拮抗菌和化学物质的抑病机理及果实抗病相关基因的克隆

真菌病害是造成采后新鲜水果损失的一个主要原因。生物拮抗菌能有效地防治果实采后腐烂，降低杀菌剂的用量，从而增加了食品安全性和降低了潜在的环境危害。然而，与化学杀菌剂相比，单独使用生物拮抗菌对果实采后病害的控制效果有时不如化学杀菌剂明显。因此，为了提高拮抗菌的生防效力，有效控制果实的采后病害，本文主要研究了拮抗菌与化学物质使用的防病机理，并从冬枣果实中克隆β-1，3-葡聚糖酶基因并对其特性进行了初步分析。研究结果表明： 1. 酵母菌Cryptococcus laurentii和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis能够有效的防治冬枣果实采后青霉病和黑霉病的发生，而且C. laurentii对病害的防治效果比B. subtilis好。拮抗菌的抑病效果与使用浓度成正比。在接种C. laurentii的伤口上再接种病原菌可以显著刺激酵母菌的生长。然而，在接种B. subtilis的伤口上接种病原菌则不增加拮抗细菌的群体数量。 2. 不同酵母拮抗菌对四种杀菌剂（Deccozil，Sportak，Iprodine和Stroby）的敏感程度不同。其中，R. glutinis对Deccozil，Iprodione和Stroby最敏感。将低剂量的杀菌剂与酵母菌配合能显著增强酵母菌对采后病菌的抑制作用。C. laurentii与100 µl/L的Stroby配合能完全抑制青霉和黑霉病菌的孢子萌发。2%（w/v）的碳酸氢钠（SBC）与C. laurentii或T. pullulans配合使用显著抑制采后病菌(Penicillium expansum或Alternaria alternata)的孢子萌发和芽管伸长。SBC显著增强拮抗菌对梨果实采后青霉病和黑霉病的防治能力。C. laurentii对采后病害的防治效果好于T. pullulans的防治效果。 3. C. laurentii和B. subtilis对冬枣果实抗病性的诱导与接种距离和接种时间密切相关。距接种拮抗菌近的部位，抗性诱导就越强。酵母菌诱导果实的这种抗病性与诱导果实几丁质酶，β-1，3-葡聚糖酶， PAL，POD和PPO活性有关。 4. 采前喷施2 mM的水杨酸（SA）和0.2 mM的茉莉酸甲酯（MeJA）显著降低甜樱桃果实采后褐腐病的病斑直径， 并能诱导甜樱桃果实β-1，3-葡聚糖酶， PAL， POD和PPO活性以及乙烯含量的增加。采前处理对果实抗病性的诱导效果要好于采后处理。采前和采后SA或MeJA处理，贮藏于25C的甜樱桃果实β-1，3-葡聚糖酶和PAL活性显著高于贮藏于0C的甜樱桃果实的酶活性。2 mM的SA显著抑制了Monilinia fructicola的孢子萌发和菌丝扩展;而0.2 mM的MeJA则对M. fructicola几乎没有抑制作用。在贮藏早期，MeJA对果实β-1，3-葡聚糖酶和PAL活性的诱导作用要强于SA的诱导作用。 5. 1 × 108CFU/ml的C. laurentii，以及5 × 107CFU/ml的C. laurentii与0.2 mM的MeJA 配合使用均可诱导桃果实的抗性，并显著降低果实青霉病和褐腐病的病斑直径。0.2 mM的MeJA能促进C. laurentii生长，抑制P. expansum的菌丝扩展， 但对M. fructicola基本没有抑制作用。在25和0C，MeJA和C. laurentii单独或配合使用都诱导了桃果实几丁质酶，β-1，3-葡聚糖酶，PAL和POD活性的升高。这些抗病相关酶活性的升高可能与病斑扩展的程度是直接相关的。 6. 通过设计简并引物，采用降落PCR，扩增出β-1，3-葡聚糖酶基因的同源片段，分别克隆到两个彼此间同源性很低的β-1，3-葡聚糖酶的cDNA全长（Glu-1和Glu-2）。RT-PCR结果表明，Glu-1基因的表达受酵母拮抗菌C. laurentii处理所诱导，这一结果与酵母拮抗菌诱导果实β-1，3-葡聚糖酶活性的增加相呼应;而Glu-2基因的表达则不受C. laurentii处理所诱导。

诱导子对水母雪莲次生代谢的影响及雪莲查耳酮合成酶基因克隆

水母雪莲(Saussurea medusa Maxim)为菊科凤毛菊属植物,是名贵中药材。为解决雪莲资源匮乏，我们实验室通过植物组织培养技术，成功的建立起水母雪莲细胞和毛状根体系。通过对它的药理实验及化学成分分析，主要成分为黄酮类物质和紫丁香甙单体。为了进一步提高这些物质在水母雪莲培养物中的含量，本文开展通过添加外源诱导子手段来调控水母雪莲次生代谢合成途径。 利用水杨酸（SA）和酵母提取物（YE）作为外源诱导子，添加到水母雪莲细胞系和毛状根系培养基中，研究诱导子不同添加浓度和不同添加时间对水母莲细胞系和毛状根系的生长及次生物质合成的诱导效应。实验结果发现：对于细胞系来说，SA比YE的诱导效果要好，低浓度SA处理时，不仅能促进细胞的生长，还能提高水母雪莲细胞中黄酮化合物和紫丁香甙的含量。其中，在细胞生长周期的第6天添加终浓度为20 μM的SA，诱导效果表现最佳。在此条件下，细胞内总黄酮产量达到532 mg/l，紫丁香甙为630 mg/l，分别比对照提高了130%，和150%。对于毛状根体系来说，SA和YE生长早期添加会抑制毛状根生长。总体上，YE的诱导效果比SA明显。在第10天添加终浓度为40 μg/ml的YE，总黄酮达到741 mg/l，紫丁香甙达到303 mg/l，分别是对照的2.8和2.5倍。 同时研究了20 μM和100 μM SA诱导下，黄酮合成途径中相关酶的变化。发现，低浓度的SA能在短时间内诱导CHS和CHI表达，24h后PAL酶活性升高到对照的7.5倍，而48 h总黄酮的含量检测到最高值。因此可以初步断定，SA诱导苯基苯丙烷类物质的积累与CHS和CHI表达，PAL酶活性提高有关。 另外，从水母雪莲cDNA中克隆到雪莲黄酮合成途径的第一个关键酶—查耳酮合成酶基因（SmCHS）全长cDNA。此cDNA序列全长为1313bp，其编码的蛋白为389个氨基酸，推测的氨基酸序列与许多物种都高度同源，同源性高达88%。生物信息学分析，SmCHS具有CHS－like保守结构域，其二级结构与苜蓿的CHS十分相似，且苜蓿中的CHS酶活性中心的关键氨基酸位点在SmCHS也一致对应相同，没有突变。因此可以初步推测这个SmCHS应该具有查耳酮合成酶功能。并进一步构建SmCHS植物表达载体，转化拟南芥chs突变体，通过功能互补分析研究此基因的功能。由于时间关系这部分研究尚在进行中。

棕点湍蛙皮肤分泌液中促胰岛素释放肽的分离纯化、基因克隆及活性分析

通过分离纯化棕点湍蛙(Amolops loloensis)皮肤分泌液中的生物活性物质,得到有促胰岛素释放活性的分离峰,并鉴定其结构.采用葡聚糖Sephadex G-50凝胶层析和反相高效液相(RP-HPLC)等手段对棕点湍蛙皮肤分泌液进行分离纯化,利用胰岛素释放实验进行活性检测,Edman降解法测定活性峰的氨基酸序列,反转录法构建cDNA文库并克隆其基因.得到一个具有显著的促胰岛素释放活性的十六肽,测得其氨基酸序列为:FMPIvGKsMSGLSGKL-NH2,命名为amolopin-1.由cDNA(开放阅读框为192bp)推导的氨基酸一级结构显示,其前体由64个氨基酸残基(aa)组成,包括高度保守的信号肽(22aa),酸性肽以及成熟肽.经过数据库序列比对,从棕点湍蛙皮肤中得到一个新的促胰岛素释放肽,进一步分析其作用机理和药代动力学,极有可能得到一个新的治疗糖尿病的降糖药物.

A novel disintegrin, jerdonatin, inhibits platelet aggregation and sperm-egg binding

A novel disintegrin, jerdonatin, was purified to homogeneity from Trimeresurus jerdonii venom by gel filtration and reversed-phase high-pressure liquid chromatography. We isolated the cDNA encoding jerdonatin from the snake venom gland. Jerdonatin cDNA precursor,;encoded pre-peptide, metalloprotease and disintegrin domain. Jerdonatin is composed of 72 amino acid residues including 12 cysteines and the tripeptide sequence Arg-Gly-Asp (RGD), a well-known characteristic of the disintegrin family. Molecular mass of jerdonatin was determined to be 8011 Da by matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). Jerdonatin inhibited ADP- and collagen-induced human platelet aggregation with IC50 of 123 and 135 nM, respectively. We also investigated the effect of jerdonatin on the binding of B6D2F1 hybrid mice spermatozoa to mice zona-free eggs and their subsequent fusion. Jerdonatin significantly inhibited sperm-egg binding in a concentration-dependent manner, but had no effect on the fusion of sperm-egg. These results indicate that integrins on the egg play a role in mammalian fertilization. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

A C-type lectin associated and translocated with cortical granules during oocyte maturation and egg fertilization in fish

Oocyte maturation and egg fertilization in both vertebrates and invertebrates are marked by orchestrated cytoplasmic translocation of secretory vesicles known as cortical granules. It is thought that such redistribution of cellular content is critical for asymmetrical cell division during early development, but the mechanism and regulation of the process is poorly understood. Here we report the identification, purification and cDNA cloning of a C-type lectin from oocytes of a freshwater fish species gibel carp (Carassius auratus gibelio). The purified protein has been demonstrated to have lectin activity and to be a Ca2+-dependent C-type lectin by hemagglutination activity assay. Immunocytochemistry revealed that the lectin is associated with cortical granules, gradually translocated to the cell surface during oocyte maturation, and discharged to the egg envelope upon fertilization. Interestingly, the lectin becomes phosphorylated on threonine residues upon induction of exocytosis by fertilization and returns to its original state after morula stage of embryonic development, suggesting that this posttranslational modification may represent a critical molecular switch for early embryonic development. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

小鼠Bicc1 基因的克隆、Bicc1 多克隆抗体制备及蛋白定位与表达的研究

双尾-C 基因 (Bicaudal-C)首先在果蝇（Drosophila melanogaster）中发现，其功能丧失导致果蝇胚胎滤泡细胞的错误迁移、头部的缺失和双尾结构的形成。后来发现多个物种都含有Bicaudal-C 的同源基因，其中小鼠中的同源基因Bicc1 的缺失导致小鼠产生肾脏等脏器的病变，其症状与人类多囊肾疾病高度相似，但其具体机制还不清楚。本研究以小鼠肾脏组织总RNA 为模板体外反转录为cDNA，通过分段巢式 PCR 及酶切连接的方法获得了全长约3Kb 的小鼠Bicc1 cDNA 序列。根据生物信息学分析全长的Bicc1 蛋白，选择两个免疫原性较好的区段作为抗原位点构建相应的原核表达载体；IPTG 诱导表达并纯化融合蛋白，制备两种兔抗Bicc1 蛋白多克隆抗体，并通过Western blot 证实这两种抗体具有高度特异性。用细胞免疫荧光方法及免疫组织化学方法对该蛋白的定位做了一些初步研究。发现Bicc1 蛋白定位于体外培养的小鼠肾细胞的细胞质内，并在胚胎发育于期表达仅在心脏，后来逐步地在各个组织器官内出现，并在出生后的小鼠体内表达稳定。Bicc1 mDNA 也表达于多个器官内，并且在肾脏中有明显较高的表达量。找到了的两个针对Bicc1 基因的RNAi 的序列，通过荧光强度变化和Western blot 均证明这两个序列能明显降低Bicc1 蛋白在体外培养细胞中的表达水平，为下一步建立稳定的细胞株奠定了良好的基础。

Egonol龙胆三糖苷及Egonol衍生物促雌二醇生成活性研究

对Egonol龙胆三糖苷及以Egonol衍生物对雌二醇生成活性及其相关机制进行了研究。发现Egonol龙胆三糖苷促雌二醇最高生成率在MCF-7、HepG2、ROS1728中分别为157% 、182.4%、226.8%（以空白组200μg/ml睾酮转换成E2值作为100%生成率）。活性的强弱可能与芳香化酶的组织特异性表达情况一致，说明Egonol龙胆三糖苷促雌二醇活性可能与芳香化酶有关。芳香化酶的组织特异性表达与特异性启动子有关系，Egonol龙胆三糖苷在各组织中皆有促雌二醇活性，说明该化合物不是通过调节该酶的基因表达而起作用。 在探究Egonol龙胆三糖苷及其衍生物是否介导cAMP-PKA途径从而影响芳香化酶的表达中，发现该系列化合物在HEK-293T细胞中对cAMP的影响非常弱小。在人HepG2细胞中显示了极强的提高cAMP的作用。而化合物对cAMP的作用与其促雌二醇活性强弱不呈正相关关系，对c AMP-PKA途径的激活可能与胞内雌激素有关。 Egonol龙胆三糖苷及其衍生物对HepG2细胞增殖影响显示，该系列化合物同雌二醇一样有相似的较弱促HepG2细胞增殖作用。而且存在一定剂量依赖性。在瞬时转染有ERE（雌激素作用元件）的HepG2中，Egonol龙胆三糖苷及其衍生物也显示了类似于雌二醇与ERE结合的作用，进一步提示Egonol龙胆三糖苷及其衍生物在HepG2细胞中具备雌激素样作用。 为研究Egonol龙胆三糖苷及其衍生物是否可能直接提高芳香化酶的活性，我们计划将芳香化酶从芳香化酶阳性细胞中克隆后表达到芳香化酶阴性的细胞中。在MCF-7细胞中以Oligo dT为引物合成的cDNA模板，和在ROS1728细胞中以Oligo dT及大鼠引物F链为引物合成的cDNA模板能成功扩增出与芳香化酶全长编码序列大小一致的片段。 Egonol衍生物在HepG2、ROS1728细胞中促雌二醇活性的实验表明，Egonol苯环上引入其它基团可以提高Egonol的活性。 从雌激素经典的基因组效应和非基因组效应两方面对雌激素信号转导研究进展进行了简单的综述。 The promoting effects of egonol gentiotrioside and egonol derivatives on the synthesis of estrogen E2 were studied. In vitro test, egonol gentiotrioside promoted the synthesis of estrogen E2 in MCF-7, HepG2,ROS1728 cell lines with mean yields of estrogen E2 57%,82.4% and 126.8%, higher than those of blank control at a concentration of 100 mg/ml. The difference of estrogen E2 synthesis promoting effects among the cell lines suggested tissue specificity. It is in accordance with tissue specific character of aromatase expression. The evidence implied that effect of egonol gentiotrioside on promoting the synthesis of estrogen E2 was related to the aromatase. Different expression levels of aromatase in different tissues are attributed to their specific promoters, but egonol gentiotrioside can promote the synthesis of estrogen E2, in many tissues,so the fact is controversary to the estimation that this compound regulates the aromatase on gene level. In order to investigate whether egonol gentiotrioside and its synthetic derivatives regulates aromatase activity through the cAMP-PKA signal pathway,we transfected the p CRE-Luc luciferase reporter gene into the HEK-293T cells and HepG2 cells. These compounds had weak activity in promoting the cAMP activity in HEK-293T cells but strong in HepG2 cells.The compounds’effect of promoting the cAMP may be related to their estrogenic activity in cells. The modified HepG2 cell proliferation assay was used to evaluate the estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives. The weak estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives at various concentrations expressed as proliferative effect relative to that of blank control was examined. We transfected the pERE-Luc luciferase reporter gene into the HepG2 cells. These compounds possessed significant activity on estrogen response element compared with the one treated with 10 n M estrogen E2. This evidence indicated that the estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives. In order to investigate whether the egonol gentiotrioside and its derivatives can upregulate the activity of aromatase directly, The full-length of P450 aromatase cDNA encoding aromatase were amplified by using primer Oligo dT in MCF-7,and specific primer in ROS1728,respectively. The structure-activity relationship of Egonol in promoting the synthesis of E2 in HepG2 and ROS1728 cells indicated that introduction of some group on the basic sketon of egonol could improve the effect. The progress in research of signal pathway of estrogen in recent years was summarized.

中国沙棘(Hippophae rhamnoides subsp. sinensis)不同种群对干旱胁迫的响应差异与干旱诱导蛋白的分析

沙棘广泛分布于亚欧大陆的温带地区和亚洲亚热带的高海拔地区。沙棘能适应多种生态环境，能耐受多种逆境(如干旱、低温、高温和盐害等)。在中国，沙棘常常被用作植被恢复中的先锋树种而大量栽培。本文以中国沙棘为试验材料，探索沙棘适应干旱机制，以及沙棘对干旱胁迫的适应机制是否存在种群间的差异，同时试图通过分析干旱胁迫下沙棘叶片蛋白质表达变化探索沙棘适应干旱胁迫的分子机理。 对三个分别来自低海拔湿润地区、低海拔干旱地区和高海拔湿润地区的中国沙棘种群进行干旱胁迫处理。干旱胁迫能提高根冠比，比叶面积，降低平均叶面积和总生物量，提高沙棘的抗氧化性酶活性、脯氨酸含量、脱落酸(ABA)含量、降低光合作用，提高长期用水效率。实验中的这两个低海拔种群比高海拔种群抵抗干旱的能力更强,不同的种群采用了不同的策略来耐受干旱胁迫和过氧化胁迫。 在2004 年度的实验中，干旱胁迫处理下，高海拔湿润种群(道孚种群)严重失水，生长也受到更大的抑制，非气孔因素在抑制光合作用方面占支配地位，抗坏血酸含量下降，ABA和脯氨酸含量增加幅度比九寨沟种群的要高，这可能是因为道孚种群严重失水而引起的；而低海拔湿润种群(九寨沟种群)的体内水分状况几乎不受干旱的影响，生长情况也较道孚种群要好。 在2005 年度的试验中，和高海拔湿润地区种群(道孚)相比较，低海拔干旱地区种群(定西)在叶片相对水含量、根冠比、抗氧化酶活性(过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽过氧化物酶)、保护性物质(脯氨酸，脱落酸)含量等方面都要高，光能热耗散能力也更强，而且气体交换参数(气孔扩散阻力和胞间CO2浓度等)对干旱也更不敏感。 分析了干旱胁迫下沙棘叶片蛋白质表达的变化。共发现319 个蛋白质，有4 个蛋白在干旱胁迫下消失(Putative ABCtransporter ATP-binding protein 、Hypothetical proteinXP-515578，热激蛋白Hslu219 和一个没得到鉴定的蛋白)，4 个只在干旱胁迫下出现(没命名的蛋白质产物，对甲基苯-丙酮酸双加氧酶，NTrX 和一个没得到鉴定的蛋白)，46 个蛋白质的表达丰度变化显著，包括32 个干旱负调蛋白，14 个干旱正调蛋白(3 个Rubisco 的大亚基、J-type–co-chaperone Hsc20、putative protein DSM3645-2335、putative acyl-COA 脱氢酶、nesprin-2 和两个没有得到鉴定的蛋白质)。这些蛋白质参与了氮代谢调控、抗氧化行物质的合成、脂肪酸β－氧化、核骨架构造、[Fe-S]基团组装、物质跨膜运输、细胞分裂或作为分子伴侣和蛋白质酶起作用。putative ABC transporter ATP-binging protein、NtrX、nesprin-2 和Hslu 是本试验新发现的高等植物蛋白，我们主要从它们的保守结构域或在其他生物中的同源物来猜测它们的功能。实验结果为我们研究植物抗干旱机制提供了新线索和新视野。 Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides L.) is widly distributed throughtout the temperatureresiogn of Europe and Asia and sub-tropical plateau zone of Asia. H. rhamnoides can adapatseveral different environments, and can tolerant several envioronmental stresses (e.g, lowtemperature, high temperature, drought and salty). It has been widely used in forest restoration asthe pioneer species in China. In present study, we applied H.rhamnoides subsp. Sinensis asexperimental materials to study its drought-tolerant mechanism, and expected to findpopulational difference in drought-tolerant mechanism that may exist among populations, and tryto get some insight in drought-tolerant mechanism of it at morecular level through analyzing thechange of leaf protein expression. Three populations from high altitude wet zone, low altitude wet zone and low altitude arid znoe,respectively, were applied in our experiment, and were subjected to drought. Drought increasedthe root/shoot ratio(RS), special leaf area, long-term water use efficinency, activity of antioxidantenzymes, proline content and abscisic acid (ABA) content, declined the net photosynthesis rate(A), average leaf area (ALA), total biomass (TB). Both two low altitude populations were moredrought-tolerant than the high altitude population, and different population applied differentstratedgies to tolerant oxidant stress and drought stress. The results of the exprement in 2004 showed that Daofu population was more drought-sensitivethan Jiuzhai population. Under drought conditions, leaf relative water content (RWC) greatlydecreased in Daofu population, but not in Jiuzhai population. The large loss of water in Daofupopulation resulted in a limitation on A mainly caused by non-stomatal factors, severer suppression in growth rate and a significant reduction in ascorbic acid (AsA) content, comparedwith Jiuzhai population. The greater increase in content of ABA and proline in Daofu populationmay be also induced by large loss in water, so that enable plants to cope with sever drought. In the exprement of 2005, drought significantly increased RS, activities of catalase (CAT),peroxidase (POD), glutathione peroxidase (GPX) and ascorbate peroxidase (APX), and alsosignificantly increased ABA and proline contents. On the other hand, compared with Daofupopulation, drought induced larger RS and activities of CAT, GPX and APX, and higher ABAcontent in Dingxi population, whereas gas exchange traits, e.g., stomatal limitation value (LS) andintercellular CO2 concentration (Ci), were less responsive to drought in Dingxi population thanthose in Daofu population. All these factors enable Dingxi population to tolerant drought betterthan Daofu population. The leaf protein profile of seabuchthorn subjected to drought was analyzed. Altogether 319proteins were detected in well-watered sample, four proteins disappeard by drought (putativeABCtransporter ATP-binding protein, hypothetical protein XP-515578, Hslu219and aunidentified protein), four only appeared under drought (a probable nitrogen regulation protein(NtrX), a 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase , an unnamed protein product and an identified protein), 32 drought down-regulated proteins, and 14 drought up-regulated proteins (nine wereidentified: three large subunits of Rubisco, a hypothetical protein DSM3645-23351, a putativeacyl-COA dehydrogenase, a nesprin-2, a J-type-co-chaperone HSC20 and two unmatchedproteins). These proteins may involve in β-oxidation, cross-membrane transport, cell division,cytoskeleton stabilization, iron-sulfur cluster assembly, nitrogen metabolism regulation andantioxidant substance biosynthesis or function as molecular chaperone or protease. Four proteins(a putative ABC transporter ATP-binging protein, NtrX, nesprin-2, Hslu) were new found in highplants, and their functions were estimated from their conserved domain or their homologues inother organism. Our results provided new clue and new insight for us to study thedrought-tolerant mechanism in plants.

中国对虾酚氧化酶的研究

该文利用生化、组化、电镜酶细胞化学技术以及分子生物学技术,研究了中国对虾酚氧化酶（PO）的活性、在血淋巴中的定位、Cu结合位点cDNA片段结构分析.以生物化学方法研究了中国对虾和南美白对虾血清酚氧化酶（PO）生理功能和活性影响.超显微结构定位显示,PO阳性产物位于血细胞和血细胞周围.PO大部分均质且电子密度很高.在细胞外层有异物处的PO密度最大.其中大颗粒细胞周围的PO阳性产物最多,小颗粒细胞和透明细胞则很少或没有.中国对虾酚氧化酶原（proPO）cDNA片断含有两个公认的铜结合位点,两个位点周围的组氨酸的高度保守.

紫菜壳孢子萌发过程及其世代差异研究

紫菜是一类海洋藻类研究的模式系统，具有重要的经济价值和理论研究意义。本研究基于紫菜的世代交替生活史，对其壳孢子萌发过程进行了研究，并对丝状孢子体与叶状配子体的世代差异进行了分析，主要包括以下三部分： 1） 对紫菜丝状孢子体与叶状配子体的连接枢纽——壳孢子的发育过程及其光影响进行了研究与讨论，发现壳孢子只有在附着后才能形成细胞壁并发育，说明壳孢子的附着是触发了壳孢子细胞壁的形成以及后期发育的开关，亦即附着是触发紫菜世代交替过程中配子体转录组表达的开关；纤维素酶和果胶酶均能抑制壳孢子附着，但影响机制各不相同，推测果胶质主要介导壳孢子的初始附着，而纤维素则与永久附着相关；波长≥580 nm的高强度（200 μmol•m-2•s-1）可见光有利于壳孢子早期发育。 2） 结合现有藻类数据，对坛紫菜丝状孢子体阶段11000 EST数据进行了大规模的生物信息学分析，结果首次发现坛紫菜丝状孢子体中可能存在PCK型C4光合固碳途径，并筛选出44条在紫菜孢子体中表达上调的代表基因。 3） 结合坛紫菜、条斑紫菜、海带和红毛菜，对红藻和褐藻等大型海藻孢子体与配子体阶段代表基因Rubisco的表达与羧化酶活性差异进行了研究分析，结果表明Rubisco的表达量和初始羧化酶活在其配子体中均显著高于其孢子体世代，即与藻体不同世代的相对复杂度无关，而与染色体倍性相关，说明Rubisco的世代差异极有可能与染色体倍性相连锁，因而可能是海藻世代交替过程中的重要功能基因。

野大豆贮藏蛋白的基因的克隆及早期发育的基因表达的研究

豆科植物是动物获取植物蛋白的主要来源之一。豆类种子储藏蛋白作为一种多基因家族的产物专一性地积累于种子的发育过程。植物遗传工程需要深入地了解基因的特异性表达及调控。种子储藏蛋白基因为这类研究提供了一个理想的研究系统。在我国生长着大量的野生豆科资源，许多优良性状被期望应用于将来的植物遗传工程研究．本文选择了一种富含种子储藏蛋白高达50%的野生大豆品种Glycine soja 79-34作为材料进行了以下的研究： 1、大豆7s储藏蛋白基因同源片段的克隆。 以原生质体作为初始材料游离大片段染色体DNA，原生质体经低渗处理而破裂，方法简便，得到的DNA分子量大且重复率高。大片段染色体DNA经EcoRI酶切后，用32P标记的大豆a'-亚基基因作为探针进行分子杂交，得同源片段的杂交带。其中分子量大约为6.3kb的同源片段被克隆到Puc9质粒中，通过x-gal/IPTG培养基及原位杂交初步筛选出5个克隆。进一步的Sourthern分子杂交确认了一个克隆包含7s储藏蛋白a'-亚基基因的同源片段。其详细的序列分析尚需进一步进行。 2、种子储藏蛋白基因在体细胞胚胎发生中的表达。 以授粉20天左右的幼胚作为外植体，在含有2mg/l 2,4,5-T的B5液体培养基中直接诱导愈伤组织，一个月内得到了均一的野生大豆悬浮培养体系。悬浮培养细胞转至含有0.5mg／l萘乙酸，O.1mg／l 2,4-D，0.5mg／l BA，0.5mg/l玉米素的B5液体培养基中，得到了处于不同发育阶段的体细胞胚。分别从体细胞胚及悬浮培养细胞中提取总RNA，以种子储藏蛋白基因为探针，RNA斑点杂交首先证明种子储藏蛋白基因在体细胞胚中转录水平上的表达，而在末分化的悬浮培养细胞中则检测不到．从处于不同发育时期（球形胚，心形胚，鱼雷形胚及带有分化子叶的胚）的体细胞中分别提取盐溶蛋白，用大豆储藏蛋白的兔抗血清做Western blotting分析，发现最早在球形胚中即能检测到种子储藏蛋白的积累，大大早于合子胚发育过程中种子储藏蛋白积累的时期．随着体细胞的发育，储藏蛋白的积累略有增加，但总体水平上不如合子胚发育中的明显。本研究从几个方面探讨了种子储藏蛋白基因在体细胞胚及合子胚发育过程中表达的相似性及差异，并对其产生差异的原因作出了推测。 3、果蝇同源转化基因在植物基因组中的检测及表达的探讨。 果蝇同源转化基因(Homeotic gene)被认为是早期胚胎发育过程中形态发生的开关基因。在动物界中已有80多个同源序列从不同进化水平的动物中分离出来，是一个非常保守而与发育密切相关的基因。本研究以果蝇同源转化基因为探针，分别在野生大豆及土豆的基因组中都检测到了该基因同源序列的存在。用野生大豆染色体DNA的多种内切酶片段做分子杂交分析发现至少有一个拷贝的基因同源性非常高。进一步关于该基因表达的研究发现，在未成熟胚及浸泡过夜的种子中都能检测到该基因的表达，但在休眠种子，萌发5天以上的种子及成熟叶片中未能检测到。该基因的表达只局限于早期发育，因而推测其功能有与动物界中的一般性。

植物细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白生化特性及基因克隆的研究

植物细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白生化特性及基因克隆的研究分成三部分： 第一部分，首先从胡萝卜愈伤组织的细胞壁中获得0.2M氯气钙可溶性蛋白质组分, 经10% TCA沉淀及羧甲基纤维素层析，分离得到一个伸展蛋白，并以SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，氨基酸组成分析，分子电镜观察对所得的伸展蛋白进行了鉴定，结果表明，在胡萝卜愈伤组织中只存在一种伸展蛋白;SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的考马斯蓝染色和PAS反应均为阳性，表明伸展蛋白除蛋白质组分还含有糖基;氨基酸组成分析表明，羟脯氨酸的克分子含量约占全部氨基酸的40%，丝氨酸的克分子含量约为羟脯氨酸的四分之一，含有大量的碱性和中性氨基酸，而只含有非常少量的酸性氨基酸，并且这些氨基酸克分子百分数也接近于胡萝卜富含羟脯氨酸糖蚤白基因推测出的克分子百分数。这些结果表明已经得到了一个电泳纯的伸展蛋白。伸展蛋白分子电镜观察证明它是一个棒状分子，长度为87纳米。 第二部分，用得到的伸展蛋白免疫家兔和大鼠，得到的抗体的免疫双扩散效价分别为1:2和1:1，用酶联免疫吸附分析测定的兔抗体效价为1:12，800，同时还建立了竞争性酶联免疫吸附分析测定伸展蛋白含量的标准曲线，线性范围为10-0.00001微克。利用得到的抗体对大豆下胚轴伸展蛋白的合成进行了研究。免疫荧光定位表明，大豆下胚轴表皮细胞及表皮下几层薄壁细胞有大量的荧光标记，并且这些荧光标记大部分分布在细胞质内。大豆下胚轴O.lM Tris-HCl pH7.4和0.2M氯化钙的提取物Western Blotting分析证明0.2M氯化钙提取物有与胡萝卜伸展蛋白电流性质相似的组分，并且这个组分在真菌诱导物处理的大豆下胚轴中的积累明显高于受伤处理的下胚轴。受伤和真菌诱导物处理大豆下胚轴中伸展蛋白积累的变化已经用Western Blotting分析和斑点酶联免疫吸附分析来观察，发现真菌诱导物处理的对灰斑病抗性的大豆下胚轴能够较快地积累伸展蛋白（24 - 48小时），而敏感品系的大豆下胚轴则合成伸展蛋白较晚（43-72小时）。在观察大豆下胚轴免疫荧光定位也发现类似的结果。对伸展蛋白基因的转录活性的初步研究认为抗性品系的大豆下胚轴同源mRNA转录可能早于24小时，而敏感品系大豆下胚轴同源mRNA转录可能在24小时后。以上结果认为大豆下胚轴含同源的mRNA和蛋白质组分，因此推测大豆基因组DNA有伸展蛋白基因。 第三部分，根据第二部分得到的结果，用已经得到的编码胡萝卜伸展蛋白的基因（克隆于pUC8质粒载体中）作探针，与大豆基因组DNA的EcoRI部分酶解片段杂交寻找大豆伸展蛋白基因，已经发现四个片段与探针DNA有同源性。它们的分子量分别约为23kb，8kb，5kb和2.8kb，并且23kb片段可能有更高的同源性。将23kb片段插入pUC9质粒载体上进行可隆，并用菌落原位杂交筛选获得5个克隆，对其中两个克隆用ECoRI酶解并进行分子杂交分析，重组质粒被EcoRI切成四个片段。2.8kb片段为pUC9栽体，2kb片段为与pDC5AI质粒伸展蛋白同源性较好的片段。对于23kb片段的重组质粒有待于进一步的分析。

植物生产生物可降解塑料PHB的研究：真养产碱杆菌H16的phbB和phbC的基因克隆、植物表达载体构建和转基因马铃薯植株的获得

利用聚合酶链式反应(PCR)技术从Alcaligenes eutrophus H16染色体DNA中扩增并克隆了调控聚-3-羟基丁酸(poly-3-hydroxy-butyrate，PHB)生物合成的两个关键酶基因：依赖NADPH的乙酰乙酰CoA还原酶基因(phbB)和PHB合成酶基因(phbC)。限制性内切酶图谱和核苷酸序列分析证实了克隆结果，并表明克隆的基因与国外所报道的有很高的同源性。经过基因拼接，构建了块茎特异性表达的高等植物表达载体pPSAGB（嵌合phbB）、pBIBGC(嵌合phbC)和pPSAGCB（嵌合phbB和phbC）。并以试管薯(microtuber)为外植体经Agrobacterium介导转化了虎头、京丰、Bintje、Favorita、高原4号和88-5共6个马铃薯品种，获得49个株系。经PCR检测导入phbB的株系共有44个，对其中30个株系进行DNA dot blot分析，结果表明phbC导入呈阳性的株系有20个。深入的鉴定工作还在进行中。

菠菜硬脂酰ACP去饱和酶基因的克隆及其抗寒性转基因烟草的获得

低温是限制植物分布和生物产量的一个重要环境因子。低温的危害也是农业生产上经常遭受的主要自然灾害之一。改良作物的抗寒性是植物科学研究的一个重要课题。植物基因工程的兴起为此目的提供了有力的手段。 大量的研究证明，低温对植物的伤害，首先是使生物膜发生相变和相分离。因此，保持低温下生物膜功能性的液晶态是抗寒的重要机制。研究表明，生物膜这种具流动性的功能态的保持，是与其组成上的膜脂脂肪酸的不饱和度成正相关的。 已有几个关于通过提高膜脂脂肪酸不饱和度的基因操作而增加植物抗寒性的报道。在众多的植物脂肪酸去饱和酶中，硬脂酰ACP去饱和酶(SAD)是最为关键的酶之一。它催化脂肪酸的第一步去饱和反应：18：0-18：l¨。多不饱和脂肪酸是在1 8：1 中由其他去饱和酶再加入双键而生成的。因此，SAD的活性水平是决定植物膜脂不池和度的一个关键因素。 本研究以酸酚法提取的菠菜总RNA为材料，采用反转录一PCR的方法，克隆得到SAD基因，经定向缺失法获得一套该基因的缺失突变体后,用DNA 自动测序仪和双脱氧链终止法测序。获得的SAD基因序列与Nishlda(1992)等发表的菠菜sADcDNA核苷酸序列比较。两者的编码SAD的ORF都为ll97bp，核苷酸差异仅为8bp。但令人惊奇的是我们克隆到的基因，其5‘端上游还存在-个小的ORF，长30bp．编码10个氨基酸。其他报道的SAD基因中都没有这个ORF。 将克隆到的SAD基因构建成两个植物双元表达载体：正义的pB112-13和反义的pB112-6。用叶盘法转化烟草。DNA点杂交和Southern杂交筛选出转基因植株。抗寒性测定表明：当植株置于6'C40小时，转基因植株和对照的相对电导率比较一致，无明显改变;而在88小时，pB121-6转化植株和对照的相对电导率明显升高，以pB1121-6植株升高更多，但pB1121-13转化植株的相对电导率始终保持在较低水平。短暂冰冻处理（-20'C，4O分钟）后置室温下4天，pBl121-6转化烟草总叶绿素含量损失最多，对照次之，而pB1121-13转化烟草中多数植株总叶绿素损伤量都低于其他两种烟草。从这两个抗寒性测定实验，可判定pBl l 2 l—I 3烟株最抗寒，对照次之，而pB1121-6烟株最不抗寒。 由于pB1121-13是增强转基因烟草中SAD活性，而pB1121-6是削弱SAD基因的表达，因此．本研究首次证明通过SAD的基因工程可以改变植物的抗寒性。

PEFCSH 的建立及在基因组特异序列克隆上的应用

基因组特异序列是跟踪外源染色质、鉴定易位系的特异探针。本文介绍一种带反馈控制的PCR增效减法杂交（PEFCSH），证明可高效克隆基因组特异序列。 带PCR接头的黑麦DNA片段与固定化的小麦ssDNA杂交，同源的片段将被吸附。用PCR扩增吸附的DNA，可监测杂交液中与小麦同源的DNA，确定是否还要再杂交。5轮连续杂交后，杂交液中的DNA几乎全为黑麦特异DNA，纯化后，用PCR扩增到方便操作的数量。经检测，PEFCSH片段99%为黑麦基因组特异性序列，富集度超过230倍。 PEFCSH片段克隆后检测：插入片段在120bp～2000bp，峰值250bp左右;306个克隆中301个显黑麦特异性，表明了PEFCSH的高效性。Tomita等曾用普通减法杂交富集黑麦特异序列，所得克隆只有6.3%为黑麦特异。 与数据库对比，分离片段有的为新序列，更多的与已知的黑麦特异重复序列同源。用其中一条作探针进行Southern杂交，小麦不显带，黑麦显阶梯型带，说明它是特异性串联重复序列。 PEFCSH有如下特点：1. 实时监测杂交液中非特异DNA，首次引入反馈控制，确保杂交达到预期效果。2. 用PCR制备Tester只需少量样品就可以分离特异序列。3. 采用固相减法杂交，大大简化Test与Driver的分离。4. 用PCR克服常规减法杂交操作性差的弱点。5. 富集特异单链和双链DNA，减少特异序列丢失。6. 适用于大多数分离两组相关核酸中的差异成分。