBAK1;1 protein contained all the structural features of the plant SERK family. The phylogenetic tree showed that PeBAK1;1 has the highest sequence homology with PtBAK1. The gene expression profile results indicated that the expression of PeBAK1;1 in the root was higher than that in the leaf and stem. The wild-type tobacco plants showed an obvious susceptibility to Pst DC3000, whereas the transgenic plants exhibited enhanced resistance to Pst DC3000. Compared with that of the wild-type (WT), the real-time PCR and quantitative real-time PCR analysis revealed that the expression of pathogenesis-related genes (including PR1, PR3, PR4, and PR5), BAK1-interacting receptor kinase 1 gene, and BONZAI1 gene was upregulated in 35S::PeBAK1;1 transgenic tobacco plants. In conclusion, the PeBAK1;1 gene plays a positive regulatory role in 35S::PeBAK1;1 transgenic tobacco against Pst DC3000, which can enhance the resistance of plants to pathogen. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

滨海滩涂不同围垦年代垦区农作物重金属累积特征及其与氮、磷的关系

为探明滨海滩涂围垦区农作物重金属累积特征及其与围垦年代、作物氮磷含量及化学计量比的关系,采集盐城地区不同围垦年代(围垦20、30、40、60年)农田4种主要作物(大麦、小麦、油菜、蚕豆)样品63个,测定了其根、茎叶和籽粒中Cd、Cu、Zn、Pb、Hg、As及全氮(N)、全磷(P)和粗蛋白(CP)含量,分析了重金属累积特征及与围垦年代、N、P、CP及N/P比的关系,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对重金属污染程度和安全水平进行了评价。结果表明,1)围垦农田作物整株各指标含量分别为Cd (0.52±0.94)、Cu (12.98±16.00)、Zn (34.93±27.91)、Pb (3.50±5.88)、Hg (0.0063±0.0063)、As (1.94±3.72) mg·kg~(-1)及N(13.69±8.27)、P (5.98±2.24)、CP (79.55±49.54) g·kg~(-1);籽粒中则分别为(0.0059±0.020)、(1.83±1.48)、(11.13±4.45)、(0.09±0.30)、(0.0023±0.0036)、(0.0021±0.0048) mg·kg~(-1)及(19.21±7.68)、(6.04±1.64)、(111.78±47.81) g·kg~(-1); 2)作物重金属均表现为根茎叶籽粒,N和CP与之相反,表现为根茎叶籽粒,而P则表现为根籽粒茎叶; 3)不同围垦年代之间作物重金属、N、P、CP含量、N/P比及综合污染指数(Pz)均没有显著差异(P0.05); 4)各作物籽粒6种重金属单因子污染指数均值均小于1,除个别样品Pb超标(超标率11%)外,其他重金属均未超标; 5)作物籽粒重金属Pz均值为0.38,表明该地区作物重金属总体处于安全级,但大麦、小麦、油菜籽粒均有样品Pb含量超过警戒线,个别样品甚至达到重度污染水平; 6)作物整株各重金属之间、重金属与P之间均存在显著正相关(P0.01),而重金属与N、CP、N/P存在显著负相关(P0.01),在籽粒中则相关性均不显著(P0.05)。以上结果显示,盐城滨海滩涂围垦区作物重金属累积与围垦时间关系不大,其含量目前尚处于可接受范围内,但Pb污染值得关注,作物重金属与P之间存在一定的相互促进作用,而与N存在一定的拮抗作用,高氮低磷的机体养分状况有助于降低重金属含量。     

A simulation study of the medium-term effects of field patterns on cross-pollination rates in oilseed rape (Brassica napus L.)

Gene flow between cultivars within a landscape may lead to impurities that reduce harvest value. In OSR, as for most crops, impurity rates are expected to depend on the spatial distribution of crops over the landscape. However, in contrast to other well-studied crops such as maize, OSR crops generate seed banks in European agro-ecosystems. Gene flow is thus a spatio-temporal process which depends on cropping systems. We therefore aimed at identifying spatial variables that have an effect on regional or local harvest impurities, taking account of the time since the introduction of OSR crops in the regions and of cropping system. Gene flow was simulated over 36 field patterns cultivated with either 15% or 30% of OSR fields, among which 10% or 50% were GM, for three contrasted cropping systems, with the GeneSys software already used for EU co-existence studies. Through regression analyses, we determined spatial and agronomic factors that most affected harvest impurity rates of non-GM OSR after one or seven years of OSR cultivation. The cropping system was the main factor explaining regional harvest impurity rates. Its importance increased after six years of OSR cultivation. For a given cropping system, the regional impurity rate after one year increased linearly with the current proportion of GM crop. In contrast, impurity rates after six years largely depended on the proportions of OSR crop (GM or not) in the two preceding years. During the first year of OSR cultivation, local impurity rates were mostly explained by the distance to the closest GM field. After six years, these rates were mostly explained by the density of GM volunteers in the analysed field and, to a lesser degree, to that of volunteers in neighbour non-OSR fields. Cropping systems were most important in determining impurity rates and the way impurity rates related to regional or local factors. Determination of isolation distances to ensure harvest purity should thus consider past history of OSR cultivation in the area and, in particular, how current or future cropping systems will manage volunteers. Regression quantiles were fitted to the simulated data to determine regional rules (i.e. the maximum regional area of GM OSR and isolation distances between GM and non-GM crops) as a function of the risk accepted by the decision-maker (i.e. the % of situations exceeding harvest impurity thresholds), the cropping system and the volunteer infestation.     

环介导恒温扩增技术快速检测短凯伦藻

短凯伦藻(Karenia brevis)是一种有毒赤潮微藻,所产生的短藻毒素对海洋生物乃至人类都有毒害作用,为加强对短凯伦藻赤潮的监控,建立了稳定的短凯伦藻环介导恒温扩增(LAMP)鉴定体系,在此基础上进行了特异性和灵敏性验证.特异性实验结果显示只有短凯伦藻或者含短凯伦藻的模板呈现阳性反应,其他微藻为阴性反应,从而验证了该LAMP方法的特异性;同时,对短凯伦藻的基因组DNA进行一系列10倍稀释作为敏感度实验的模板,并与常规PCR做了对比,结果表明:短凯伦藻的LAMP方法最低检测限度为50 pg,敏感度比常规PCR高10倍.LAMP产物鉴定不需要常规的胶电泳过程,直接采用肉眼观察的方法,在含有短凯伦藻的阳性反应管中会出现白色混浊,加入SYBRòGreen I染料呈现绿色,而未含有短凯伦藻的阴性管为澄清,染色后仍为原来的橙色.因此,该方法操作简便、特异性强、灵敏度高而成本低,在赤潮原因种检测监控方面具有良好的应用前景.     

双酚A对斑马鱼成鱼肝脏功能基因转录调控的影响

运用实时定量即时聚合链式反应RT-PCR方法,研究了双酚A对斑马鱼成鱼肝脏的功能基因转录水平的影响。结果显示,28 d半静水暴露以后,FGF8A和STAU 2 表现出传统的正剂量—效应关系,CLDN 1和CALCA的表达为倒剂量—抑制效应关系,SP 4基因在15 μg·L^-1 双酚A时表现为显著抑制效应,但是在150 和1 500 μg·L^-1却表现为显著的诱导效应。 试验进一步探讨了这些表达异常的基因在双酚A干扰去除后能否自我调节和修复。结果显示,CLDN 1能恢复到正常表达水平,而其他4个基因在低剂量组却维持原来的高毒性作用水平甚至表现出更高的毒性作用。研究证明双酚A对斑马鱼成鱼肝脏的基因转录调控具有一定的非单调剂量—效应作用。     

低温弱光条件下毒死蜱对黄瓜的毒性效应及油菜素内酯的调控作用

农药在使用中可能对农作物产生药害作用,而在低温弱光的亚适宜条件下,设施作物对农药暴露的应激响应可能具有特殊性。同时,作为一种新型植物激素,油菜素内酯在亚适宜条件下是否能够缓解农药的药害作用的研究有限。以典型的设施作物黄瓜为受试生物,通过人工气候箱模拟低温弱光的亚适宜条件,在毒死蜱(浓度分别为0.3和1mmol·L-1)暴露1、3和7d后,以实时荧光定量PCR对黄瓜叶片中光合作用基因(psaB、psbA和rbcL)、抗氧化系统相关基因(cAPX、DHAR、GR、CAT和GPX)、防御和应激相关基因(PAL、HPL、ADC和HSP70)的转录水平进行检测,阐明其毒性效应。并对比24-表油菜素内酯的预处理组,探讨油菜素内酯如何调控作物对农药胁迫的响应。结果表明,在低温弱光条件下,毒死蜱暴露抑制了黄瓜叶片中上述大部分基因的转录,而24-表油菜素内酯预处理后其转录水平显著上升,表明24-表油菜素内酯可有效且持续地缓解毒死蜱的药害效应。     

转基因作物对鱼类的生态毒理效应研究综述

转基因作物潜在的健康和环境风险一直以来颇受争议，转基因作物加工成动物饲料后可能会诱导动物产生免疫应激反应，影响动物的生长发育、繁殖等。鱼类是水生脊椎动物的代表，已广泛应用于水环境的监测，但目前转基因作物对鱼类的饲用安全性研究还相对较少。文章基于转基因作物作为鱼饲料原料对鱼类生态毒理学效应的研究现状，综述了转基因作物对鱼的生长表现、生理生化、脏器功能及发育、组织病理以及行为活动等方面的生态毒理学效应，分析了当前研究中存在的问题，并对今后的研究趋势进行了探讨。     

转基因作物对鱼类的生态毒理效应研究综述

转基因作物潜在的健康和环境风险一直以来颇受争议,转基因作物加工成动物饲料后可能会诱导动物产生免疫应激反应,影响动物的生长发育、繁殖等。鱼类是水生脊椎动物的代表,已广泛应用于水环境的监测,但目前转基因作物对鱼类的饲用安全性研究还相对较少。文章基于转基因作物作为鱼饲料原料对鱼类生态毒理学效应的研究现状,综述了转基因作物对鱼的生长表现、生理生化、脏器功能及发育、组织病理以及行为活动等方面的生态毒理学效应,分析了当前研究中存在的问题,并对今后的研究趋势进行了探讨。     

纳米零价铁在环境中的毒性研究进展

纳米零价铁(nZVI)作为一种高效的环境修复材料,被广泛应用在土壤和地下水的修复等环境领域。但研究发现,大量进入环境中的nZVI可能会对生物体和生态系统产生严重危害,如和nZVI接触后,会造成小鼠器官受到损伤,杨树幼苗生长减缓,大肠杆菌等微生物的细胞膜破裂等不利作用出现。此外,nZVI还会改变环境中的氧化还原电位和溶解氧等指标,而且毒性效应容易受到外界条件的干扰。虽然目前对nZVI的致毒机制还不完全明确,但学者们提出了多种可能的假设,主流的观点是铁离子的释放、氧化损伤和基因损伤等。本文综述了国内外对nZVI毒性的最新研究成果,以期为nZVI的使用和毒性研究提供参考。