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)     

抗除草剂转基因作物实时荧光定量PC检测

建立了一种以SYBR Green Ⅰ为结合染料、快速准确检测转抗除草剂基因成分的实时荧光定量PCR方法.以转基因大豆与转基因玉米标准品为材料,通过使用特异性引物和SYBR Green Ⅰ结合染料实时荧光定量PCR技术,对转基因农作物中外源抗除草剂基因进行了定量检测,绘制了两种基因扩增的标准曲线图,根据标准曲线方程计算外源基因含量;并作了溶解曲线、检测方法检测灵敏度和精密度的分析.研究发现,两者标准曲线方程线性关系良好.R~2 值分别达到0.993 9与0.992 4.通过已知标准品进行验证,实测值与真值接近,与实际含量的相埘偏差是6.52%和7.90%.结果表明,SYBR Green Ⅰ结合染料法完全可以用于转基因农作物定量PCR检测.图5表2参11     

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     

优良籼型恢复系转基因植株的获得及其遗传稳定性

报道了用基因枪转化法将雪花莲凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻恢复系蜀恢527中．PCR、PCR Southern blotting和Southern blotting等分子检测证明，外源基因以多拷贝单位点方式整合到受体基因组中并稳定遗传到转基因第三代(T2)．转基因第一代植株(TO)在株高和结实率上与相应的组培、种子实生苗植株相比，发生明显的不可遗传的变异，随着繁殖代数的增加，转基因植株恢复到与对照植株一致．Western blotting表明，目的基因在转基因植株中正确表达．蛋白活性分析显示，外源基因在转基因植株中合成的蛋白具有凝血生物活性，含量占可溶性总蛋白的0．1％左右．本文还对转基因技术在杂交稻育种中的应用进行了讨沦．图4表2参18     

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。     

一种基于荧光素的高选择性硫化氢荧光探针

以荧光素作为荧光基团,基于硫化氢(H2S)的还原性,设计合成了一种off-on型H2S荧光探针.该探针本身在乙腈溶液中荧光十分微弱,与H2S反应之后,在520 nm处产生强荧光,同时溶液颜色由无色变成亮黄色,可实现对H2S的可视化检测.随着H2S浓度的逐渐增高,探针的荧光强度和紫外吸收强度也逐渐增强,在0—50μmol·L-1的范围内,二者和H2S浓度之间都具有很好的线性关系,相关系数R2分别为0.9934、0.9921.探针对H2S具有很好的选择性,常见阴离子和还原性硫醇分子共存时,对检测不会产生干扰.该探针对H2S的检测限为10μmol·L-1,具有较高的检测灵敏度.     

转Cry1Ie基因玉米和转CP4-剧SPS基因大豆对斑马鱼的生态毒性

为评估转Cry1Ie基因抗虫玉米和转CP4-EPSPS基因耐除草剂大豆对鱼类的生态毒理效应,以斑马鱼(Danio rerro)为受试动物,配制4种分别含有转基因玉米、转基因大豆以及相应非转基因亲本的试验饲料,并以商业饲料为对照,通过98 d喂养实验,调查斑马鱼的摄食、生长、繁殖和抗氧化酶活性,分析不同喂养阶段斑马鱼的组织病理和敏感蛋白mRNA表达水平.结果 表明:抗虫转基因玉米和耐除草剂转基因大豆对斑马鱼的生长表现、肝脏、肠道和性腺的组织病理、产卵量和受精卵孵化率均无显著影响.转基因大豆组斑马鱼肝脏中的超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于非转基因大豆组和商业饲料组,且雄鱼显著高于雌鱼(P＜0.05).斑马鱼脏器组织中敏感蛋白mRNA的表达水平,没有随时间呈现明显的规律性变化,喂养时间与组别和性别之间存在显著的交互作用.试验饲料组斑马鱼的生长表现、肝脏中SOD活性以及mRNA表达量与商业饲料组相比有显著差异,可能与饲料的适口性和营养成分上的差异有关.总体上看,转Cry1Ie基因抗虫玉米和转CP4-EPSPS基因耐除草剂大豆对斑马鱼没有明显的生态毒性效应.     

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。     

氧化石墨烯对聚合酶链式反应扩增效率、灵敏度和特异性的影响

以人类基因组DNA和志贺氏菌粗制裂解菌液为模板,扩增115 bp的Alu基因片段和402 bp的ipaH基因片段.通过设置氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和模板的浓度为变量,分别研究了氧化石墨烯对聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增效率和灵敏度的影响;运用多轮PCR扩增方法研究了氧化石墨烯对聚合酶链式反应扩增特异性的影响.结果显示,氧化石墨烯有效提高PCR扩增效率的范围为9—14倍,提高PCR灵敏度一个数量级以及增加多轮PCR扩增中的两轮扩增反应.从原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的结果可以看出,本文制备的氧化石墨烯片层厚度主要集中在0.5—0.8 nm,少数大于1 nm,总体具有较大的比表面积.除此之外,本文还发现当氧化石墨烯浓度到达μg·μL~(-1)后,引物二聚体与氧化石墨烯的浓度呈正比,说明氧化石墨烯优化PCR的主要影响因素是其与引物的相互作用.     

夏季渭河西安段溶解性有机质(DOM)的特征、分布及来源分析

通过紫外吸收光谱,三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)方法及主成分分析(PCA),研究了夏季渭河西安段水体中的溶解性有机质(DOM)的组成、来源,及其与水质指标的相关性.在研究区域共检出2种类别5个不同的DOM组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2、C3、C5和1个类蛋白类荧光组分C4,5个组分具有同源性.对比分析光谱斜率S、SUVA₂₅₄、α355和DOC浓度,上游(S1—S5)和下游(S13—S17)各组分分子量和腐殖化程度接近但来源有所差异,中游(S6—S12、S18—S19)分子量和腐殖化程度最低;研究区域DOM和CDOM浓度值变化基本保持一致.通过三维光谱参数和主成分分析进行DOM源解析,内源贡献率为72.36%,外源贡献率为12.45%,累计方差贡献率为84.81%;污废水排放是组分C1、C4的主要来源,C2、C3、C5则来源于城市景观水体和湿地公园中微生物和浮游动植物的活动产生,TN与外源具有较好的相关性而TP与内源相关性较高.水质指标DO、DOC、COD、TN、TP与DOM组分有较强的相关性.在此基础上建立了多元线性回归方程,一定程度上能够利用荧光组分组成和特征反映渭河夏季的水质状况.     

一种羟胺氧化酶基因序列的PCR扩增及其生物信息学分析

采用PCR法获得不动杆菌Acinetobactor sp.YY-5的一种羟胺氧化酶(Hydroxylamine oxidoreductase,HAO)编码基因序列并进行生物信息学分析.根据自养菌的HAO基因序列保守区设计4对引物,通过RT-PCR获得预期大小的部分序列,再采用Genome walking PCR法向所得的部分序列两侧延伸;对所得序列在NCBI中进行blast分析,并用FGeneSB进行开放滨码框(Open read frame,ORF)预测.结果表明,RT-PCR获得了一段462 bp的序列,通过Genome walking PCR向两侧延伸后,获得了一段3 152 bp长的序列;ORF预测结果显示所得序列可能有4个ORF,RT-PCR获得的462 bp序列所在ORF长555 bp,对应氨基酸序列相对分子质量(M)大小为20.2×103;在Genebank中进行的Blast比对分析显示,除保守区的引物序列外,未发现有与此ORF存在明显相似性的HAO基因,表明这可能是一种新型羟胺氧化酶基因.图5表3参14     

ERIC-PCR:一种快速鉴别环境细菌菌株的方法

以 Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ（ 肠杆菌基因间共有重多序列） 序列设计的特异引物对３ 株大肠杆菌、３ 株软腐欧氏杆菌、２ 株草生欧氏杆菌、１ 株梨火疫欧氏杆菌、１ 株催娩克氏菌、１ 株阴沟肠杆菌和９ 株具有降酚能力的细菌等２０ 种细菌的基因组 Ｄ Ｎ Ａ 进行 Ｐ Ｃ Ｒ 分析．每种菌株均存在数目不等的各自独特的带型,能够区分同一种类中极为相近的菌株．经多次重复,各特异性扩增的主要带型能重复稳定出现．聚类分析的结果表明,供试菌株多数按照分类地位归到相应的组中．９ 种具有降酚能力的细菌中,２ 种分离自处理焦化废水池活性污泥,７ 种来自土壤样品． Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ Ｒ 指纹图显示,前２ 种属于一类,都有一条大小约１ ．１ ｋｂ 的主带,其它７ 种土壤中分离出来的细菌除其中１ 种有１ 条约１ ．２ ｋｂ 大小的主带外,其余６ 种都有１ 条大小约１ ．４ ｋｂ 的带．聚类分析将从土壤中分离出来的细菌归为３ 种不同的类型． Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ Ｒ 可以从分子水平对细菌基因组进行快速指纹图分析,在对环境细菌分离物进行快速鉴定和归类等方面具有实用价值     

DG-DGGE分析除臭生物滤池微生物多样性及富集后的种群结构差异

以细菌的通用引物PCR扩增16SrRNA基因的V3可变区,结合应用双梯度变性梯度凝胶电泳(DGDGGE)技术分析除臭生物滤池中不同空间层次的微生物种群的基因多样性,以及富集前后的微生物种群结构变化,初步了解可培养细菌的情况,并回收主要的DNA片段进行序列分析.结果表明,在滤池的不同层次上呈现出明显的空间分布多样性差异,并且培养前后及不同培养基富集培养的微生物种群的多样性及特异性有很大的差别.序列比对显示,硫氧化细菌在除臭过程中占有优势地位,为进一步的菌种分离提供有益的指导,也为更好地处理恶臭气体提供可靠的科学支持.图4表2参18     

慢生花生根瘤菌的遗传多样性研究

用ＲＥＰ１Ｒ１和ＲＥＰ２１ＤＮＡ为引物,对２２株四川土著慢生花生根瘤菌染色体ＤＮＡ的基因外回文重复序列（ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＥｘｔｒｏｇｅｎｉｃｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅＲＥＰ）进行了ＰＣＲ扩增和凝胶电泳,并对电泳结果的指纹图型进行了相似性聚类分析．结果表明了四川土著慢生花生根瘤菌的遗传多样性．指纹图形是根瘤菌多样性研究中一种简便而有效的方法     

铜绿假单胞菌增强型绿色荧光蛋白标记的研究

根据增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因设计了上下游引物P1和P2,通过对铜绿假单胞菌菌株X3绿色荧光蛋白标记研究,构建了铜绿假单胞菌标记系统,获得带有EGFP标记的基因工程菌X9,为进行相关的跟踪研究创造了条件.该菌株绿色荧光标记性能稳定.通过转化子基因组DNAPCR和斑点杂交检测,外源EGFP基因存在于转化子染色体上. 图 6参 14     

三种纳米金颗粒对聚合酶链式反应扩增效率和特异性的影响

比较了采用柠檬酸三钠(Trisodium citrate,Na3Ct)还原法、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)包裹法和巯基丙酸-同型半胱氨酸(Mercaptopropionic Acid-Homocystine,MPA-HCys)包裹法制备的3种纳米金颗粒(Gold nanoparticles,AuNPs)对聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增效率及特异性的影响,以评估金纳米材料表面性质与DNA生物大分子之间的相互作用.实验结果显示,3种AuNPs均能显著提高PCR效率,它们提高PCR效率的能力依次为:Na3 Ct-AuNPs(12 nm)MPA-HCys-AuNPs(12 nm)PVP-AuNPs(4 nm),而且这种增强效应与其浓度和尺寸相关.相同实验条件下,具有相似尺寸大小的Na3Ct-AuNPs比MPA-HCys-AuNPs更能有效提高PCR效率,这说明AuNPs的表面性质也是影响PCR效率的重要因素之一.另外,3种AuNPs均能有效消除竞争性引物对PCR的抑制作用,并且这种作用与其浓度密切相关.上述研究结果表明,具有不同表面性质的3种AuNPs均能有效提高PCR效率和特异性,并且这种作用与其浓度、尺寸和表面性质密切相关.     

分子生物学方法在微生物多样性及微生物生态研究中的应用

首先介绍了分子生物学技术在微生物多样性及微生物生态研究中应用的理论基础，以及在此基础上引入的分子生物学技术如：PCR、DNA杂交技术在分子层面上来研究微生物遗传多样性，并结合已有工作积累展望了分子微生物生态研究的发展前景．图2参20     

葡枝根霉(Rhizopus stolonifer)YF6脂肪酶基因的克隆及其序列分析

筛选并鉴定了1株高产脂肪酶菌株葡枝根霉YF6,并采用简并PCR等分子技术从中克隆到1个新的脂肪酶基因lipRs及其对应的全长cDNA,序列分析表明,该基因编码区全长1173bp,不含内含子序列,编码1段由26个氨基酸残基组成的信号肽和1个由365个氨基酸残基组成的成熟蛋白,该成熟蛋白计算分子量(Mr)为39268.27,等电点为pH7.66,有5个可能的N-糖基化位点,含有脂肪酶特征序列GHSLGGA,与来自米根霉(Rhizopus oryzae)的脂肪酶(AAF32408)同源性最高,一致性为83%,相似性为89%.该基因序列已提交GenBank,登录号为DQ139862.     

两种龟类Sox基因的PCR扩增及SSCP分析的研究

采用ＰＣＲ技术,扩增了平胸龟、黄缘盒龟的Ｓｏｘ基因,扩增产物与人ｐＹ５３．３ＳＲＹ基因探针进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交,证实了扩增产物是人ＳＲＹ基因的同源片段;采用ＳＣＰ分析技术,显示龟类该基因片段的序列与人有较大差异,而龟类种间差异则较小,种内雌雄个体间则无差异．本文结果支持Ｓｏｘ基因在系统演化上十分保守的结论．     

松材线虫PCR标准化阳性对照构建及检测体系的建立

建立了松材线虫PCR检测标准化阳性对照及特异性强的PCR检测体系.根据松材线虫rDNA-ITS区和BxPe12基因的特异基因序列设计引物,并从中筛选出一对特异引物cqubs01/cquba01,该引物能从松材线虫特异性扩增出196 bp片段,而不能对其他种类线虫进行扩增.基于优化PCR反应体系和反应程序,稳定的检测体系得以建立,检测灵敏度为100 ps/μL.以松材线虫基因组DNA为模板,以上述特异引物进行PCR扩增,将纯化后的PCR产物与PMD18-T载体连接之后转入大肠杆菌中,筛选出阳性克隆进行测序验证,最终获得了松材线虫的无害化阳性对照,建立了松材线虫标准化阳性对照的PCR检测体系.对来自于不同地区的12批次近100个样品进行了实际检测验证,其结果与实际发生情况一致,说明本检测体系稳定可靠.图3表2参8